root/applications/robust/robustlib.h @ 1396

Revision 1396, 99.9 kB (checked in by sindj, 13 years ago)

Sampling finished. First experiments set up properly - sampling from posterior on parameters. JS

Line 
1/*!
2  \file
3  \brief Robust Bayesian auto-regression model
4  \author Jan Sindelar.
5*/
6
7#ifndef ROBUST_H
8#define ROBUST_H
9
10#include <stat/exp_family.h>
11#include <itpp/itbase.h>
12#include <itpp/base/random.h>
13#include <map>
14#include <limits>
15#include <vector>
16#include <list>
17#include <set>
18#include <algorithm>
19       
20using namespace bdm;
21using namespace std;
22using namespace itpp;
23
24static Exponential_RNG ExpRNG;
25
26const double max_range = 5;//numeric_limits<double>::max()/10e-10;
27
28/// An enumeration of possible actions performed on the polyhedrons. We can merge them or split them.
29enum actions {MERGE, SPLIT};
30
31// Forward declaration of polyhedron, vertex and emlig
32class polyhedron;
33class vertex;
34class emlig;
35
36/*
37class t_simplex
38{
39public:
40        set<vertex*> minima;
41
42        set<vertex*> simplex;
43
44        t_simplex(vertex* origin_vertex)
45        {
46                simplex.insert(origin_vertex);
47                minima.insert(origin_vertex);
48        }
49};*/
50
51/// A class representing a single condition that can be added to the emlig. A condition represents data entries in a statistical model.
52class condition
53{       
54public:
55        /// Value of the condition representing the data
56        vec value;     
57
58        /// Mulitplicity of the given condition may represent multiple occurences of same data entry.
59        int multiplicity;
60
61        /// Default constructor of condition class takes the value of data entry and creates a condition with multiplicity 1 (first occurence of the data).
62        condition(vec value)
63        {
64                this->value = value;
65                multiplicity = 1;
66        }
67};
68
69class simplex
70{
71       
72
73public:
74
75        set<vertex*> vertices;
76
77        double probability;
78
79        double volume;
80
81        vector<multimap<double,double>> positive_gamma_parameters;
82
83        vector<multimap<double,double>> negative_gamma_parameters;
84
85        double positive_gamma_sum;
86
87        double negative_gamma_sum;
88
89        double min_beta;
90       
91
92        simplex(set<vertex*> vertices)
93        {
94                this->vertices.insert(vertices.begin(),vertices.end());
95                probability = 0;
96        }
97
98        simplex(vertex* vertex)
99        {
100                this->vertices.insert(vertex);
101                probability = 0;
102        }
103
104        void clear_gammas()
105        {
106                positive_gamma_parameters.clear();
107                negative_gamma_parameters.clear();             
108               
109                positive_gamma_sum = 0;
110                negative_gamma_sum = 0;
111
112                min_beta = numeric_limits<double>::max();
113        }
114
115        void insert_gamma(int order, double weight, double beta)
116        {
117                if(weight>=0)
118                {
119                        while(positive_gamma_parameters.size()<order+1)
120                        {
121                                multimap<double,double> map;
122                                positive_gamma_parameters.push_back(map);
123                        }
124
125                        positive_gamma_sum += weight;
126
127                        positive_gamma_parameters[order].insert(pair<double,double>(weight,beta));             
128                }
129                else
130                {
131                        while(negative_gamma_parameters.size()<order+1)
132                        {
133                                multimap<double,double> map;
134                                negative_gamma_parameters.push_back(map);
135                        }
136
137                        negative_gamma_sum -= weight;
138
139                        negative_gamma_parameters[order].insert(pair<double,double>(-weight,beta));
140                }
141
142                if(beta < min_beta)
143                {
144                        min_beta = beta;
145                }
146        }
147};
148
149
150/// A class describing a single polyhedron of the split complex. From a collection of such classes a Hasse diagram
151/// of the structure in the exponent of a Laplace-Inverse-Gamma density will be created.
152class polyhedron
153{
154        /// A property having a value of 1 usually, with higher value only if the polyhedron arises as a coincidence of
155        /// more than just the necessary number of conditions. For example if a newly created line passes through an already
156        /// existing point, the points multiplicity will rise by 1.
157        int multiplicity;       
158
159        /// A property representing the position of the polyhedron related to current condition with relation to which we
160        /// are splitting the parameter space (new data has arrived). This property is setup within a classification procedure and
161        /// is only valid while the new condition is being added. It has to be reset when new condition is added and new classification
162        /// has to be performed.
163        int split_state;
164
165        /// A property representing the position of the polyhedron related to current condition with relation to which we
166        /// are merging the parameter space (data is being deleted usually due to a moving window model which is more adaptive and
167        /// steps in for the forgetting in a classical Gaussian AR model). This property is setup within a classification procedure and
168        /// is only valid while the new condition is being removed. It has to be reset when new condition is removed and new classification
169        /// has to be performed.
170        int merge_state;
171
172                       
173
174public:
175        /// A pointer to the multi-Laplace inverse gamma distribution this polyhedron belongs to.
176        emlig* my_emlig;
177
178        /// A list of polyhedrons parents within the Hasse diagram.
179        list<polyhedron*> parents;
180
181        /// A list of polyhedrons children withing the Hasse diagram.
182        list<polyhedron*> children;
183
184        /// All the vertices of the given polyhedron
185        set<vertex*> vertices;
186
187        /// The conditions that gave birth to the polyhedron. If some of them is removed, the polyhedron ceases to exist.
188        set<condition*> parentconditions;
189
190        /// A list used for storing children that lie in the positive region related to a certain condition
191        list<polyhedron*> positivechildren;
192
193        /// A list used for storing children that lie in the negative region related to a certain condition
194        list<polyhedron*> negativechildren;
195
196        /// Children intersecting the condition
197        list<polyhedron*> neutralchildren;
198
199        /// A set of grandchildren of the polyhedron that when new condition is added lie exactly on the condition hyperplane. These grandchildren
200        /// behave differently from other grandchildren, when the polyhedron is split. New grandchild is not necessarily created on the crossection of
201        /// the polyhedron and new condition.
202        set<polyhedron*> totallyneutralgrandchildren;
203
204        /// A set of children of the polyhedron that when new condition is added lie exactly on the condition hyperplane. These children
205        /// behave differently from other children, when the polyhedron is split. New child is not necessarily created on the crossection of
206        /// the polyhedron and new condition.
207        set<polyhedron*> totallyneutralchildren;
208
209        /// Reverse relation to the totallyneutralgrandchildren set is needed for merging of already existing polyhedrons to keep
210        /// totallyneutralgrandchildren list up to date.
211        set<polyhedron*> grandparents;
212
213        /// Vertices of the polyhedron classified as positive related to an added condition. When the polyhderon is split by the new condition,
214        /// these vertices will belong to the positive part of the splitted polyhedron.
215        set<vertex*> positiveneutralvertices;
216
217        /// Vertices of the polyhedron classified as negative related to an added condition. When the polyhderon is split by the new condition,
218        /// these vertices will belong to the negative part of the splitted polyhedron.
219        set<vertex*> negativeneutralvertices;
220
221        /// A bool specifying if the polyhedron lies exactly on the newly added condition or not.
222        bool totally_neutral;
223
224        /// When two polyhedrons are merged, there always exists a child lying on the former border of the polyhedrons. This child manages the merge
225        /// of the two polyhedrons. This property gives us the address of the mediator child.
226        polyhedron* mergechild;
227
228        /// If the polyhedron serves as a mergechild for two of its parents, we need to have the address of the parents to access them. This
229        /// is the pointer to the positive parent being merged.
230        polyhedron* positiveparent;
231
232        /// If the polyhedron serves as a mergechild for two of its parents, we need to have the address of the parents to access them. This
233        /// is the pointer to the negative parent being merged.
234        polyhedron* negativeparent;     
235
236        /// Adressing withing the statistic. Next_poly is a pointer to the next polyhedron in the statistic on the same level (if this is a point,
237        /// next_poly will be a point etc.).
238        polyhedron* next_poly;
239
240        /// Adressing withing the statistic. Prev_poly is a pointer to the previous polyhedron in the statistic on the same level (if this is a point,
241        /// next_poly will be a point etc.).
242        polyhedron* prev_poly;
243
244        /// A property counting the number of messages obtained from children within a classification procedure of position of the polyhedron related
245        /// an added/removed condition. If the message counter reaches the number of children, we know the polyhedrons' position has been fully classified.
246        int message_counter;
247
248        /// List of triangulation polyhedrons of the polyhedron given by their relative vertices.
249        set<simplex*> triangulation;
250
251        /// A list of relative addresses serving for Hasse diagram construction.
252        list<int> kids_rel_addresses;
253
254        /// Default constructor
255        polyhedron()
256        {
257                multiplicity = 1;
258
259                message_counter = 0;
260
261                totally_neutral = NULL;
262
263                mergechild = NULL;             
264        }
265       
266        /// Setter for raising multiplicity
267        void raise_multiplicity()
268        {
269                multiplicity++;
270        }
271
272        /// Setter for lowering multiplicity
273        void lower_multiplicity()
274        {
275                multiplicity--;
276        }
277
278        int get_multiplicity()
279        {
280                return multiplicity;
281        }
282       
283        /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector
284        int operator==(polyhedron polyhedron2)
285        {
286                return true;
287        }
288
289        /// An obligatory operator, when the class is used within a C++ STL structure like a vector
290        int operator<(polyhedron polyhedron2)
291        {
292                return false;
293        }
294
295       
296        /// A setter of state of current polyhedron relative to the action specified in the argument. The three possible states of the
297        /// polyhedron are -1 - NEGATIVE, 0 - NEUTRAL, 1 - POSITIVE. Neutral state means that either the state has been reset or the polyhedron is
298        /// ready to be split/merged.
299        int set_state(double state_indicator, actions action)
300        {
301                switch(action)
302                {
303                        case MERGE:
304                                merge_state = (int)sign(state_indicator);
305                                return merge_state;                     
306                        case SPLIT:
307                                split_state = (int)sign(state_indicator);
308                                return split_state;             
309                }
310        }
311
312        /// A getter of state of current polyhedron relative to the action specified in the argument. The three possible states of the
313        /// polyhedron are -1 - NEGATIVE, 0 - NEUTRAL, 1 - POSITIVE. Neutral state means that either the state has been reset or the polyhedron is
314        /// ready to be split/merged.
315        int get_state(actions action)
316        {
317                switch(action)
318                {
319                        case MERGE:
320                                return merge_state;                     
321                        break;
322                        case SPLIT:
323                                return split_state;
324                        break;
325                }
326        }
327
328        /// Method for obtaining the number of children of given polyhedron.
329        int number_of_children()
330        {
331                return children.size();
332        }
333
334        /// A method for triangulation of given polyhedron.
335        double triangulate(bool should_integrate);     
336};
337
338
339/// A class for representing 0-dimensional polyhedron - a vertex. It will be located in the bottom row of the Hasse
340/// diagram representing a complex of polyhedrons. It has its coordinates in the parameter space.
341class vertex : public polyhedron
342{
343        /// A dynamic array representing coordinates of the vertex
344        vec coordinates;
345
346public:
347        /// A property specifying the value of the density (ted nevim, jestli je to jakoby log nebo ne) above the vertex.
348        double function_value;
349
350        /// Default constructor
351        vertex();
352
353        /// Constructor of a vertex from a set of coordinates
354        vertex(vec coordinates)
355        {
356                this->coordinates   = coordinates;
357
358                vertices.insert(this);
359
360                simplex* vert_simplex = new simplex(vertices);         
361
362                triangulation.insert(vert_simplex);
363        }
364
365        /// A method that widens the set of coordinates of given vertex. It is used when a complex in a parameter
366        /// space of certain dimension is established, but the dimension is not known when the vertex is created.
367        void push_coordinate(double coordinate)
368        {
369                coordinates  = concat(coordinates,coordinate);         
370        }
371
372        /// A method obtaining the set of coordinates of a vertex. These coordinates are not obtained as a pointer
373        /// (not given by reference), but a new copy is created (they are given by value).
374        vec get_coordinates()
375        {
376                return coordinates;
377        }
378               
379};
380
381
382/// A class representing a polyhedron in a top row of the complex. Such polyhedron has a condition that differen   tiates
383/// it from polyhedrons in other rows.
384class toprow : public polyhedron
385{
386       
387public:
388        double probability;
389
390        vertex* minimal_vertex;
391
392        /// A condition used for determining the function of a Laplace-Inverse-Gamma density resulting from Bayesian estimation
393        vec condition_sum;
394
395        int condition_order;
396
397        /// Default constructor
398        toprow(){};
399
400        /// Constructor creating a toprow from the condition
401        toprow(condition *condition, int condition_order)
402        {
403                this->condition_sum   = condition->value;
404                this->condition_order = condition_order;
405        }
406
407        toprow(vec condition_sum, int condition_order)
408        {
409                this->condition_sum   = condition_sum;
410                this->condition_order = condition_order;
411        }
412
413        double integrate_simplex(simplex* simplex, char c);
414
415};
416
417
418
419
420
421
422
423class c_statistic
424{
425
426public:
427        polyhedron* end_poly;
428        polyhedron* start_poly;
429
430        vector<polyhedron*> rows;
431
432        vector<polyhedron*> row_ends;
433
434        c_statistic()
435        {
436                end_poly   = new polyhedron();
437                start_poly = new polyhedron();
438        };
439
440        ~c_statistic()
441        {
442                delete end_poly;
443                delete start_poly;
444        }
445
446        void append_polyhedron(int row, polyhedron* appended_start, polyhedron* appended_end)
447        {
448                if(row>((int)rows.size())-1)
449                {
450                        if(row>rows.size())
451                        {
452                                throw new exception("You are trying to append a polyhedron whose children are not in the statistic yet!");
453                                return;
454                        }
455
456                        rows.push_back(end_poly);
457                        row_ends.push_back(end_poly);
458                }
459
460                // POSSIBLE FAILURE: the function is not checking if start and end are connected
461
462                if(rows[row] != end_poly)
463                {
464                        appended_start->prev_poly = row_ends[row];
465                        row_ends[row]->next_poly = appended_start;                     
466                                               
467                }
468                else if((row>0 && rows[row-1]!=end_poly)||row==0)
469                {
470                        appended_start->prev_poly = start_poly;
471                        rows[row]= appended_start;                     
472                }
473                else
474                {
475                        throw new exception("Wrong polyhedron insertion into statistic: missing intermediary polyhedron!");
476                }
477
478                appended_end->next_poly = end_poly;
479                row_ends[row] = appended_end;
480        }
481
482        void append_polyhedron(int row, polyhedron* appended_poly)
483        {
484                append_polyhedron(row,appended_poly,appended_poly);
485        }
486
487        void insert_polyhedron(int row, polyhedron* inserted_poly, polyhedron* following_poly)
488        {               
489                if(following_poly != end_poly)
490                {
491                        inserted_poly->next_poly = following_poly;
492                        inserted_poly->prev_poly = following_poly->prev_poly;
493
494                        if(following_poly->prev_poly == start_poly)
495                        {
496                                rows[row] = inserted_poly;
497                        }
498                        else
499                        {                               
500                                inserted_poly->prev_poly->next_poly = inserted_poly;                                                           
501                        }
502
503                        following_poly->prev_poly = inserted_poly;
504                }
505                else
506                {
507                        this->append_polyhedron(row, inserted_poly);
508                }               
509       
510        }
511
512
513       
514
515        void delete_polyhedron(int row, polyhedron* deleted_poly)
516        {
517                if(deleted_poly->prev_poly != start_poly)
518                {
519                        deleted_poly->prev_poly->next_poly = deleted_poly->next_poly;
520                }
521                else
522                {
523                        rows[row] = deleted_poly->next_poly;
524                }
525
526                if(deleted_poly->next_poly!=end_poly)
527                {
528                        deleted_poly->next_poly->prev_poly = deleted_poly->prev_poly;
529                }
530                else
531                {
532                        row_ends[row] = deleted_poly->prev_poly;
533                }
534
535               
536
537                deleted_poly->next_poly = NULL;
538                deleted_poly->prev_poly = NULL;                                 
539        }
540
541        int size()
542        {
543                return rows.size();
544        }
545
546        polyhedron* get_end()
547        {
548                return end_poly;
549        }
550
551        polyhedron* get_start()
552        {
553                return start_poly;
554        }
555
556        int row_size(int row)
557        {
558                if(this->size()>row && row>=0)
559                {
560                        int row_size = 0;
561                       
562                        for(polyhedron* row_poly = rows[row]; row_poly!=end_poly; row_poly=row_poly->next_poly)
563                        {
564                                row_size++;
565                        }
566
567                        return row_size;
568                }
569                else
570                {
571                        throw new exception("There is no row to obtain size from!");
572                }
573        }
574};
575
576
577class my_ivec : public ivec
578{
579public:
580        my_ivec():ivec(){};
581
582        my_ivec(ivec origin):ivec()
583        {
584                this->ins(0,origin);
585        }
586
587        bool operator>(const my_ivec &second) const
588        {
589                return max(*this)>max(second);         
590        }
591       
592        bool operator==(const my_ivec &second) const
593        {
594                return max(*this)==max(second); 
595        }
596
597        bool operator<(const my_ivec &second) const
598        {
599                return !(((*this)>second)||((*this)==second));
600        }
601
602        bool operator!=(const my_ivec &second) const
603        {
604                return !((*this)==second);
605        }
606
607        bool operator<=(const my_ivec &second) const
608        {
609                return !((*this)>second);
610        }
611
612        bool operator>=(const my_ivec &second) const
613        {
614                return !((*this)<second);
615        }
616
617        my_ivec right(my_ivec original)
618        {
619               
620        }
621};
622
623
624
625
626
627
628
629//! Conditional(e) Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma distribution density
630class emlig // : eEF
631{
632
633        /// A statistic in a form of a Hasse diagram representing a complex of convex polyhedrons obtained as a result
634        /// of data update from Bayesian estimation or set by the user if this emlig is a prior density
635       
636
637        vector<list<polyhedron*>> for_splitting;
638               
639        vector<list<polyhedron*>> for_merging;
640
641        list<condition*> conditions;
642
643        double normalization_factor;
644
645        int condition_order;
646
647        double last_log_nc;
648
649       
650
651        void alter_toprow_conditions(condition *condition, bool should_be_added)
652        {
653                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
654                {
655                        set<vertex*>::iterator vertex_ref = horiz_ref->vertices.begin();
656
657                        do
658                        {
659                                vertex_ref++;
660
661                                if(vertex_ref==horiz_ref->vertices.end())
662                                {
663                                        return;
664                                }
665                        }
666                        while((*vertex_ref)->parentconditions.find(condition)!=(*vertex_ref)->parentconditions.end());
667
668                       
669                       
670                        vec appended_coords = (*vertex_ref)->get_coordinates();
671                        appended_coords.ins(0,-1.0);
672                       
673                        double product = appended_coords*condition->value;
674
675                        if(should_be_added)
676                        {
677                                ((toprow*) horiz_ref)->condition_order++;
678
679                                if(product>0)
680                                {
681                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum += condition->value;
682                                }
683                                else
684                                {
685                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum -= condition->value;
686                                }
687                        }
688                        else
689                        { 
690                                ((toprow*) horiz_ref)->condition_order--;
691
692                                if(product<0)                   
693                                {
694                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum += condition->value;
695                                }
696                                else
697                                {
698                                        ((toprow*) horiz_ref)->condition_sum -= condition->value;
699                                }
700                        }                               
701                }
702        }
703
704
705        /// A method for recursive classification of polyhedrons with respect to SPLITting and MERGEing conditions.
706        void send_state_message(polyhedron* sender, condition *toadd, condition *toremove, int level)
707        {                       
708
709                // We translate existence of toremove and toadd conditions to booleans for ease of manipulation
710                bool shouldmerge    = (toremove != NULL);
711                bool shouldsplit    = (toadd != NULL);
712               
713                // If such operation is desired, in the following cycle we send a message about polyhedrons classification
714                // to all its parents. We loop through the parents and report the child sending its message.
715                if(shouldsplit||shouldmerge)
716                {
717                        for(list<polyhedron*>::iterator parent_iterator = sender->parents.begin();parent_iterator!=sender->parents.end();parent_iterator++)
718                        {
719                                // We set an individual pointer to the value at parent_iterator for ease of use
720                                polyhedron* current_parent = *parent_iterator;
721
722                                // The message_counter counts the number of messages received by the parent
723                                current_parent->message_counter++;
724
725                                // If the child is the last one to send its message, the parent can as well be classified and
726                                // send its message further up.
727                                bool is_last  = (current_parent->message_counter == current_parent->number_of_children());
728
729                                // Certain properties need to be set if this is the first message received by the parent
730                                bool is_first = (current_parent->message_counter == 1);
731
732                                // This boolean watches for polyhedrons that are already out of the game for further MERGEing
733                                // and SPLITting purposes. This may seem quite straightforward at first, but because of all
734                                // the operations involved it may be quite complicated. For example a polyhedron laying in the
735                                // positive side of the MERGEing hyperplane should not be split, because it lays in the positive
736                                // part of the location parameter space relative to the SPLITting hyperplane, but because it
737                                // is merged with its MERGE negative counterpart, which is being SPLIT, the polyhedron itself
738                                // will be SPLIT after it has been merged and needs to retain all properties needed for the
739                                // purposes of SPLITting.
740                                bool out_of_the_game = true;
741
742                                if(shouldmerge)
743                                {
744                                        // get the MERGE state of the child
745                                        int child_state  = sender->get_state(MERGE);
746                                        // get the MERGE state of the parent so far, the parent can be partially classified
747                                        int parent_state = current_parent->get_state(MERGE);
748
749                                        // In case this is the first message received by the parent, its state has not been set yet
750                                        // and therefore it inherits the MERGE state of the child. On the other hand if the state
751                                        // of the parent is 0, all the children so far were neutral and if the next child isn't
752                                        // neutral the parent should be in state of the child again.
753                                        if(parent_state == 0||is_first)
754                                        {
755                                                parent_state = current_parent->set_state(child_state, MERGE);                                           
756                                        }                                       
757
758                                        // If a child is contained in the hyperplane of a condition that should be removed and it is
759                                        // not of multiplicity higher than 1, it will later serve as a merger for two of its parents
760                                        // each lying on one side of the removed hyperplane (one being classified MERGE positive, the
761                                        // other MERGE negative). Here we set the possible merger candidates.
762                                        if(child_state == 0)
763                                        {
764                                                if(current_parent->mergechild == NULL)
765                                                {
766                                                        current_parent->mergechild = sender;
767                                                }                                                       
768                                        }                                       
769
770                                        // If the parent obtained a message from the last one of its children we have to classify it
771                                        // with respect to the MERGE condition.
772                                        if(is_last)
773                                        {                                               
774                                                // If the parent is a toprow from the top row of the Hasse diagram, we alter the condition
775                                                // sum and condition order with respect to on which side of the cutting hyperplane the
776                                                // toprow is located.
777                                                if(level == number_of_parameters-1)
778                                                {
779                                                        // toprow on the positive side
780                                                        if(parent_state == 1)
781                                                        {
782                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_sum-=toremove->value;                                                     
783                                                        }
784
785                                                        // toprow on the negative side
786                                                        if(parent_state == -1)
787                                                        {
788                                                                ((toprow*)current_parent)->condition_sum+=toremove->value;                                                     
789                                                        }
790                                                }
791
792                                                // lowering the condition order.
793                                                // REMARK: This maybe could be done more globally for the whole statistic.
794                                                ((toprow*)current_parent)->condition_order--;
795                                               
796                                                // If the parent is a candidate for being MERGEd
797                                                if(current_parent->mergechild != NULL)
798                                                {
799                                                        // It might not be out of the game
800                                                        out_of_the_game = false;
801
802                                                        // If the mergechild multiplicity is 1 it will disappear after merging
803                                                        if(current_parent->mergechild->get_multiplicity()==1)
804                                                        {
805                                                                // and because we need the child to have an address of the two parents it is
806                                                                // supposed to merge, we assign the address of current parent to one of the
807                                                                // two pointers existing in the child for this purpose regarding to its position
808                                                                // in the location parameter space with respect to the MERGE hyperplane.
809                                                                if(parent_state > 0)
810                                                                {                                                       
811                                                                        current_parent->mergechild->positiveparent = current_parent;                                                   
812                                                                }
813
814                                                                if(parent_state < 0)
815                                                                {                                                       
816                                                                        current_parent->mergechild->negativeparent = current_parent;                                                   
817                                                                }
818                                                        }
819                                                        else
820                                                        {
821                                                                // If the mergechild has higher multiplicity, it will not disappear after the
822                                                                // condition is removed and the parent will still be out of the game, because
823                                                                // no MERGEing will occur.
824                                                                out_of_the_game = true;
825                                                        }
826                                                }                                               
827                                               
828                                                // If so far the parent is out of the game, it is the toprow polyhedron and there will
829                                                // be no SPLITting, we compute its probability integral by summing all the integral
830                                                // from the simplices contained in it.
831                                                if(out_of_the_game)
832                                                {
833                                                        if((level == number_of_parameters - 1) && (!shouldsplit))
834                                                        {
835                                                                toprow* cur_par_toprow = ((toprow*)current_parent);
836                                                                cur_par_toprow->probability = 0.0;                                                     
837
838                                                                for(set<simplex*>::iterator s_ref = current_parent->triangulation.begin();s_ref!=current_parent->triangulation.end();s_ref++)
839                                                                {
840                                                                        double cur_prob = cur_par_toprow->integrate_simplex((*s_ref),'C');
841                                                                       
842                                                                        cur_par_toprow->probability += cur_prob;                                                               
843                                                                }
844
845                                                                normalization_factor += cur_par_toprow->probability;                                                           
846                                                        }
847                                                }
848
849                                                // If the parent is classified MERGE neutral, it will serve as a merger for two of its
850                                                // parents so we report it to the for_merging list.
851                                                if(parent_state == 0)
852                                                {
853                                                        for_merging[level+1].push_back(current_parent);                                                                                                         
854                                                }                                                                                               
855                                        }                                       
856                                }
857
858                                // In the second part of the classification procedure, we will classify the parent polyhedron
859                                // for the purposes of SPLITting. Since splitting comes from a parent that is being split by
860                                // creating a neutral child that cuts the split polyhedron in two parts, the created child has
861                                // to be connected to all the neutral grandchildren of the source parent. We therefore have to
862                                // report all such grandchildren of the parent. More complication is brought in by grandchildren
863                                // that have not been created in the process of splitting, but were classified SPLIT neutral
864                                // already in the classification stage. Such grandchildren and children were already present
865                                // in the Hasse diagram befor the SPLITting condition emerged. We call such object totallyneutral.
866                                // They have to be watched and treated separately.
867                                if(shouldsplit)
868                                {
869                                        // We report the totally neutral children of the message sending child into the totally neutral
870                                        // grandchildren list of current parent.
871                                        current_parent->totallyneutralgrandchildren.insert(sender->totallyneutralchildren.begin(),sender->totallyneutralchildren.end());
872                                       
873                                        // We need to have the pointers from grandchildren to grandparents as well, we therefore set
874                                        // the opposite relation as well.
875                                        for(set<polyhedron*>::iterator tot_child_ref = sender->totallyneutralchildren.begin();tot_child_ref!=sender->totallyneutralchildren.end();tot_child_ref++)
876                                        {
877                                                (*tot_child_ref)->grandparents.insert(current_parent);
878                                        }
879
880                                        // If this is the first child to report its total neutrality, the parent inherits its state.
881                                        if(current_parent->totally_neutral == NULL)
882                                        {
883                                                current_parent->totally_neutral = sender->totally_neutral;
884                                        }
885                                        // else the parent is totally neutral only if all the children up to now are totally neutral.
886                                        else
887                                        {
888                                                current_parent->totally_neutral = current_parent->totally_neutral && sender->totally_neutral;
889                                        }
890
891                                        // For splitting purposes, we have to mark all the children of the given parent by their SPLIT
892                                        // state, because when we split the parent, we create its positive and negative offsprings and
893                                        // its children have to be assigned accordingly.
894                                        switch(sender->get_state(SPLIT))
895                                        {
896                                        case 1:
897                                                // child classified positive
898                                                current_parent->positivechildren.push_back(sender);
899
900                                                // all the vertices of the positive child are assigned to the positive and neutral vertex
901                                                // set
902                                                current_parent->positiveneutralvertices.insert(sender->vertices.begin(),sender->vertices.end());
903                                        break;
904                                        case 0:
905                                                // child classified neutral
906                                                current_parent->neutralchildren.push_back(sender);
907
908                                                // all the vertices of the neutral child are assigned to both negative and positive vertex
909                                                // sets
910                                                if(level!=0)
911                                                {
912                                                        current_parent->positiveneutralvertices.insert(sender->positiveneutralvertices.begin(),sender->positiveneutralvertices.end());
913                                                        current_parent->negativeneutralvertices.insert(sender->negativeneutralvertices.begin(),sender->negativeneutralvertices.end());                                         
914                                                }
915                                                else
916                                                {
917                                                        current_parent->positiveneutralvertices.insert(*sender->vertices.begin());
918                                                        current_parent->negativeneutralvertices.insert(*sender->vertices.begin());
919                                                }
920
921                                                // if the child is totally neutral it is also assigned to the totallyneutralchildren
922                                                if(sender->totally_neutral)
923                                                {
924                                                        current_parent->totallyneutralchildren.insert(sender);
925                                                }
926                                                       
927                                        break;
928                                        case -1:
929                                                // child classified negative
930                                                current_parent->negativechildren.push_back(sender);
931                                                current_parent->negativeneutralvertices.insert(sender->vertices.begin(),sender->vertices.end());
932                                        break;
933                                        }
934
935                                        // If the last child has sent its message to the parent, we have to decide if the polyhedron
936                                        // needs to be split.
937                                        if(is_last)
938                                        {                                               
939                                                // If the polyhedron extends to both sides of the cutting hyperplane it needs to be SPLIT. Such
940                                                // situation occurs if either the polyhedron has negative and also positive children or
941                                                // if the polyhedron contains neutral children that cross the cutting hyperplane. Such
942                                                // neutral children cannot be totally neutral, since totally neutral children lay within
943                                                // the cutting hyperplane. If the polyhedron is to be cut its state is set to SPLIT neutral
944                                                if((current_parent->negativechildren.size()>0&&current_parent->positivechildren.size()>0)
945                                                                                                        ||(current_parent->neutralchildren.size()>0&&current_parent->totallyneutralchildren.empty()))
946                                                {
947                                                        for_splitting[level+1].push_back(current_parent);                                                       
948                                                        current_parent->set_state(0, SPLIT);
949                                                }
950                                                else
951                                                {
952                                                        // Else if the polyhedron has a positive number of negative children we set its state
953                                                        // to SPLIT negative. In such a case we subtract current condition from the overall
954                                                        // condition sum
955                                                        if(current_parent->negativechildren.size()>0)
956                                                        {
957                                                                // set the state
958                                                                current_parent->set_state(-1, SPLIT);
959
960                                                                // alter the condition sum
961                                                                if(level == number_of_parameters-1)
962                                                                {
963                                                                        ((toprow*)current_parent)->condition_sum-=toadd->value;
964                                                                }                                                                       
965                                                        }
966                                                        // If the polyhedron has a positive number of positive children we set its state
967                                                        // to SPLIT positive. In such a case we add current condition to the overall
968                                                        // condition sum
969                                                        else if(current_parent->positivechildren.size()>0)
970                                                        {
971                                                                // set the state
972                                                                current_parent->set_state(1, SPLIT);
973
974                                                                // alter the condition sum
975                                                                if(level == number_of_parameters-1)
976                                                                {
977                                                                        ((toprow*)current_parent)->condition_sum+=toadd->value;                                                                 
978                                                                }
979                                                        }
980                                                        // Else the polyhedron only has children that are totally neutral. In such a case,
981                                                        // we mark it totally neutral as well and insert the SPLIT condition into the
982                                                        // parent conditions of the polyhedron. No addition or subtraction is needed in
983                                                        // this case.
984                                                        else
985                                                        {
986                                                                current_parent->raise_multiplicity();
987                                                                current_parent->totally_neutral = true;
988                                                                current_parent->parentconditions.insert(toadd);
989                                                        }
990
991                                                        // In either case we raise the condition order (statistical condition sum significance)
992                                                        ((toprow*)current_parent)->condition_order++;
993
994                                                        // In case the polyhedron is a toprow and it will not be SPLIT, we compute its probability
995                                                        // integral with the altered condition.
996                                                        if(level == number_of_parameters - 1 && current_parent->mergechild == NULL)
997                                                        {
998                                                                toprow* cur_par_toprow = ((toprow*)current_parent);
999                                                                cur_par_toprow->probability = 0.0;                                                             
1000                                                               
1001                                                                // We compute the integral as a sum over all simplices contained within the
1002                                                                // polyhedron.
1003                                                                for(set<simplex*>::iterator s_ref = current_parent->triangulation.begin();s_ref!=current_parent->triangulation.end();s_ref++)
1004                                                                {
1005                                                                        double cur_prob = cur_par_toprow->integrate_simplex((*s_ref),'C');
1006                                                                       
1007                                                                        cur_par_toprow->probability += cur_prob;
1008                                                                }
1009
1010                                                                normalization_factor += cur_par_toprow->probability;
1011                                                        }
1012
1013                                                        // If the parent polyhedron is out of the game, so that it will not be MERGEd or
1014                                                        // SPLIT any more, we will reset the lists specifying its relation with respect
1015                                                        // to the SPLITting condition, so that they will be clear for future use.
1016                                                        if(out_of_the_game)
1017                                                        {
1018                                                                current_parent->positivechildren.clear();
1019                                                                current_parent->negativechildren.clear();
1020                                                                current_parent->neutralchildren.clear();                                                               
1021                                                                current_parent->totallyneutralgrandchildren.clear();                                                           
1022                                                                current_parent->positiveneutralvertices.clear();
1023                                                                current_parent->negativeneutralvertices.clear();
1024                                                                current_parent->totally_neutral = NULL;
1025                                                                current_parent->kids_rel_addresses.clear();
1026                                                        }                                                       
1027                                                }
1028                                        }
1029                                }
1030
1031                                // Finally if the the parent polyhedron has been SPLIT and MERGE classified, we will send a message
1032                                // about its classification to its parents.
1033                                if(is_last)
1034                                {
1035                                        current_parent->mergechild = NULL;
1036                                        current_parent->message_counter = 0;
1037
1038                                        send_state_message(current_parent,toadd,toremove,level+1);
1039                                }
1040                       
1041                        }
1042
1043                        // We clear the totally neutral children of the child here, because we needed them to be assigned as
1044                        // totally neutral grandchildren to all its parents.
1045                        sender->totallyneutralchildren.clear();                 
1046                }               
1047        }
1048       
1049public: 
1050        c_statistic statistic;
1051
1052        vertex* minimal_vertex;
1053
1054        double min_ll;
1055
1056        double log_nc;
1057
1058       
1059
1060        vector<multiset<my_ivec>> correction_factors;
1061
1062        int number_of_parameters;
1063
1064        /// A default constructor creates an emlig with predefined statistic representing only the range of the given
1065        /// parametric space, where the number of parameters of the needed model is given as a parameter to the constructor.
1066        emlig(int number_of_parameters, double alpha_deviation, double sigma_deviation, int nu)
1067        {       
1068                this->number_of_parameters = number_of_parameters;
1069
1070                condition_order = nu;
1071                                               
1072                create_statistic(number_of_parameters, alpha_deviation, sigma_deviation);
1073
1074                //step_me(10);
1075
1076                min_ll = numeric_limits<double>::max();         
1077
1078               
1079                double normalization_factor = 0;
1080                int counter = 0;
1081                for(polyhedron* top_ref = statistic.rows[number_of_parameters];top_ref!=statistic.get_end();top_ref=top_ref->next_poly)
1082                {
1083                        counter++;
1084                        toprow* cur_toprow = (toprow*)top_ref;
1085                               
1086                        set<simplex*>::iterator cur_simplex = cur_toprow->triangulation.begin();
1087                        normalization_factor += cur_toprow->integrate_simplex(*cur_simplex,'X');
1088                }
1089
1090                last_log_nc = NULL;
1091                log_nc = log(normalization_factor);             
1092               
1093                cout << "Prior constructed." << endl;
1094        }
1095
1096        /// A constructor for creating an emlig when the user wants to create the statistic by himself. The creation of a
1097        /// statistic is needed outside the constructor. Used for a user defined prior distribution on the parameters.
1098        emlig(c_statistic statistic, int condition_order)
1099        {
1100                this->statistic = statistic;   
1101
1102                min_ll = numeric_limits<double>::max();
1103
1104                this->condition_order = condition_order;
1105        }
1106
1107
1108        void step_me(int marker)
1109        {
1110                set<int> orders;
1111
1112                for(int i = 0;i<statistic.size();i++)
1113                {
1114                        //int zero = 0;
1115                        //int one  = 0;
1116                        //int two  = 0;
1117
1118                        for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[i];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
1119                        {
1120                               
1121                               
1122                                if(i==statistic.size()-1)
1123                                {
1124                                        orders.insert(((toprow*)horiz_ref)->condition_order);
1125                                       
1126                                        /*
1127                                        cout << ((toprow*)horiz_ref)->condition_sum << "   " << ((toprow*)horiz_ref)->probability << endl;
1128                                        cout << "Condition: " << ((toprow*)horiz_ref)->condition_sum << endl;
1129                                        cout << "Order:" << ((toprow*)horiz_ref)->condition_order << endl;*/
1130                                }
1131                               
1132
1133                                // cout << "Stepped." << endl;
1134
1135                                if(marker==101)
1136                                {
1137                                        if(!(*horiz_ref).negativechildren.empty()||!(*horiz_ref).positivechildren.empty()||!(*horiz_ref).neutralchildren.empty()||!(*horiz_ref).kids_rel_addresses.empty()||!(*horiz_ref).mergechild==NULL||!(*horiz_ref).negativeneutralvertices.empty())
1138                                        {
1139                                                cout << "Cleaning error!" << endl;
1140                                        }
1141                               
1142                                }
1143
1144                                /*
1145                                for(set<simplex*>::iterator sim_ref = (*horiz_ref).triangulation.begin();sim_ref!=(*horiz_ref).triangulation.end();sim_ref++)
1146                                {
1147                                        if((*sim_ref)->vertices.size()!=i+1)
1148                                        {
1149                                                cout << "Something is wrong." << endl;
1150                                        }
1151                                }
1152                                */
1153                               
1154                                /*
1155                                if(i==0)
1156                                {
1157                                        cout << ((vertex*)horiz_ref)->get_coordinates() << endl;
1158                                }
1159                                */
1160
1161                                /*
1162                                char* string = "Checkpoint";
1163
1164
1165                                if((*horiz_ref).parentconditions.size()==0)
1166                                {
1167                                        zero++;
1168                                }
1169                                else if((*horiz_ref).parentconditions.size()==1)
1170                                {
1171                                        one++;                                 
1172                                }
1173                                else
1174                                {
1175                                        two++;
1176                                }
1177                                */
1178                               
1179                        }
1180                }
1181               
1182
1183                /*
1184                list<vec> table_entries;
1185                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];horiz_ref!=statistic.row_ends[statistic.size()-1];horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
1186                {
1187                        toprow *current_toprow = (toprow*)(horiz_ref);
1188                        for(list<set<vertex*>>::iterator tri_ref = current_toprow->triangulation.begin();tri_ref!=current_toprow->triangulation.end();tri_ref++)
1189                        {
1190                                for(set<vertex*>::iterator vert_ref = (*tri_ref).begin();vert_ref!=(*tri_ref).end();vert_ref++)
1191                                {
1192                                        vec table_entry = vec();
1193                                       
1194                                        table_entry.ins(0,(*vert_ref)->get_coordinates()*current_toprow->condition.get(1,current_toprow->condition.size()-1)-current_toprow->condition.get(0,0));
1195                                       
1196                                        table_entry.ins(0,(*vert_ref)->get_coordinates());
1197
1198                                        table_entries.push_back(table_entry);
1199                                }
1200                        }                       
1201                }
1202
1203                unique(table_entries.begin(),table_entries.end());
1204
1205                               
1206               
1207                for(list<vec>::iterator entry_ref = table_entries.begin();entry_ref!=table_entries.end();entry_ref++)
1208                {
1209                        ofstream myfile;
1210                        myfile.open("robust_data.txt", ios::out | ios::app);
1211                        if (myfile.is_open())
1212                        {
1213                                for(int i = 0;i<(*entry_ref).size();i++)
1214                                {
1215                                        myfile << (*entry_ref)[i] << ";";
1216                                }
1217                                myfile << endl;
1218                       
1219                                myfile.close();
1220                        }
1221                        else
1222                        {
1223                                cout << "File problem." << endl;
1224                        }
1225                }
1226                */
1227               
1228
1229                return;
1230        }
1231
1232        int statistic_rowsize(int row)
1233        {
1234                return statistic.row_size(row);
1235        }
1236
1237        void add_condition(vec toadd)
1238        {
1239                vec null_vector = "";
1240
1241                add_and_remove_condition(toadd, null_vector);
1242        }
1243
1244
1245        void remove_condition(vec toremove)
1246        {               
1247                vec null_vector = "";
1248
1249                add_and_remove_condition(null_vector, toremove);       
1250        }
1251
1252        void add_and_remove_condition(vec toadd, vec toremove)
1253        {
1254
1255                // New condition arrived (new data are available). Here we will perform the Bayesian data update
1256                // step by splitting the location parameter space with respect to the new condition and computing
1257                // normalization integrals for each polyhedron in the location parameter space.
1258               
1259                // First we reset previous value of normalization factor and maximum value of the log likelihood.
1260                // Because there is a minus sign in the exponent of the likelihood, we really search for a minimum
1261                // and here we set min_ll to a high value.
1262                normalization_factor = 0;
1263                min_ll = numeric_limits<double>::max();
1264
1265                // We translate the presence of a condition to add to a boolean. Also, if moving window version of
1266                // data update is used, we check for the presence of a condition to be removed from consideration.
1267                // To take care of addition and deletion of a condition in one method is computationally better than
1268                // treating both cases separately.
1269                bool should_remove = (toremove.size() != 0);
1270                bool should_add    = (toadd.size() != 0);
1271
1272                // We lower the number of conditions so far considered if we remove one.
1273                if(should_remove)
1274                {
1275                        condition_order--;
1276                }
1277
1278                // We raise the number of conditions so far considered if we add one.
1279                if(should_add)
1280                {
1281                        condition_order++;
1282                }
1283
1284                // We erase the support lists used in splitting/merging operations later on to keep track of the
1285                // split/merged polyhedrons.
1286                for_splitting.clear();
1287                for_merging.clear();
1288
1289                // This is a somewhat stupid operation, where we fill the vector of lists by empty lists, so that
1290                // we can extend the lists contained in the vector later on.
1291                for(int i = 0;i<statistic.size();i++)
1292                {
1293                        list<polyhedron*> empty_split;
1294                        list<polyhedron*> empty_merge;
1295
1296                        for_splitting.push_back(empty_split);
1297                        for_merging.push_back(empty_merge);
1298                }
1299
1300                // We set`the iterator in the conditions list to a blind end() iterator
1301                list<condition*>::iterator toremove_ref = conditions.end();             
1302
1303                // We search the list of conditions for existence of toremove and toadd conditions and check their
1304                // possible multiplicity.
1305                for(list<condition*>::iterator ref = conditions.begin();ref!=conditions.end();ref++)
1306                {
1307                        // If condition should be removed..
1308                        if(should_remove)
1309                        {
1310                                // if it exists in the list
1311                                if((*ref)->value == toremove)
1312                                {
1313                                        // if it has multiplicity higher than 1
1314                                        if((*ref)->multiplicity>1)
1315                                        {
1316                                                // we just lower the multiplicity
1317                                                (*ref)->multiplicity--;
1318
1319                                                // In this case the parameter space remains unchanged (we have to process no merging),
1320                                                // so we only alter the condition sums in all the cells and compute the integrals
1321                                                // over the cells with the subtracted condition
1322                                                alter_toprow_conditions(*ref,false);
1323
1324                                                // By altering the condition sums in each individual unchanged cell, we have finished
1325                                                // all the tasks of this method related to merging and removing given condition. Therefore
1326                                                // we switch the should_remove switch to false.
1327                                                should_remove = false;
1328                                        }
1329                                        else
1330                                        {
1331                                                // In case the condition to be removed has a multiplicity of 1, we mark its position in
1332                                                // the vector of conditions by assigning its iterator to toremove_ref variable.
1333                                                toremove_ref = ref;                                                     
1334                                        }                                       
1335                                }
1336                        }
1337
1338                        // If a condition should be added..
1339                        if(should_add)
1340                        {
1341                                // We search the vector of conditions if a condition with the same value already exists.
1342                                if((*ref)->value == toadd)
1343                                {
1344                                        // If it does, there will be no further splitting necessary. We have to raise its multiplicity..
1345                                        (*ref)->multiplicity++;
1346
1347                                        // Again as with the condition to be removed, if no splitting is performed, we only have to
1348                                        // perform the computations in the individual cells in the top row of Hasse diagram of the
1349                                        // complex of polyhedrons by changing the condition sums in individual cells and computing
1350                                        // integrals with changed condition sum.
1351                                        alter_toprow_conditions(*ref,true);
1352
1353                                        // We switch off any further operations on the complex by switching the should_add variable
1354                                        // to false.
1355                                        should_add = false;                                     
1356                                }                               
1357                        }
1358                }       
1359
1360                // Here we erase the removed condition from the conditions vector and assign a pointer to the
1361                // condition object of the removed condition, if there is such, else the pointer remains NULL.
1362                condition* condition_to_remove = NULL;
1363                if(should_remove)
1364                {
1365                        if(toremove_ref!=conditions.end())
1366                        {
1367                                condition_to_remove = *toremove_ref;
1368                                conditions.erase(toremove_ref);                 
1369                        }
1370                }
1371
1372                // Here we create the condition object for a condition value to be added and we insert it in
1373                // the list of conditions in case new condition should be added, else the pointer is set to NULL.
1374                condition* condition_to_add = NULL;
1375                if(should_add)
1376                {
1377                        condition_to_add = new condition(toadd);                       
1378                        conditions.push_back(condition_to_add);                 
1379                }               
1380               
1381                //**********************************************************************************************
1382                //             Classification of points related to added and removed conditions
1383                //**********************************************************************************************
1384                // Here the preliminary and preparation part ends and we begin classifying individual vertices in
1385                // the bottom row of the representing Hasse diagram relative to the condition to be removed and the
1386                // one to be added. This classification proceeds further in a recursive manner. Each classified
1387                // polyhedron sends an information about its classification to its parent, when all the children of
1388                // given parents are classified, the parent can be itself classified and send information further to
1389                // its parent and so on.
1390
1391                // We loop through all ther vertices
1392                for(polyhedron* horizontal_position = statistic.rows[0];horizontal_position!=statistic.get_end();horizontal_position=horizontal_position->next_poly)
1393                {               
1394                        // Cast from general polyhedron to a vertex
1395                        vertex* current_vertex = (vertex*)horizontal_position;
1396                       
1397                        // If a condition should be added or removed..
1398                        if(should_add||should_remove)
1399                        {
1400                                // The coordinates are extended by a -1 representing there is no parameter multiplying the
1401                                // regressor in the autoregressive model. The condition is passed to the method as a vector
1402                                // (y_t,psi_{t-1}), where y_t is the value of regressor and psi_t is the vector of regressands.
1403                                // Minus sign is needed, because the AR model equation reads y_t = theta*psi_{t-1}+e_t, which
1404                                // can be rewriten as (y_t, psi_{t-1})*(-1,theta)', where ' stands for transposition and * for
1405                                // scalar product
1406                                vec appended_coords = current_vertex->get_coordinates();
1407                                appended_coords.ins(0,-1.0);                           
1408
1409                                if(should_add)
1410                                {
1411                                        // We compute the position of the vertex relative to the added condition
1412                                        double local_condition = appended_coords*toadd;// = toadd*(appended_coords.first/=appended_coords.second);
1413
1414                                        // The method set_state classifies the SPLIT state of the vertex as positive, negative or
1415                                        // neutral
1416                                        current_vertex->set_state(local_condition,SPLIT);
1417
1418                                        /// \TODO There should be a rounding error tolerance used here to insure we are not having too many points because of rounding error.
1419                                        // If the vertex lays on the hyperplane related to the condition cutting the location parameter
1420                                        // space in half, we say it is totally neutral. This way it will be different than the later
1421                                        // newly created vertices appearing on the cuts of line segments. In an environment, where
1422                                        // the data variables are continuous (they don't have positive probability mass at any point
1423                                        // in the data space) the occurence of a point on the cutting hyperplane has probability 0.
1424                                        // In real world application, where data are often discrete, we have to take such situation
1425                                        // into account.
1426                                        if(local_condition == 0)
1427                                        {
1428                                                // In certain scenarios this situation is rather rare. We might then want to know about
1429                                                // occurence of a point laying on the cutting hyperplane (Programmers note:Also such
1430                                                // scenarios were not so well tested and computation errors may occur!)
1431                                                cout << "Condition to add: " << toadd << endl;
1432                                                cout << "Vertex coords: " << appended_coords << endl;
1433
1434                                                // We classify the vertex totally neutral
1435                                                current_vertex->totally_neutral = true;
1436
1437                                                // We raise its multiplicity and set current splitting condition as a parent condition
1438                                                // of the vertex, since if we later remove the original parent condition, the vertex
1439                                                // has to have a parent condition its right to exist.
1440                                                current_vertex->raise_multiplicity();
1441                                                current_vertex->parentconditions.insert(condition_to_add);                                             
1442                                        }
1443                                        else
1444                                        {
1445                                                // If the vertex lays off the cutting hyperplane, we set its totally_neutral property
1446                                                // to false.
1447                                                current_vertex->totally_neutral = false;
1448                                        }
1449                                }
1450                       
1451                                // Now we classify the vertex with respect to the MERGEing condition..
1452                                if(should_remove)
1453                                {                                       
1454                                        // We search the condition to be removed in the list of vertice's parent conditions
1455                                        set<condition*>::iterator cond_ref;                                     
1456                                        for(cond_ref = current_vertex->parentconditions.begin();cond_ref!=current_vertex->parentconditions.end();cond_ref++)
1457                                        {
1458                                                if(*cond_ref == condition_to_remove)
1459                                                {
1460                                                        break;
1461                                                }
1462                                        }
1463
1464                                        // If the list of parent conditions of the given vertex contain the condition that is being
1465                                        // removed, we erase it from the list, we set the vertice's MERGE state to neutral and we
1466                                        // insert the vertex into the set of polyhedrons that are supposed to be used for merging
1467                                        // (themselves possibly being deleted).
1468
1469                                        // REMARK: One may think it would be easier to check the condition again computationally.
1470                                        // Such design has been used before in the software, but due to rounding errors it was
1471                                        // very unreliable. These rounding errors are avoided using current design.
1472                                        if(cond_ref!=current_vertex->parentconditions.end())
1473                                        {
1474                                                current_vertex->parentconditions.erase(cond_ref);
1475                                                current_vertex->set_state(0,MERGE);
1476                                                for_merging[0].push_back(current_vertex);
1477                                        }
1478                                        else
1479                                        {
1480                                                // If parent conditions of the vertex don't contain the condition to be removed, we
1481                                                // check in which halfspace it is located and set its MERGE state accordingly.
1482                                                double local_condition = toremove*appended_coords;
1483                                                current_vertex->set_state(local_condition,MERGE);
1484                                        }
1485                                }                               
1486                        }
1487
1488                        // Once classified we proceed recursively by calling the send_state_message method
1489                        send_state_message(current_vertex, condition_to_add, condition_to_remove, 0);           
1490                       
1491                }
1492
1493                // step_me(1);
1494               
1495                if(should_remove)
1496                {
1497                        /*
1498                        for(int i = 0;i<for_merging.size();i++)
1499                        {
1500                                for(list<polyhedron*>::iterator merge_ref = for_merging[i].begin();merge_ref!=for_merging[i].end();merge_ref++)
1501                                {
1502                                       
1503                                        for(list<polyhedron*>::iterator par_ref = (*merge_ref)->children.begin();par_ref!=(*merge_ref)->children.end();par_ref++)
1504                                        {
1505                                                if(find((*par_ref)->parents.begin(),(*par_ref)->parents.end(),(*merge_ref))==(*par_ref)->parents.end())
1506                                                {
1507                                                        cout << "Parent/child relations are not matched!" << endl;
1508                                                }
1509                                        }
1510                                       
1511                                        //cout << (*merge_ref)->get_state(MERGE) << ",";
1512                                }
1513
1514                                // cout << endl;
1515                        }
1516                        */             
1517
1518
1519                        // Here we have finished the classification part and we have at hand two sets of polyhedrons used for
1520                        // further operation on the location parameter space. The first operation will be merging of polyhedrons
1521                        // with respect to the MERGE condition. For that purpose, we have a set of mergers in a list called
1522                        // for_merging. After we are finished merging, we need to split the polyhedrons cut by the SPLIT
1523                        // condition. These polyhedrons are gathered in the for_splitting list. As can be seen, the MERGE
1524                        // operation is done from below, in the terms of the Hasse diagram and therefore we start to merge
1525                        // from the very bottom row, from the vertices. On the other hand splitting is done from the top
1526                        // and we therefore start with the segments that need to be split.
1527
1528                        // We start the MERGE operation here. Some of the vertices will disappear from the Hasse diagram.
1529                        // Because they are part of polyhedrons in the Hasse diagram above the segments, we need to remember
1530                        // them in the separate set and get rid of them only after the process of merging all the polyhedrons
1531                        // has been finished.
1532                        cout << "Merging." << endl;
1533                        set<vertex*> vertices_to_be_reduced;                   
1534                       
1535                        // We loop through the vector list of polyhedrons for merging from the bottom row up. We keep track
1536                        // of the number of the processed row.
1537                        int k = 1;
1538                        for(vector<list<polyhedron*>>::iterator vert_ref = for_merging.begin();vert_ref<for_merging.end();vert_ref++)
1539                        {
1540                                // Within a row we loop through all the polyhedrons that we use as mergers.
1541                                for(list<polyhedron*>::iterator merge_ref = (*vert_ref).begin();merge_ref!=(*vert_ref).end();merge_ref++)
1542                                {
1543                                        // ***************************************************
1544                                        //   First we treat the case of a multiple merger.
1545                                        // ***************************************************
1546
1547                                        // If the multiplicity of the merger is greater than one, the merger will remain in the Hasse
1548                                        // diagram and its parents will remain split.
1549                                        if((*merge_ref)->get_multiplicity()>1)
1550                                        {
1551                                                // We remove the condition to be removed (the MERGE condition) from the list of merger's
1552                                                // parents.
1553                                                (*merge_ref)->parentconditions.erase(condition_to_remove);
1554
1555                                                // If the merger is a vertex..
1556                                                if(k==1)
1557                                                {
1558                                                        // ..we will later reduce its multiplicity (this is to prevent multiple reduction of
1559                                                        // the same vertex)
1560                                                        vertices_to_be_reduced.insert((vertex*)(*merge_ref));
1561                                                }
1562                                                // If the merger is not a vertex..
1563                                                else
1564                                                {
1565                                                        // lower the multiplicity of the merger
1566                                                        (*merge_ref)->lower_multiplicity();
1567                                                }       
1568
1569                                                // If the merger will not be split and it is not totally neutral with respect to SPLIT
1570                                                // condition (it doesn't lay in the hyperplane defined by the condition), we will not
1571                                                // need it for splitting purposes and we can therefore clean all the splitting related
1572                                                // properties, to be able to reuse them when new data arrive. A merger is never a toprow
1573                                                // so we do not need to integrate.
1574                                                if((*merge_ref)->get_state(SPLIT)!=0||(*merge_ref)->totally_neutral)
1575                                                {
1576                                                        (*merge_ref)->positivechildren.clear();
1577                                                        (*merge_ref)->negativechildren.clear();
1578                                                        (*merge_ref)->neutralchildren.clear();                                         
1579                                                        (*merge_ref)->totallyneutralgrandchildren.clear();                                             
1580                                                        (*merge_ref)->positiveneutralvertices.clear();
1581                                                        (*merge_ref)->negativeneutralvertices.clear();
1582                                                        (*merge_ref)->totally_neutral = NULL;
1583                                                        (*merge_ref)->kids_rel_addresses.clear();
1584                                                }
1585                                        }                                                                       
1586                                        // Else, if the multiplicity of the merger is equal to 1, we proceed with the merging part of
1587                                        // the algorithm.
1588                                        else
1589                                        {
1590                                                // A boolean that will be true, if after being merged, the new polyhedron should be split
1591                                                // in the next step of the algorithm.
1592                                                bool will_be_split = false;
1593                                               
1594                                                // The newly created polyhedron will be merged of a negative and positive part specified
1595                                                // by its merger.
1596                                                toprow* current_positive = (toprow*)(*merge_ref)->positiveparent;
1597                                                toprow* current_negative = (toprow*)(*merge_ref)->negativeparent;
1598                                               
1599                                                // An error check for situation that should not occur.
1600                                                if(current_positive->totally_neutral!=current_negative->totally_neutral)
1601                                                {
1602                                                        throw new exception("Both polyhedrons must be totally neutral if they should be merged!");
1603                                                }                                               
1604
1605                                                // *************************************************************************************
1606                                                //    Now we rewire the Hasse properties of the MERGE negative part of the merged
1607                                                //    polyhedron to the MERGE positive part - it will be used as the merged polyhedron
1608                                                // *************************************************************************************
1609                                               
1610                                                // Instead of establishing a new polyhedron and filling in all the necessary connections
1611                                                // and thus adding it into the Hasse diagram, we use the positive polyhedron with its
1612                                                // connections and we merge it with all the connections from the negative side so that
1613                                                // the positive polyhedron becomes the merged one.
1614
1615                                                // We remove the MERGE condition from parent conditions.
1616                                                current_positive->parentconditions.erase(condition_to_remove);
1617                                               
1618                                                // We add the children from the negative part into the children list and remove from it the
1619                                                // merger.
1620                                                current_positive->children.insert(current_positive->children.end(),current_negative->children.begin(),current_negative->children.end());
1621                                                current_positive->children.remove(*merge_ref);
1622
1623                                                // We reconnect the reciprocal addresses from children to parents.
1624                                                for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_negative->children.begin();child_ref!=current_negative->children.end();child_ref++)
1625                                                {
1626                                                        (*child_ref)->parents.remove(current_negative);
1627                                                        (*child_ref)->parents.push_back(current_positive);                                                                                                     
1628                                                }
1629
1630                                                // We loop through the parents of the negative polyhedron.
1631                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = current_negative->parents.begin();parent_ref!=current_negative->parents.end();parent_ref++)
1632                                                {
1633                                                        // Remove the negative polyhedron from its children
1634                                                        (*parent_ref)->children.remove(current_negative);                                                       
1635
1636                                                        // Remove it from the according list with respect to the negative polyhedron's
1637                                                        // SPLIT state.
1638                                                        switch(current_negative->get_state(SPLIT))
1639                                                        {
1640                                                        case -1:
1641                                                                (*parent_ref)->negativechildren.remove(current_negative);
1642                                                                break;
1643                                                        case 0:
1644                                                                (*parent_ref)->neutralchildren.remove(current_negative);                                                               
1645                                                                break;
1646                                                        case 1:
1647                                                                (*parent_ref)->positivechildren.remove(current_negative);
1648                                                                break;
1649                                                        }                                                       
1650                                                }
1651
1652                                                // We merge the vertices of the negative and positive part
1653                                                current_positive->vertices.insert(current_negative->vertices.begin(),current_negative->vertices.end());                                                                                         
1654
1655                                                // **************************************************************************
1656                                                //       Now we treat the situation that one of the MERGEd polyhedrons is to be
1657                                                //   SPLIT.
1658                                                // **************************************************************************
1659
1660                                                if(!current_positive->totally_neutral)
1661                                                {
1662                                                        // If the positive polyhedron was not to be SPLIT and the negative polyhedron was..
1663                                                        if(current_positive->get_state(SPLIT)!=0&&current_negative->get_state(SPLIT)==0)
1664                                                        {
1665                                                                //..we loop through the parents of the positive polyhedron..
1666                                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = current_positive->parents.begin();parent_ref!=current_positive->parents.end();parent_ref++)
1667                                                                {
1668                                                                        //..and if the MERGE positive polyhedron is SPLIT positive, we remove it
1669                                                                        //from the list of SPLIT positive children..
1670                                                                        if(current_positive->get_state(SPLIT)==1)
1671                                                                        {
1672                                                                                (*parent_ref)->positivechildren.remove(current_positive);
1673                                                                        }
1674                                                                        //..or if the MERGE positive polyhedron is SPLIT negative, we remove it
1675                                                                        //from the list of SPLIT positive children..
1676                                                                        else
1677                                                                        {
1678                                                                                (*parent_ref)->negativechildren.remove(current_positive);
1679                                                                        }
1680                                                                        //..and we add it to the SPLIT neutral children, because the MERGE negative polyhedron
1681                                                                        //that is being MERGEd with it causes it to be SPLIT neutral (the hyperplane runs
1682                                                                        //through the merged polyhedron)
1683                                                                        (*parent_ref)->neutralchildren.push_back(current_positive);
1684                                                                }
1685
1686                                                                // Because of the above mentioned reason, we set the SPLIT state of the MERGE positive
1687                                                                // polyhedron to neutral
1688                                                                current_positive->set_state(0,SPLIT);
1689
1690                                                                for_splitting[k].remove(current_negative);
1691                                                                // and we add it to the list of polyhedrons to be SPLIT
1692                                                                for_splitting[k].push_back(current_positive);                                                   
1693                                                        }
1694                                               
1695                                               
1696                                                        // If the MERGEd polyhedron is to be split..
1697                                                        if(current_positive->get_state(SPLIT)==0)
1698                                                        {
1699                                                                // We need to fill the lists related to split with correct values, adding the SPLIT
1700                                                                // positive, negative and neutral children to according list in the MERGE positive,
1701                                                                // or future MERGEd polyhedron
1702                                                                current_positive->negativechildren.insert(current_positive->negativechildren.end(),current_negative->negativechildren.begin(),current_negative->negativechildren.end());                                               
1703                                                                current_positive->positivechildren.insert(current_positive->positivechildren.end(),current_negative->positivechildren.begin(),current_negative->positivechildren.end());                                                                                               
1704                                                                current_positive->neutralchildren.insert(current_positive->neutralchildren.end(),current_negative->neutralchildren.begin(),current_negative->neutralchildren.end());
1705                                                       
1706                                                                // and remove the merger, which will be later deleted from the lists of SPLIT classified
1707                                                                // children.
1708                                                                switch((*merge_ref)->get_state(SPLIT))
1709                                                                {
1710                                                                case -1:
1711                                                                        current_positive->negativechildren.remove(*merge_ref);
1712                                                                        break;
1713                                                                case 0:
1714                                                                        current_positive->neutralchildren.remove(*merge_ref);
1715                                                                        break;
1716                                                                case 1:
1717                                                                        current_positive->positivechildren.remove(*merge_ref);
1718                                                                        break;
1719                                                                }                                                       
1720
1721                                                                // We also have to merge the lists of totally neutral children laying in the SPLIT related
1722                                                                // cutting hyperpalne and the lists of positive+neutral and negative+neutral vertices.
1723                                                                current_positive->totallyneutralgrandchildren.insert(current_negative->totallyneutralgrandchildren.begin(),current_negative->totallyneutralgrandchildren.end());
1724                                                                // Because a vertex cannot be SPLIT, we don't need to remove the merger from the
1725                                                                // positive+neutral and negative+neutral lists
1726                                                                current_positive->negativeneutralvertices.insert(current_negative->negativeneutralvertices.begin(),current_negative->negativeneutralvertices.end());                                                   
1727                                                                current_positive->positiveneutralvertices.insert(current_negative->positiveneutralvertices.begin(),current_negative->positiveneutralvertices.end());
1728
1729                                                                // And we set the will be split property to true
1730                                                                will_be_split = true;
1731                                                        }
1732                                                }
1733                                               
1734                                                // If the polyhedron will not be split (both parts are totally neutral or neither of them
1735                                                // was classified SPLIT neutral), we clear all the lists holding the SPLIT information for
1736                                                // them to be ready to reuse.
1737                                                if(!will_be_split)
1738                                                {                                                       
1739                                                        current_positive->positivechildren.clear();
1740                                                        current_positive->negativechildren.clear();
1741                                                        current_positive->neutralchildren.clear();                                                     
1742                                                        current_positive->totallyneutralgrandchildren.clear();                                                         
1743                                                        current_positive->positiveneutralvertices.clear();
1744                                                        current_positive->negativeneutralvertices.clear();
1745                                                        current_positive->totally_neutral = NULL;
1746                                                        current_positive->kids_rel_addresses.clear();                                           
1747                                                }                                                                               
1748                                               
1749                                                // If both the merged polyhedrons are totally neutral, we have to rewire the addressing
1750                                                // in the grandparents from the negative to the positive (merged) polyhedron.
1751                                                if(current_positive->totally_neutral)
1752                                                {
1753                                                        for(set<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_negative->grandparents.begin();grand_ref!=current_negative->grandparents.end();grand_ref++)
1754                                                        {
1755                                                                (*grand_ref)->totallyneutralgrandchildren.erase(current_negative);
1756                                                                (*grand_ref)->totallyneutralgrandchildren.insert(current_positive);
1757                                                        }                                                       
1758                                                }                                       
1759
1760                                                // We clear the grandparents list for further reuse.
1761                                                current_positive->grandparents.clear();
1762                               
1763                                                // Triangulate the newly created polyhedron and compute its normalization integral if the
1764                                                // polyhedron is a toprow.
1765                                                normalization_factor += current_positive->triangulate(k==for_splitting.size()-1 && !will_be_split);
1766                                               
1767                                                // Delete the negative polyhedron from the Hasse diagram (rewire all the connections)
1768                                                statistic.delete_polyhedron(k,current_negative);
1769
1770                                                // Delete the negative polyhedron object
1771                                                delete current_negative;
1772
1773                                                // *********************************************
1774                                                //   Here we treat the deletion of the merger.
1775                                                // *********************************************
1776                                               
1777                                                // We erase the vertices of the merger from all the respective lists.
1778                                                for(set<vertex*>::iterator vert_ref = (*merge_ref)->vertices.begin();vert_ref!=(*merge_ref)->vertices.end();vert_ref++)
1779                                                {
1780                                                        if((*vert_ref)->get_multiplicity()==1)
1781                                                        {
1782                                                                current_positive->vertices.erase(*vert_ref);
1783
1784                                                                if(will_be_split)
1785                                                                {
1786                                                                        current_positive->negativeneutralvertices.erase(*vert_ref);
1787                                                                        current_positive->positiveneutralvertices.erase(*vert_ref);                                                             
1788                                                                }
1789                                                        }
1790                                                }
1791                                               
1792                                                // We remove the connection to the merger from the merger's children
1793                                                for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = (*merge_ref)->children.begin();child_ref!=(*merge_ref)->children.end();child_ref++)
1794                                                {
1795                                                        (*child_ref)->parents.remove(*merge_ref);
1796                                                }                               
1797
1798                                                // We remove the connection to the merger from the merger's grandchildren
1799                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_ch_ref = (*merge_ref)->totallyneutralgrandchildren.begin();grand_ch_ref!=(*merge_ref)->totallyneutralgrandchildren.end();grand_ch_ref++)
1800                                                {
1801                                                        (*grand_ch_ref)->grandparents.erase(*merge_ref);
1802                                                }
1803                                               
1804                                                // We remove the connection to the merger from the merger's grandparents
1805                                                for(set<polyhedron*>::iterator grand_p_ref = (*merge_ref)->grandparents.begin();grand_p_ref!=(*merge_ref)->grandparents.end();grand_p_ref++)
1806                                                {
1807                                                        (*grand_p_ref)->totallyneutralgrandchildren.erase(*merge_ref);
1808                                                }                               
1809
1810                                                // We remove the merger from the Hasse diagram
1811                                                statistic.delete_polyhedron(k-1,*merge_ref);                                           
1812                                                // And we delete the merger from the list of polyhedrons to be split
1813                                                for_splitting[k-1].remove(*merge_ref);                                         
1814                                                // If the merger is a vertex with multiplicity 1, we add it to the list of vertices to get
1815                                                // rid of at the end of the merging procedure.
1816                                                if(k==1)
1817                                                {                                                       
1818                                                        vertices_to_be_reduced.insert((vertex*)(*merge_ref));                                                   
1819                                                }                                                                                               
1820                                        }
1821                                }                       
1822                       
1823                                // And we go to the next row
1824                                k++;
1825
1826                        }
1827
1828                        // At the end of the merging procedure, we delete all the merger's objects. These should now be already
1829                        // disconnected from the Hasse diagram.
1830                        for(int i = 1;i<for_merging.size();i++)
1831                        {
1832                                for(list<polyhedron*>::iterator merge_ref = for_merging[i].begin();merge_ref!=for_merging[i].end();merge_ref++)
1833                                {
1834                                        delete (*merge_ref);
1835                                }
1836                        }
1837                       
1838                        // We also treat the vertices that we called to be reduced by either lowering their multiplicity or
1839                        // deleting them in case the already have multiplicity 1.
1840                        for(set<vertex*>::iterator vert_ref = vertices_to_be_reduced.begin();vert_ref!=vertices_to_be_reduced.end();vert_ref++)
1841                        {
1842                                if((*vert_ref)->get_multiplicity()>1)
1843                                {
1844                                        (*vert_ref)->lower_multiplicity();
1845                                }
1846                                else
1847                                {
1848                                        delete (*vert_ref);
1849                                }
1850                        }
1851
1852                        // Finally we delete the condition object
1853                        delete condition_to_remove;
1854                }
1855               
1856                // This is a control check for errors in the merging procedure.
1857                /*
1858                vector<int> sizevector;
1859                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
1860                {
1861                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
1862                        cout << statistic.row_size(s) << ", ";
1863                }
1864                cout << endl;
1865                */
1866
1867                // After the merging is finished or if there is no condition to be removed from the conditions list,
1868                // we split the location parameter space with respect to the condition to be added or SPLIT condition.
1869                if(should_add)
1870                {
1871                        cout << "Splitting." << endl;
1872
1873                        // We reset the row counter
1874                        int k = 1;                     
1875
1876                        // Since the bottom row of the for_splitting list is empty - we can't split vertices, we start from
1877                        // the second row from the bottom - the row containing segments
1878                        vector<list<polyhedron*>>::iterator beginning_ref = ++for_splitting.begin();
1879
1880                        // We loop through the rows
1881                        for(vector<list<polyhedron*>>::iterator vert_ref = beginning_ref;vert_ref<for_splitting.end();vert_ref++)
1882                        {                       
1883
1884                                // and we loop through the polyhedrons in each row
1885                                for(list<polyhedron*>::reverse_iterator split_ref = vert_ref->rbegin();split_ref != vert_ref->rend();split_ref++)
1886                                {
1887                                        // If we split a polyhedron by a SPLIT condition hyperplane, in the crossection of the two a
1888                                        // new polyhedron is created. It is totally neutral, because it lays in the condition hyperplane.
1889                                        polyhedron* new_totally_neutral_child;
1890
1891                                        // For clear notation we rename the value referenced by split_ref iterator
1892                                        polyhedron* current_polyhedron = (*split_ref);
1893                                       
1894                                        // If the current polyhedron is a segment, the new totally neutral child will be a vertex and
1895                                        // we have to assign coordinates to it.
1896                                        if(vert_ref == beginning_ref)
1897                                        {
1898                                                // The coordinates will be computed from the equation of the straight line containing the
1899                                                // segment, obtained from the coordinates of the endpoints of the segment
1900                                                vec coordinates1 = ((vertex*)(*(current_polyhedron->children.begin())))->get_coordinates();                                             
1901                                                vec coordinates2 = ((vertex*)(*(++current_polyhedron->children.begin())))->get_coordinates();
1902                                               
1903                                                // For computation of the scalar product with the SPLIT condition, we need extended coordinates
1904                                                vec extended_coord2 = coordinates2;
1905                                                extended_coord2.ins(0,-1.0);                                           
1906
1907                                                // We compute the parameter t an element of (0,1) describing where the segment is cut
1908                                                double t = (-toadd*extended_coord2)/(toadd(1,toadd.size()-1)*(coordinates1-coordinates2));                                             
1909
1910                                                // And compute the coordinates as convex sum of the coordinates
1911                                                vec new_coordinates = (1-t)*coordinates2+t*coordinates1;                                               
1912
1913                                                // cout << "c1:" << coordinates1 << endl << "c2:" << coordinates2 << endl << "nc:" << new_coordinates << endl;
1914
1915                                                // We create a new vertex object
1916                                                vertex* neutral_vertex = new vertex(new_coordinates);                                           
1917
1918                                                // and assign it to the new totally neutral child
1919                                                new_totally_neutral_child = neutral_vertex;
1920                                        }
1921                                        else
1922                                        {
1923                                                // If the split polyhedron isn't a segment, the totally neutral child will be a general
1924                                                // polyhedron. Because a toprow inherits from polyhedron, we make it a toprow for further
1925                                                // universality \TODO: is this really needed?
1926                                                toprow* neutral_toprow = new toprow();
1927                                               
1928                                                // A toprow needs a valid condition
1929                                                neutral_toprow->condition_sum   = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_sum; // tohle tu bylo driv: zeros(number_of_parameters+1);
1930                                                neutral_toprow->condition_order = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1;
1931
1932                                                // We assign it to the totally neutral child variable
1933                                                new_totally_neutral_child = neutral_toprow;
1934                                        }
1935
1936                                        // We assign current SPLIT condition as a parent condition of the totally neutral child and also
1937                                        // the child inherits all the parent conditions of the split polyhedron
1938                                        new_totally_neutral_child->parentconditions.insert(current_polyhedron->parentconditions.begin(),current_polyhedron->parentconditions.end());
1939                                        new_totally_neutral_child->parentconditions.insert(condition_to_add);
1940
1941                                        // The totally neutral child is a polyhedron belonging to my_emlig distribution
1942                                        new_totally_neutral_child->my_emlig = this;
1943                                       
1944                                        // We connect the totally neutral child to all totally neutral grandchildren of the polyhedron
1945                                        // being split. This is what we need the totally neutral grandchildren for. It complicates the
1946                                        // algorithm, because it is a second level dependence (opposed to the children <-> parents
1947                                        // relations, but it is needed.)
1948                                        new_totally_neutral_child->children.insert(new_totally_neutral_child->children.end(),
1949                                                                                                                current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.begin(),
1950                                                                                                                                current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.end());
1951
1952                                        // We also create the reciprocal connection from the totally neutral grandchildren to the
1953                                        // new totally neutral child and add all the vertices of the totally neutral grandchildren
1954                                        // to the set of vertices of the new totally neutral child.
1955                                        for(set<polyhedron*>::iterator grand_ref = current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.begin(); grand_ref != current_polyhedron->totallyneutralgrandchildren.end();grand_ref++)
1956                                        {
1957                                                // parent connection
1958                                                (*grand_ref)->parents.push_back(new_totally_neutral_child);                                             
1959
1960                                                // vertices
1961                                                new_totally_neutral_child->vertices.insert((*grand_ref)->vertices.begin(),(*grand_ref)->vertices.end());
1962                                        }
1963                                       
1964                                        // We create a condition sum for the split parts of the split polyhedron
1965                                        vec cur_pos_condition = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_sum;
1966                                        vec cur_neg_condition = ((toprow*)current_polyhedron)->condition_sum;
1967                                       
1968                                        // If the split polyhedron is a toprow, we update the condition sum with the use of the SPLIT
1969                                        // condition. The classification of the intermediate row polyhedrons as toprows probably isn't
1970                                        // necessary and it could be changed for more elegance, but it is here for historical reasons.
1971                                        if(k == number_of_parameters)
1972                                        {
1973                                                cur_pos_condition = cur_pos_condition + toadd;
1974                                                cur_neg_condition = cur_neg_condition - toadd;
1975                                        }
1976
1977                                        // We create the positive and negative parts of the split polyhedron completely from scratch,
1978                                        // using the condition sum constructed earlier. This is different from the merging part, where
1979                                        // we have reused one of the parts to create the merged entity. This way, we don't have to
1980                                        // clean up old information from the split parts and the operation will be more symetrical.
1981                                        toprow* positive_poly = new toprow(cur_pos_condition, ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1);
1982                                        toprow* negative_poly = new toprow(cur_neg_condition, ((toprow*)current_polyhedron)->condition_order+1);
1983
1984                                        // Set the new SPLIT positive and negative parts of the split polyhedrons as parents of the new
1985                                        // totally neutral child
1986                                        new_totally_neutral_child->parents.push_back(positive_poly);
1987                                        new_totally_neutral_child->parents.push_back(negative_poly);
1988
1989                                        // and the new totally neutral child as a child of the SPLIT positive and negative parts
1990                                        // of the split polyhedron
1991                                        positive_poly->children.push_back(new_totally_neutral_child);
1992                                        negative_poly->children.push_back(new_totally_neutral_child);
1993                                       
1994                                        // The new polyhedrons belong to my_emlig
1995                                        positive_poly->my_emlig = this;
1996                                        negative_poly->my_emlig = this;
1997
1998                                        // Parent conditions of the new polyhedrons are the same as parent conditions of the split polyhedron
1999                                        positive_poly->parentconditions.insert(current_polyhedron->parentconditions.begin(),current_polyhedron->parentconditions.end());
2000                                        negative_poly->parentconditions.insert(current_polyhedron->parentconditions.begin(),current_polyhedron->parentconditions.end());
2001
2002                                        // We loop through the parents of the split polyhedron
2003                                        for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = current_polyhedron->parents.begin();parent_ref!=current_polyhedron->parents.end();parent_ref++)
2004                                        {
2005                                                // We set the new totally neutral child to be a totally neutral grandchild of the parent
2006                                                (*parent_ref)->totallyneutralgrandchildren.insert(new_totally_neutral_child);                                           
2007
2008                                                // We remove the split polyhedron from both lists, where it should be present
2009                                                (*parent_ref)->neutralchildren.remove(current_polyhedron);
2010                                                (*parent_ref)->children.remove(current_polyhedron);
2011
2012                                                // And instead set the newly created SPLIT negative and positive parts as children of
2013                                                // the parent (maybe the parent will be split once we get to treating its row, but that
2014                                                // should be taken care of later) and we add it to the classified positive and negative
2015                                                // children list accordingly.
2016                                                (*parent_ref)->children.push_back(positive_poly);
2017                                                (*parent_ref)->children.push_back(negative_poly);
2018                                                (*parent_ref)->positivechildren.push_back(positive_poly);
2019                                                (*parent_ref)->negativechildren.push_back(negative_poly);
2020                                        }
2021
2022                                        // Here we set the reciprocal connections to the ones set in the previous list. All the parents
2023                                        // of currently split polyhedron are added as parents of the SPLIT negative and positive parts.
2024                                       
2025                                        // for positive part..
2026                                        positive_poly->parents.insert(positive_poly->parents.end(),
2027                                                                                                current_polyhedron->parents.begin(),
2028                                                                                                                current_polyhedron->parents.end());
2029                                        // for negative part..
2030                                        negative_poly->parents.insert(negative_poly->parents.end(),
2031                                                                                                current_polyhedron->parents.begin(),
2032                                                                                                                current_polyhedron->parents.end());                                     
2033
2034                                        // We loop through the positive children of the split polyhedron, remove it from their parents
2035                                        // lists and add the SPLIT positive part as their parent.
2036                                        for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_polyhedron->positivechildren.begin();child_ref!=current_polyhedron->positivechildren.end();child_ref++)
2037                                        {
2038                                                (*child_ref)->parents.remove(current_polyhedron);
2039                                                (*child_ref)->parents.push_back(positive_poly);                                         
2040                                        }                                       
2041
2042                                        // And again we set the reciprocal connections from the SPLIT positive part by adding
2043                                        // all the positive children of the split polyhedron to its list of children.
2044                                        positive_poly->children.insert(positive_poly->children.end(),
2045                                                                                                current_polyhedron->positivechildren.begin(),
2046                                                                                                                        current_polyhedron->positivechildren.end());
2047
2048                                        // We loop through the negative children of the split polyhedron, remove it from their parents
2049                                        // lists and add the SPLIT negative part as their parent.
2050                                        for(list<polyhedron*>::iterator child_ref = current_polyhedron->negativechildren.begin();child_ref!=current_polyhedron->negativechildren.end();child_ref++)
2051                                        {
2052                                                (*child_ref)->parents.remove(current_polyhedron);
2053                                                (*child_ref)->parents.push_back(negative_poly);
2054                                        }
2055
2056                                        // And again we set the reciprocal connections from the SPLIT negative part by adding
2057                                        // all the negative children of the split polyhedron to its list of children.
2058                                        negative_poly->children.insert(negative_poly->children.end(),
2059                                                                                                current_polyhedron->negativechildren.begin(),
2060                                                                                                                        current_polyhedron->negativechildren.end());
2061
2062                                        // The vertices of the SPLIT positive part are the union of positive and neutral vertices of
2063                                        // the split polyhedron and vertices of the new neutral child
2064                                        positive_poly->vertices.insert(current_polyhedron->positiveneutralvertices.begin(),current_polyhedron->positiveneutralvertices.end());
2065                                        positive_poly->vertices.insert(new_totally_neutral_child->vertices.begin(),new_totally_neutral_child->vertices.end());
2066
2067                                        // The vertices of the SPLIT negative part are the union of negative and neutral vertices of
2068                                        // the split polyhedron and vertices of the new neutral child
2069                                        negative_poly->vertices.insert(current_polyhedron->negativeneutralvertices.begin(),current_polyhedron->negativeneutralvertices.end());
2070                                        negative_poly->vertices.insert(new_totally_neutral_child->vertices.begin(),new_totally_neutral_child->vertices.end());
2071                                                               
2072                                        // Triangulate the new totally neutral child without computing its normalization intergral
2073                                        // (because the child is never a toprow polyhedron)
2074                                        new_totally_neutral_child->triangulate(false);
2075
2076                                        // Triangulate the new SPLIT positive and negative parts of the split polyhedron and compute
2077                                        // their normalization integral if they are toprow polyhedrons
2078                                        normalization_factor += positive_poly->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
2079                                        normalization_factor += negative_poly->triangulate(k==for_splitting.size()-1);
2080                                       
2081                                        // Insert all the newly created polyhedrons into the Hasse diagram
2082                                        statistic.append_polyhedron(k-1, new_totally_neutral_child);                                   
2083                                        statistic.insert_polyhedron(k, positive_poly, current_polyhedron);
2084                                        statistic.insert_polyhedron(k, negative_poly, current_polyhedron);                                     
2085
2086                                        // and delete the split polyhedron from the diagram
2087                                        statistic.delete_polyhedron(k, current_polyhedron);
2088
2089                                        // and also delete its object from the memory
2090                                        delete current_polyhedron;
2091                                }
2092
2093                                // Goto a higher row of the for_splitting list
2094                                k++;
2095                        }
2096                }
2097
2098                /*
2099                vector<int> sizevector;
2100                //sizevector.clear();
2101                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
2102                {
2103                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
2104                        cout << statistic.row_size(s) << ", ";
2105                }
2106               
2107                cout << endl;
2108                */
2109
2110                // cout << "Normalization factor: " << normalization_factor << endl;   
2111
2112                last_log_nc = log_nc;
2113                log_nc = log(normalization_factor); 
2114
2115                /*
2116                for(polyhedron* topr_ref = statistic.rows[statistic.size()-1];topr_ref!=statistic.row_ends[statistic.size()-1]->next_poly;topr_ref=topr_ref->next_poly)
2117                {
2118                        cout << ((toprow*)topr_ref)->condition << endl;
2119                }
2120                */
2121
2122                // step_me(101);
2123        }
2124
2125        double _ll()
2126        {
2127                if(last_log_nc!=NULL)
2128                {
2129                        return log_nc - last_log_nc;
2130                }
2131                else
2132                {
2133                        throw new exception("You can not ask for log likelihood difference for a prior!");
2134                }
2135        }
2136
2137        void set_correction_factors(int order)
2138                {
2139                        for(int remaining_order = correction_factors.size();remaining_order<order;remaining_order++)
2140                        {
2141                                multiset<my_ivec> factor_templates;
2142                                multiset<my_ivec> final_factors;                               
2143
2144                                my_ivec orig_template = my_ivec();                             
2145
2146                                for(int i = 1;i<number_of_parameters-remaining_order+1;i++)
2147                                {                                       
2148                                        bool in_cycle = false;
2149                                        for(int j = 0;j<=remaining_order;j++)                                   {
2150                                               
2151                                                multiset<my_ivec>::iterator fac_ref = factor_templates.begin();
2152
2153                                                do
2154                                                {
2155                                                        my_ivec current_template;
2156                                                        if(!in_cycle)
2157                                                        {
2158                                                                current_template = orig_template;
2159                                                                in_cycle = true;
2160                                                        }
2161                                                        else
2162                                                        {
2163                                                                current_template = (*fac_ref);
2164                                                                fac_ref++;
2165                                                        }                                                       
2166                                                       
2167                                                        current_template.ins(current_template.size(),i);
2168
2169                                                        // cout << "template:" << current_template << endl;
2170                                                       
2171                                                        if(current_template.size()==remaining_order+1)
2172                                                        {
2173                                                                final_factors.insert(current_template);
2174                                                        }
2175                                                        else
2176                                                        {
2177                                                                factor_templates.insert(current_template);
2178                                                        }
2179                                                }
2180                                                while(fac_ref!=factor_templates.end());
2181                                        }
2182                                }       
2183
2184                                correction_factors.push_back(final_factors);                   
2185
2186                        }
2187                }
2188
2189        pair<vec,simplex*> choose_simplex()
2190        {
2191                double rnumber = randu();
2192
2193                // cout << "RND:" << rnumber << endl;
2194
2195                // This could be more efficient (log n), but map::upper_bound() doesn't let me dereference returned iterator
2196                double  prob_sum     = 0;       
2197                toprow* sampled_toprow;                         
2198                for(polyhedron* top_ref = statistic.rows[number_of_parameters];top_ref!=statistic.end_poly;top_ref=top_ref->next_poly)
2199                {
2200                        // cout << "CDF:"<< (*top_ref).first << endl;
2201
2202                        toprow* current_toprow = ((toprow*)top_ref);
2203
2204                        prob_sum += current_toprow->probability;
2205
2206                        if(prob_sum >= rnumber*normalization_factor)
2207                        {
2208                                sampled_toprow = (toprow*)top_ref;
2209                                break;
2210                        }
2211                        else
2212                        {
2213                                if(top_ref->next_poly==statistic.end_poly)
2214                                {
2215                                        cout << "Error.";
2216                                }
2217                        }
2218                }                               
2219
2220                //// cout << "Toprow/Count: " << toprow_count << "/" << ordered_toprows.size() << endl;
2221                // cout << &sampled_toprow << ";";
2222
2223                rnumber = randu();                             
2224
2225                set<simplex*>::iterator s_ref;
2226                prob_sum = 0;           
2227                for(s_ref = sampled_toprow->triangulation.begin();s_ref!=sampled_toprow->triangulation.end();s_ref++)
2228                {               
2229                        prob_sum += (*s_ref)->probability;
2230
2231                        if(prob_sum/sampled_toprow->probability >= rnumber)
2232                                break;
2233                }
2234
2235                return pair<vec,simplex*>(sampled_toprow->condition_sum,*s_ref);       
2236        }
2237
2238        pair<double,double> choose_sigma(simplex* sampled_simplex)
2239        {
2240                double sigma = 0;
2241                double pg_sum;                                 
2242                double rnumber = randu();                       
2243                                       
2244                double sum_g = 0;
2245                for(int i = 0;i<sampled_simplex->positive_gamma_parameters.size();i++)
2246                {
2247                        for(multimap<double,double>::iterator g_ref = sampled_simplex->positive_gamma_parameters[i].begin();g_ref != sampled_simplex->positive_gamma_parameters[i].end();g_ref++)
2248                        {
2249                                sum_g += (*g_ref).first/sampled_simplex->positive_gamma_sum;
2250
2251                                                       
2252                                if(sum_g>rnumber)
2253                                {                                       
2254                                        // tady je mozna chyba ve vaskove kodu
2255                                        GamRNG.setup(condition_order-number_of_parameters-1+i,(*g_ref).second);
2256                                                                                                                               
2257                                        sigma = 1/GamRNG();
2258                                        // cout << "Sigma mean:   " << (*g_ref).second/(conditions.size()-number_of_parameters-1) << endl;                                                             
2259
2260                                        break;
2261                                }                                                       
2262                        }
2263
2264                        if(sigma!=0)
2265                        {
2266                                break;
2267                        }
2268                }       
2269
2270                pg_sum = 0;
2271                int i = 0;
2272                for(vector<multimap<double,double>>::iterator v_ref = sampled_simplex->positive_gamma_parameters.begin();v_ref!=sampled_simplex->positive_gamma_parameters.end();v_ref++)
2273                {
2274                        for(multimap<double,double>::iterator pg_ref = (*v_ref).begin();pg_ref!=(*v_ref).end();pg_ref++)
2275                        {
2276                                pg_sum += exp(-(*pg_ref).second/sigma)*pow((*pg_ref).second/sigma,condition_order-number_of_parameters-1+i)/sigma/fact(condition_order-number_of_parameters-2+i)*(*pg_ref).first;  // pg_sum += exp((sampled_simplex->min_beta-(*pg_ref).second)/sigma)*pow((*pg_ref).second/sigma,(int)conditions.size())*(*pg_ref).second/fact(conditions.size())*(*pg_ref).first;
2277                        }
2278
2279                        i++;
2280                }       
2281
2282                return pair<double,double>(sampled_simplex->positive_gamma_sum/pg_sum,sigma);
2283        }
2284
2285        pair<vec,mat> sample(int n, bool rejection)
2286        {
2287                vec probabilities;
2288                mat samples;           
2289               
2290                while(samples.cols()<n)
2291                {
2292                        pair<vec,simplex*> condition_and_simplex = choose_simplex();
2293
2294                        pair<double,double> probability_and_sigma = choose_sigma(condition_and_simplex.second);
2295
2296                        int dimension = condition_and_simplex.second->vertices.size();
2297
2298                        mat jacobian(dimension,dimension-1);
2299                        vec gradient = condition_and_simplex.first;
2300                               
2301                        int row_count = 0;
2302
2303                        for(set<vertex*>::iterator vert_ref = condition_and_simplex.second->vertices.begin();vert_ref!=condition_and_simplex.second->vertices.end();vert_ref++)
2304                        {
2305                                jacobian.set_row(row_count,(*vert_ref)->get_coordinates());
2306                                row_count++;
2307                        }               
2308                       
2309                        ExpRNG.setup(1);
2310
2311                        vec sample_coords;
2312                        double sample_sum = 0;
2313                        for(int j = 0;j<dimension;j++)
2314                        {
2315                                double rnumber = ExpRNG();
2316
2317                                sample_sum += rnumber;
2318
2319                                sample_coords.ins(0,rnumber);                           
2320                        }
2321
2322                        sample_coords /= sample_sum;
2323
2324                        sample_coords = jacobian.T()*sample_coords;
2325
2326                        vec extended_coords = sample_coords;
2327                        extended_coords.ins(0,-1.0);
2328
2329                        double exponent = extended_coords*condition_and_simplex.first;
2330                        double sample_prob = 1*condition_and_simplex.second->volume/condition_and_simplex.second->probability/pow(2*probability_and_sigma.second,condition_order)*exp(-exponent/probability_and_sigma.second);//*probability_and_sigma.first;                   
2331
2332                        sample_coords.ins(sample_coords.size(),probability_and_sigma.second);
2333                       
2334                        samples.ins_col(0,sample_coords);
2335                        probabilities.ins(0,sample_prob);
2336
2337                       
2338
2339                        //cout << "C:" << sample_coords << "   p:" << sample_prob << endl;
2340                        //pause(1);
2341                }
2342
2343                if(rejection)
2344                {
2345                        double max_prob = max(probabilities);
2346
2347                        set<int> indices;
2348                        for(int i = 0;i<n;i++)
2349                        {
2350                                double randn = randu();
2351
2352                                if(probabilities.get(i)<randn*max_prob)
2353                                {
2354                                        indices.insert(i);
2355                                }
2356                        }
2357
2358                        for(set<int>::reverse_iterator ind_ref = indices.rbegin();ind_ref!=indices.rend();ind_ref++)
2359                        {
2360                                samples.del_col(*ind_ref);                             
2361                        }
2362
2363                        return pair<vec,mat>(ones(samples.cols()),samples);
2364                }
2365                else
2366                {       
2367                        return pair<vec,mat>(probabilities,samples);
2368                }
2369        }
2370
2371        int logfact(int factor)
2372        {
2373                if(factor>1)
2374                {
2375                        return log((double)factor)+logfact(factor-1);
2376                }
2377                else
2378                {
2379                        return 0;
2380                }
2381        }
2382protected:
2383
2384        /// A method for creating plain default statistic representing only the range of the parameter space.
2385    void create_statistic(int number_of_parameters, double alpha_deviation, double sigma_deviation)
2386        {
2387                /*
2388                for(int i = 0;i<number_of_parameters;i++)
2389                {
2390                        vec condition_vec = zeros(number_of_parameters+1);
2391                        condition_vec[i+1]  = 1;
2392
2393                        condition* new_condition = new condition(condition_vec);
2394                       
2395                        conditions.push_back(new_condition);
2396                }
2397                */
2398
2399                // An empty vector of coordinates.
2400                vec origin_coord;       
2401
2402                // We create an origin - this point will have all the coordinates zero, but now it has an empty vector of coords.
2403                vertex *origin = new vertex(origin_coord);
2404
2405                origin->my_emlig = this;
2406               
2407                /*
2408                // As a statistic, we have to create a vector of vectors of polyhedron pointers. It will then represent the Hasse
2409                // diagram. First we create a vector of polyhedrons..
2410                list<polyhedron*> origin_vec;
2411
2412                // ..we fill it with the origin..
2413                origin_vec.push_back(origin);
2414
2415                // ..and we fill the statistic with the created vector.
2416                statistic.push_back(origin_vec);
2417                */
2418
2419                statistic = *(new c_statistic());               
2420               
2421                statistic.append_polyhedron(0, origin);
2422
2423                // Now we have a statistic for a zero dimensional space. Regarding to how many dimensional space we need to
2424                // describe, we have to widen the descriptional default statistic. We use an iterative procedure as follows:
2425                for(int i=0;i<number_of_parameters;i++)
2426                {
2427                        // We first will create two new vertices. These will be the borders of the parameter space in the dimension
2428                        // of newly added parameter. Therefore they will have all coordinates except the last one zero. We get the
2429                        // right amount of zero cooridnates by reading them from the origin
2430                        vec origin_coord = origin->get_coordinates();   
2431
2432                       
2433
2434                        // And we incorporate the nonzero coordinates into the new cooordinate vectors
2435                        vec origin_coord1 = concat(origin_coord,-max_range); 
2436                        vec origin_coord2 = concat(origin_coord,max_range);                             
2437                                       
2438
2439                        // Now we create the points
2440                        vertex* new_point1 = new vertex(origin_coord1);
2441                        vertex* new_point2 = new vertex(origin_coord2);
2442
2443                        new_point1->my_emlig = this;
2444                        new_point2->my_emlig = this;
2445                       
2446                        //*********************************************************************************************************
2447                        // The algorithm for recursive build of a new Hasse diagram representing the space structure from the old
2448                        // diagram works so that you create two copies of the old Hasse diagram, you shift them up one level (points
2449                        // will be segments, segments will be areas etc.) and you connect each one of the original copied polyhedrons
2450                        // with its offspring by a parent-child relation. Also each of the segments in the first (second) copy is
2451                        // connected to the first (second) newly created vertex by a parent-child relation.
2452                        //*********************************************************************************************************
2453
2454
2455                        /*
2456                        // Create the vectors of vectors of pointers to polyhedrons to hold the copies of the old Hasse diagram
2457                        vector<vector<polyhedron*>> new_statistic1;
2458                        vector<vector<polyhedron*>> new_statistic2;
2459                        */
2460
2461                        c_statistic* new_statistic1 = new c_statistic();
2462                        c_statistic* new_statistic2 = new c_statistic();
2463
2464                       
2465                        // Copy the statistic by rows                   
2466                        for(int j=0;j<statistic.size();j++)
2467                        {
2468                               
2469
2470                                // an element counter
2471                                int element_number = 0;
2472
2473                                /*
2474                                vector<polyhedron*> supportnew_1;
2475                                vector<polyhedron*> supportnew_2;
2476
2477                                new_statistic1.push_back(supportnew_1);
2478                                new_statistic2.push_back(supportnew_2);
2479                                */
2480
2481                                // for each polyhedron in the given row
2482                                for(polyhedron* horiz_ref = statistic.rows[j];horiz_ref!=statistic.get_end();horiz_ref=horiz_ref->next_poly)
2483                                {       
2484                                        // Append an extra zero coordinate to each of the vertices for the new dimension
2485                                        // If vert_ref is at the first index => we loop through vertices
2486                                        if(j == 0)
2487                                        {
2488                                                // cast the polyhedron pointer to a vertex pointer and push a zero to its vector of coordinates
2489                                                ((vertex*) horiz_ref)->push_coordinate(0);
2490                                        }
2491                                        /*
2492                                        else
2493                                        {
2494                                                ((toprow*) (*horiz_ref))->condition.ins(0,0);
2495                                        }*/
2496
2497                                        // if it has parents
2498                                        if(!horiz_ref->parents.empty())
2499                                        {
2500                                                // save the relative address of this child in a vector kids_rel_addresses of all its parents.
2501                                                // This information will later be used for copying the whole Hasse diagram with each of the
2502                                                // relations contained within.
2503                                                for(list<polyhedron*>::iterator parent_ref = horiz_ref->parents.begin();parent_ref != horiz_ref->parents.end();parent_ref++)
2504                                                {
2505                                                        (*parent_ref)->kids_rel_addresses.push_back(element_number);                                                   
2506                                                }                                               
2507                                        }
2508
2509                                        // **************************************************************************************************
2510                                        // Here we begin creating a new polyhedron, which will be a copy of the old one. Each such polyhedron
2511                                        // will be created as a toprow, but this information will be later forgotten and only the polyhedrons
2512                                        // in the top row of the Hasse diagram will be considered toprow for later use.
2513                                        // **************************************************************************************************
2514
2515                                        // First we create vectors specifying a toprow condition. In the case of a preconstructed statistic
2516                                        // this condition will be a vector of zeros. There are two vectors, because we need two copies of
2517                                        // the original Hasse diagram.
2518                                        vec vec1;
2519                                        vec vec2;
2520                                        if(!horiz_ref->kids_rel_addresses.empty())
2521                                        {                                       
2522                                                vec1 = ((toprow*)horiz_ref)->condition_sum;
2523                                                vec1.ins(vec1.size(),-alpha_deviation);
2524
2525                                                vec2 = ((toprow*)horiz_ref)->condition_sum;
2526                                                vec2.ins(vec2.size(),alpha_deviation);
2527                                        }
2528                                        else
2529                                        {                                               
2530                                                vec1.ins(0,-alpha_deviation);
2531                                                vec2.ins(0,alpha_deviation);
2532
2533                                                vec1.ins(0,-sigma_deviation);
2534                                                vec2.ins(0,-sigma_deviation);
2535                                        }
2536                                       
2537                                        // cout << vec1 << endl;
2538                                        // cout << vec2 << endl;
2539
2540
2541                                        // We create a new toprow with the previously specified condition.
2542                                        toprow* current_copy1 = new toprow(vec1, this->condition_order);
2543                                        toprow* current_copy2 = new toprow(vec2, this->condition_order);
2544
2545                                        current_copy1->my_emlig = this;
2546                                        current_copy2->my_emlig = this;
2547
2548                                        // The vertices of the copies will be inherited, because there will be a parent/child relation
2549                                        // between each polyhedron and its offspring (comming from the copy) and a parent has all the
2550                                        // vertices of its child plus more.
2551                                        for(set<vertex*>::iterator vertex_ref = horiz_ref->vertices.begin();vertex_ref!=horiz_ref->vertices.end();vertex_ref++)
2552                                        {
2553                                                current_copy1->vertices.insert(*vertex_ref);
2554                                                current_copy2->vertices.insert(*vertex_ref);                                           
2555                                        }
2556                                       
2557                                        // The only new vertex of the offspring should be the newly created point.
2558                                        current_copy1->vertices.insert(new_point1);
2559                                        current_copy2->vertices.insert(new_point2);                                     
2560                                       
2561                                        // This method guarantees that each polyhedron is already triangulated, therefore its triangulation
2562                                        // is only one set of vertices and it is the set of all its vertices.
2563                                        simplex* t_simplex1 = new simplex(current_copy1->vertices);
2564                                        simplex* t_simplex2 = new simplex(current_copy2->vertices);                                     
2565                                       
2566                                        current_copy1->triangulation.insert(t_simplex1);
2567                                        current_copy2->triangulation.insert(t_simplex2);                                       
2568                                       
2569                                        // Now we have copied the polyhedron and we have to copy all of its relations. Because we are copying
2570                                        // in the Hasse diagram from bottom up, we always have to copy the parent/child relations to all the
2571                                        // kids and when we do that and know the child, in the child we will remember the parent we came from.
2572                                        // This way all the parents/children relations are saved in both the parent and the child.
2573                                        if(!horiz_ref->kids_rel_addresses.empty())
2574                                        {
2575                                                for(list<int>::iterator kid_ref = horiz_ref->kids_rel_addresses.begin();kid_ref!=horiz_ref->kids_rel_addresses.end();kid_ref++)
2576                                                {       
2577                                                        polyhedron* new_kid1 = new_statistic1->rows[j-1];
2578                                                        polyhedron* new_kid2 = new_statistic2->rows[j-1];
2579
2580                                                        // THIS IS NOT EFFECTIVE: It could be improved by having the list indexed for new_statistic, but
2581                                                        // not indexed for statistic. Hopefully this will not cause a big slowdown - happens only offline.
2582                                                        if(*kid_ref)
2583                                                        {
2584                                                                for(int k = 1;k<=(*kid_ref);k++)
2585                                                                {
2586                                                                        new_kid1=new_kid1->next_poly;
2587                                                                        new_kid2=new_kid2->next_poly;
2588                                                                }
2589                                                        }
2590                                                       
2591                                                        // find the child and save the relation to the parent
2592                                                        current_copy1->children.push_back(new_kid1);
2593                                                        current_copy2->children.push_back(new_kid2);
2594
2595                                                        // in the child save the parents' address
2596                                                        new_kid1->parents.push_back(current_copy1);
2597                                                        new_kid2->parents.push_back(current_copy2);
2598                                                }                                               
2599
2600                                                // Here we clear the parents kids_rel_addresses vector for later use (when we need to widen the
2601                                                // Hasse diagram again)
2602                                                horiz_ref->kids_rel_addresses.clear();
2603                                        }
2604                                        // If there were no children previously, we are copying a polyhedron that has been a vertex before.
2605                                        // In this case it is a segment now and it will have a relation to its mother (copywise) and to the
2606                                        // newly created point. Here we create the connection to the new point, again from both sides.
2607                                        else
2608                                        {
2609                                                // Add the address of the new point in the former vertex
2610                                                current_copy1->children.push_back(new_point1);
2611                                                current_copy2->children.push_back(new_point2);
2612
2613                                                // Add the address of the former vertex in the new point
2614                                                new_point1->parents.push_back(current_copy1);
2615                                                new_point2->parents.push_back(current_copy2);
2616                                        }
2617
2618                                        // Save the mother in its offspring
2619                                        current_copy1->children.push_back(horiz_ref);
2620                                        current_copy2->children.push_back(horiz_ref);
2621
2622                                        // Save the offspring in its mother
2623                                        horiz_ref->parents.push_back(current_copy1);
2624                                        horiz_ref->parents.push_back(current_copy2);   
2625                                                               
2626                                       
2627                                        // Add the copies into the relevant statistic. The statistic will later be appended to the previous
2628                                        // Hasse diagram
2629                                        new_statistic1->append_polyhedron(j,current_copy1);
2630                                        new_statistic2->append_polyhedron(j,current_copy2);
2631                                       
2632                                        // Raise the count in the vector of polyhedrons
2633                                        element_number++;                       
2634                                       
2635                                }
2636                               
2637                        }
2638
2639                        /*
2640                        statistic.begin()->push_back(new_point1);
2641                        statistic.begin()->push_back(new_point2);
2642                        */
2643
2644                        statistic.append_polyhedron(0, new_point1);
2645                        statistic.append_polyhedron(0, new_point2);
2646
2647                        // Merge the new statistics into the old one. This will either be the final statistic or we will
2648                        // reenter the widening loop.
2649                        for(int j=0;j<new_statistic1->size();j++)
2650                        {
2651                                /*
2652                                if(j+1==statistic.size())
2653                                {
2654                                        list<polyhedron*> support;
2655                                        statistic.push_back(support);
2656                                }
2657                               
2658                                (statistic.begin()+j+1)->insert((statistic.begin()+j+1)->end(),new_statistic1[j].begin(),new_statistic1[j].end());
2659                                (statistic.begin()+j+1)->insert((statistic.begin()+j+1)->end(),new_statistic2[j].begin(),new_statistic2[j].end());
2660                                */
2661                                statistic.append_polyhedron(j+1,new_statistic1->rows[j],new_statistic1->row_ends[j]);
2662                                statistic.append_polyhedron(j+1,new_statistic2->rows[j],new_statistic2->row_ends[j]);
2663                        }                       
2664                }
2665
2666                /*
2667                vector<list<toprow*>> toprow_statistic;
2668                int line_count = 0;
2669
2670                for(vector<list<polyhedron*>>::iterator polyhedron_ref = ++statistic.begin(); polyhedron_ref!=statistic.end();polyhedron_ref++)
2671                {
2672                        list<toprow*> support_list;
2673                        toprow_statistic.push_back(support_list);                                               
2674
2675                        for(list<polyhedron*>::iterator polyhedron_ref2 = polyhedron_ref->begin(); polyhedron_ref2 != polyhedron_ref->end(); polyhedron_ref2++)
2676                        {
2677                                toprow* support_top = (toprow*)(*polyhedron_ref2);
2678
2679                                toprow_statistic[line_count].push_back(support_top);
2680                        }
2681
2682                        line_count++;
2683                }*/
2684
2685                /*
2686                vector<int> sizevector;
2687                for(int s = 0;s<statistic.size();s++)
2688                {
2689                        sizevector.push_back(statistic.row_size(s));
2690                }
2691                */
2692               
2693        }
2694       
2695};
2696
2697
2698
2699//! Robust Bayesian AR model for Multicriteria-Laplace-Inverse-Gamma density
2700class RARX //: public BM
2701{
2702private:
2703        bool has_constant;
2704
2705        int window_size;       
2706
2707        list<vec> conditions;
2708
2709public:
2710        emlig* posterior;
2711
2712        RARX(int number_of_parameters, const int window_size, bool has_constant, double alpha_deviation, double sigma_deviation, int nu)//:BM()
2713        {
2714                this->has_constant = has_constant;
2715               
2716                posterior = new emlig(number_of_parameters,alpha_deviation,sigma_deviation,nu);
2717
2718                this->window_size = window_size;               
2719        };
2720       
2721        RARX(int number_of_parameters, const int window_size, bool has_constant)//:BM()
2722        {
2723                this->has_constant = has_constant;
2724               
2725                posterior = new emlig(number_of_parameters,1.0,1.0,number_of_parameters+3);
2726
2727                this->window_size = window_size;               
2728        };
2729
2730        void bayes(itpp::vec yt)
2731        {
2732                if(has_constant)
2733                {
2734                        int c_size = yt.size();
2735                       
2736                        yt.ins(c_size,1.0);
2737                }               
2738
2739                if(yt.size() == posterior->number_of_parameters+1)
2740                {
2741                        conditions.push_back(yt);               
2742                }
2743                else
2744                {
2745                        throw new exception("Wrong condition size for bayesian data update!");
2746                }
2747
2748                //posterior->step_me(0);
2749               
2750                cout << "*************************************" << endl << "Current condition:" << yt << endl << "*************************************" << endl;
2751
2752                /// \TODO tohle je spatne, tady musi byt jiny vypocet poctu podminek, kdyby nejaka byla multiplicitni, tak tohle bude spatne
2753                if(conditions.size()>window_size && window_size!=0)
2754                {
2755                        posterior->add_and_remove_condition(yt,conditions.front());
2756                        conditions.pop_front();
2757
2758                        //posterior->step_me(1);
2759                }
2760                else
2761                {
2762                        posterior->add_condition(yt);
2763                }
2764
2765               
2766                               
2767        }
2768
2769};
2770
2771
2772
2773#endif //TRAGE_H
Note: See TracBrowser for help on using the browser.