root/bdm/stat/libDS.h @ 308

Revision 308, 6.1 kB (checked in by dedecius, 15 years ago)

libDS.h & libDS.cpp - made 'pseudo'virtual object FileDS, which is a parent of ItppFileDS (the original FileDS) and CsvFileDS (for parsing data from CSV files).

  • Property svn:eol-style set to native
Line 
1/*!
2  \file
3  \brief Common DataSources.
4  \author Vaclav Smidl.
5
6  -----------------------------------
7  BDM++ - C++ library for Bayesian Decision Making under Uncertainty
8
9  Using IT++ for numerical operations
10  -----------------------------------
11*/
12
13#ifndef DS_H
14#define DS_H
15
16
17#include "libBM.h"
18#include "libEF.h"
19
20
21namespace bdm {
22/*!
23* \brief Memory storage of off-line data column-wise
24
25The data are stored in an internal matrix \c Data . Each column of Data corresponds to one discrete time observation \f$t\f$. Access to this matrix is via indices \c rowid and \c delays.
26
27The data can be loaded from a file.
28*/
29class MemDS : public DS {
30        protected:
31        //! internal matrix of data
32        mat Data;
33        //! active column in the Data matrix
34        int time;
35        //!  vector of rows that are presented in Dt
36        ivec rowid;
37        //! vector of delays that are presented in Dt
38        ivec delays;
39
40public:
41        void getdata ( vec &dt );
42        void getdata ( vec &dt, const ivec &indeces );
43        void set_rvs ( RV &drv, RV &urv );
44        void write ( vec &ut ) {it_error ( "MemDS::write is not supported" );}
45        void write ( vec &ut,ivec &indices ) {it_error ( "MemDS::write is not supported" );}
46        void step();
47        //!Default constructor
48        MemDS () {};
49        MemDS ( mat &Dat, ivec &rowid, ivec &delays );
50};
51
52/*! Pseudovirtual class for reading data from files
53
54*/
55class FileDS: public MemDS {
56
57public:
58        void getdata ( vec &dt ) {
59                it_assert_debug ( dt.length() ==Data.rows(),"" );
60                dt = Data.get_col(time);
61        };
62        void getdata ( vec &dt, const ivec &indeces ){
63                it_assert_debug ( dt.length() ==indeces.length(),"" );
64                vec tmp(indeces.length());
65                tmp = Data.get_col(time);
66                dt = tmp(indeces);
67        };
68        //! returns number of data in the file;
69        int ndat(){return Data.cols();}
70};
71
72/*!
73* \brief Read Data Matrix from an IT file
74
75The constructor creates an internal matrix \c Data from an IT++ file. The file is binary and can be made using the IT++ library or the Matlab/Octave function itsave. NB: the data are stored columnwise, i.e. each column contains the data for time \f$t\f$!
76
77*/
78class ItppFileDS: public FileDS {
79
80public:
81        ItppFileDS ( const string &fname, const string &varname ) :FileDS() {
82                it_file it ( fname );
83                it << Name ( varname ); 
84                it >> Data;
85                time = 0;
86                //rowid and delays are ignored
87        }
88};
89
90/*!
91* \brief CSV file data storage
92The constructor creates \c Data matrix from the records in a CSV file \c fname. The orientation can be of two types:
931. \c BY_COL which is default - the data are stored in columns; one column per time \f$t\f$, one row per data item.
942. \c BY_ROW if the data are stored the classical CSV style. Then each column stores the values for data item, for ex. \f$[y_{t} y_{t-1} ...]\f$, one row for each discrete time instant.
95
96*/
97class CsvFileDS: public FileDS {
98
99public:
100        //! Constructor - create DS from a CSV file.
101        CsvFileDS ( const string& fname, const string& orientation = "BY_COL" );
102};
103
104
105
106/*!
107\brief Generator of ARX data
108
109*/
110class ArxDS : public DS {
111protected:
112        //! Rv of the regressor
113        RV Rrv;
114        //! History, ordered as \f$[y_t, u_t, y_{t-1 }, u_{t-1}, \ldots]\f$
115        vec H;
116        //! (future) input
117        vec U;
118        //! temporary variable for regressor
119        vec rgr;
120        //! data link: H -> rgr
121        datalink rgrlnk;
122        //! model of Y - linear Gaussian
123        mlnorm<chmat> model;
124        //! options
125        bool opt_L_theta;
126        //! loggers
127        int L_theta;
128        int L_R;
129        int dt_size;
130public:
131        void getdata ( vec &dt ) {
132                //it_assert_debug ( dt.length() ==Drv.count(),"ArxDS" );
133                dt=H;
134        };
135        void getdata ( vec &dt, const ivec &indices ) {
136                it_assert_debug ( dt.length() ==indices.length(),"ArxDS" );
137                dt=H ( indices );
138        };
139        void write ( vec &ut ) {
140                //it_assert_debug ( ut.length() ==Urv.count(),"ArxDS" );
141                U=ut;
142        };
143        void write ( vec &ut, const ivec &indices ) {
144                it_assert_debug ( ut.length() ==indices.length(),"ArxDS" );
145                set_subvector ( U, indices,ut );
146        };
147        void step();
148        //!Default constructor
149        ArxDS ( ) {};
150        //! Set parameters of the internal model, H is maximum time delay
151        void set_parameters ( const mat &Th0, const vec mu0, const chmat &sqR0 )
152        { model.set_parameters ( Th0, mu0, sqR0 );};
153        //! Set
154        void set_drv ( RV &yrv, RV &urv, RV &rrv ) {
155                Rrv = rrv;
156                Urv = urv;
157                dt_size = yrv._dsize() +urv._dsize();
158
159                RV drv = concat ( yrv,urv );
160                Drv = drv;
161                int td = rrv.mint();
162                H.set_size ( drv._dsize() * ( -td+1 ) );
163                U.set_size ( Urv._dsize() );
164                for ( int i=-1;i>=td;i-- ) {
165                        drv.t ( -1 );
166                        Drv.add ( drv ); //shift u1
167                }
168                rgrlnk.set_connection ( rrv,Drv );
169
170                dtsize = Drv._dsize();
171                utsize = Urv._dsize();
172        }
173        //! set options from a string
174        void set_options ( const string &s ) {
175                opt_L_theta= ( s.find ( "L_theta" ) !=string::npos );
176        };
177        virtual void log_add ( logger &L ) {
178                //DS::log_add ( L ); too long!!
179                L_dt=L.add ( Drv ( 0,dt_size ),"" );
180                L_ut=L.add ( Urv,"" );
181
182                mat &A =model._A();
183                mat R =model._R();
184                if ( opt_L_theta ) {L_theta=L.add ( RV ( "{th }", vec_1 ( A.rows() *A.cols() ) ),"t" );}
185                if ( opt_L_theta ) {L_R=L.add ( RV ( "{R }", vec_1 ( R.rows() *R.cols() ) ),"r" );}
186        }
187        virtual void logit ( logger &L ) {
188                //DS::logit ( L );
189                L.logit ( L_dt, H.left ( dt_size ) );
190                L.logit ( L_ut, U );
191
192                mat &A =model._A();
193                mat R =model._R();
194                if ( opt_L_theta ) {L.logit ( L_theta,vec ( A._data(), A.rows() *A.cols() ) );};
195                if ( opt_L_theta ) {L.logit ( L_R, vec ( R._data(), R.rows() *R.rows() ) );};
196        }
197
198};
199
200class stateDS : public DS {
201protected:
202        //!conditional pdf of the state evolution \f$ f(x_t|x_{t-1}) \f$
203        mpdf* IM;
204        //!conditional pdf of the observations \f$ f(d_t|x_t) \f$
205        mpdf* OM;
206        //! result storage
207        vec dt;
208        //! state storage
209        vec xt;
210        //! input storage
211        vec ut;
212        //! Logger
213        int L_xt;
214public:
215        void getdata ( vec &dt0 ) {dt0=dt;}
216        void getdata ( vec &dt0, const ivec &indeces ) {dt0=dt ( indeces );}
217
218        stateDS ( mpdf* IM0, mpdf* OM0, int usize ) :DS ( ),IM ( IM0 ),OM ( OM0 ),
219                        dt ( OM0->dimension() ), xt ( IM0->dimension() ), ut ( usize ) {}
220        ~stateDS() {delete IM; delete OM;}
221        virtual void step() {
222                xt=IM->samplecond ( concat ( xt,ut ) );
223                dt=OM->samplecond ( concat ( xt,ut ) );
224        };
225
226        virtual void log_add ( logger &L ) {
227                DS::log_add ( L );
228                L_xt=L.add ( IM->_rv(),"true" );
229        }
230        virtual void logit ( logger &L ) {
231                DS::logit ( L );
232                L.logit ( L_xt,xt );
233        }
234
235};
236
237}; //namespace
238
239#endif // DS_H
Note: See TracBrowser for help on using the browser.