root/bdm/stat/libEF.cpp @ 254

Revision 254, 5.8 kB (checked in by smidl, 15 years ago)

create namespace bdm

Line 
1#include <itpp/itbase.h>
2#include <itpp/base/bessel.h>
3#include "libEF.h"
4#include <math.h>
5
6namespace bdm{
7
8Uniform_RNG UniRNG;
9Normal_RNG NorRNG;
10Gamma_RNG GamRNG;
11
12using std::cout;
13
14void BMEF::bayes ( const vec &dt ) {this->bayes ( dt,1.0 );};
15
16vec egiw::sample() const {
17        it_warning ( "Function not implemented" );
18        return vec_1 ( 0.0 );
19}
20
21double egiw::evallog_nn ( const vec &val ) const {
22        int vend = val.length()-1;
23
24        if ( xdim==1 ) { //same as the following, just quicker.
25                double r = val ( vend ); //last entry!
26                vec Psi ( nPsi+xdim );
27                Psi ( 0 ) = -1.0;
28                Psi.set_subvector ( 1,val ( 0,vend-1 ) ); // fill the rest
29
30                double Vq=V.qform ( Psi );
31                return -0.5* ( nu*log ( r ) + Vq /r );
32        }
33        else {
34                mat Th= reshape ( val ( 0,nPsi*xdim-1 ),nPsi,xdim );
35                fsqmat R ( reshape ( val ( nPsi*xdim,vend ),xdim,xdim ) );
36                mat Tmp=concat_vertical ( -eye ( xdim ),Th );
37                fsqmat iR ( xdim );
38                R.inv ( iR );
39
40                return -0.5* ( nu*R.logdet() + trace ( iR.to_mat() *Tmp.T() *V.to_mat() *Tmp ) );
41        }
42}
43
44double egiw::lognc() const {
45        const vec& D = V._D();
46
47        double m = nu - nPsi -xdim-1;
48#define log2  0.693147180559945286226763983
49#define logpi 1.144729885849400163877476189
50#define log2pi 1.83787706640935
51#define Inf std::numeric_limits<double>::infinity()
52
53        double nkG = 0.5* xdim* ( -nPsi *log2pi + sum ( log ( D ( xdim,D.length()-1 ) ) ) );
54        // temporary for lgamma in Wishart
55        double lg=0;
56        for ( int i =0; i<xdim;i++ ) {lg+=lgamma ( 0.5* ( m-i ) );}
57
58        double nkW = 0.5* ( m*sum ( log ( D ( 0,xdim-1 ) ) ) ) \
59                     - 0.5*xdim* ( m*log2 + 0.5* ( xdim-1 ) *log2pi )  - lg;
60
61        it_assert_debug ( ( ( -nkG-nkW ) >-Inf ) && ( ( -nkG-nkW ) <Inf ), "ARX improper" );
62        return -nkG-nkW;
63}
64
65vec egiw::mean() const {
66
67        if ( xdim==1 ) {
68                const mat &L= V._L();
69                const vec &D= V._D();
70                int end = L.rows()-1;
71
72                vec m ( rv.count() );
73                mat iLsub = ltuinv ( L ( xdim,end,xdim,end ) );
74
75                vec L0 = L.get_col ( 0 );
76
77                m.set_subvector ( 0,iLsub*L0 ( 1,end ) );
78                m ( end ) = D ( 0 ) / ( nu -nPsi -2*xdim -2 );
79                return m;
80        }
81        else {
82                mat M;
83                mat R;
84                mean_mat ( M,R );
85                return cvectorize ( concat_vertical ( M,R ) );
86        }
87
88}
89void egiw::mean_mat ( mat &M, mat&R ) const {
90        const mat &L= V._L();
91        const vec &D= V._D();
92        int end = L.rows()-1;
93
94        ldmat ldR ( L ( 0,xdim-1,0,xdim-1 ), D ( 0,xdim-1 ) / ( nu -nPsi -2*xdim -2 ) ); //exp val of R
95        mat iLsub=ltuinv ( L ( xdim,end,xdim,end ) );
96
97        // set mean value
98        mat Lpsi = L ( xdim,end,0,xdim-1 );
99        M= iLsub*Lpsi;
100        R= ldR.to_mat()  ;
101}
102
103vec egamma::sample() const {
104        vec smp ( rv.count() );
105        int i;
106
107        for ( i=0; i<rv.count(); i++ ) {
108                if ( beta ( i ) >std::numeric_limits<double>::epsilon() ) {
109                        GamRNG.setup ( alpha ( i ),beta ( i ) );
110                }
111                else {
112                        GamRNG.setup ( alpha ( i ),std::numeric_limits<double>::epsilon() );
113                }
114#pragma omp critical
115                smp ( i ) = GamRNG();
116        }
117
118        return smp;
119}
120
121// mat egamma::sample ( int N ) const {
122//      mat Smp ( rv.count(),N );
123//      int i,j;
124//
125//      for ( i=0; i<rv.count(); i++ ) {
126//              GamRNG.setup ( alpha ( i ),beta ( i ) );
127//
128//              for ( j=0; j<N; j++ ) {
129//                      Smp ( i,j ) = GamRNG();
130//              }
131//      }
132//
133//      return Smp;
134// }
135
136double egamma::evallog ( const vec &val ) const {
137        double res = 0.0; //the rest will be added
138        int i;
139
140        for ( i=0; i<rv.count(); i++ ) {
141                res += ( alpha ( i ) - 1 ) *std::log ( val ( i ) ) - beta ( i ) *val ( i );
142        }
143        double tmp=res-lognc();;
144        it_assert_debug ( std::isfinite ( tmp ),"Infinite value" );
145        return tmp;
146}
147
148double egamma::lognc() const {
149        double res = 0.0; //will be added
150        int i;
151
152        for ( i=0; i<rv.count(); i++ ) {
153                res += lgamma ( alpha ( i ) ) - alpha ( i ) *std::log ( beta ( i ) ) ;
154        }
155
156        return res;
157}
158
159//MGamma
160void mgamma::set_parameters ( double k0 ) {
161        k=k0;
162        ep = &epdf;
163        epdf.set_parameters ( k*ones ( rv.count() ),*_beta );
164};
165
166ivec eEmp::resample ( RESAMPLING_METHOD method ) {
167        ivec ind=zeros_i ( n );
168        ivec N_babies = zeros_i ( n );
169        vec cumDist = cumsum ( w );
170        vec u ( n );
171        int i,j,parent;
172        double u0;
173
174        switch ( method ) {
175                case MULTINOMIAL:
176                        u ( n - 1 ) = pow ( UniRNG.sample(), 1.0 / n );
177
178                        for ( i = n - 2;i >= 0;i-- ) {
179                                u ( i ) = u ( i + 1 ) * pow ( UniRNG.sample(), 1.0 / ( i + 1 ) );
180                        }
181
182                        break;
183
184                case STRATIFIED:
185
186                        for ( i = 0;i < n;i++ ) {
187                                u ( i ) = ( i + UniRNG.sample() ) / n;
188                        }
189
190                        break;
191
192                case SYSTEMATIC:
193                        u0 = UniRNG.sample();
194
195                        for ( i = 0;i < n;i++ ) {
196                                u ( i ) = ( i + u0 ) / n;
197                        }
198
199                        break;
200
201                default:
202                        it_error ( "PF::resample(): Unknown resampling method" );
203        }
204
205        // U is now full
206        j = 0;
207
208        for ( i = 0;i < n;i++ ) {
209                while ( u ( i ) > cumDist ( j ) ) j++;
210
211                N_babies ( j ) ++;
212        }
213        // We have assigned new babies for each Particle
214        // Now, we fill the resulting index such that:
215        // * particles with at least one baby should not move *
216        // This assures that reassignment can be done inplace;
217
218        // find the first parent;
219        parent=0; while ( N_babies ( parent ) ==0 ) parent++;
220
221        // Build index
222        for ( i = 0;i < n;i++ ) {
223                if ( N_babies ( i ) > 0 ) {
224                        ind ( i ) = i;
225                        N_babies ( i ) --; //this index was now replicated;
226                }
227                else {
228                        // test if the parent has been fully replicated
229                        // if yes, find the next one
230                        while ( ( N_babies ( parent ) ==0 ) || ( N_babies ( parent ) ==1 && parent>i ) ) parent++;
231
232                        // Replicate parent
233                        ind ( i ) = parent;
234
235                        N_babies ( parent ) --; //this index was now replicated;
236                }
237
238        }
239
240        // copy the internals according to ind
241        for ( i=0;i<n;i++ ) {
242                if ( ind ( i ) !=i ) {
243                        samples ( i ) =samples ( ind ( i ) );
244                }
245                w ( i ) = 1.0/n;
246        }
247
248        return ind;
249}
250
251void eEmp::set_parameters ( const vec &w0, const epdf* epdf0 ) {
252        //it_assert_debug(rv==epdf0->rv(),"Wrong epdf0");
253        w=w0;
254        w/=sum ( w0 );//renormalize
255        n=w.length();
256        samples.set_size ( n );
257
258        for ( int i=0;i<n;i++ ) {samples ( i ) =epdf0->sample();}
259}
260
261void eEmp::set_samples ( const epdf* epdf0 ) {
262        //it_assert_debug(rv==epdf0->rv(),"Wrong epdf0");
263        w=1;
264        w/=sum ( w );//renormalize
265
266        for ( int i=0;i<n;i++ ) {samples ( i ) =epdf0->sample();}
267}
268
269};
Note: See TracBrowser for help on using the browser.