00001 
00013 #ifndef PF_H
00014 #define PF_H
00015 
00016 #include <itpp/itbase.h>
00017 #include "../stat/libEF.h"
00018 #include "../math/libDC.h"
00019 
00020 namespace bdm{
00021 
00028 class PF : public BM {
00029 protected:
00031         int n;
00033         eEmp est;
00035         vec &_w;
00037         Array<vec> &_samples;
00039         mpdf ∥
00041         mpdf &obs;
00042 public:
00044         PF ( const RV &rv0, mpdf &par0,  mpdf &obs0, int n0 ) :BM ( rv0 ),
00045                         n ( n0 ),est ( rv0,n ),_w ( est._w() ),_samples ( est._samples() ),
00046                         par ( par0 ), obs ( obs0 ) {};
00047 
00049         void set_est ( const epdf &epdf0 );
00050         void bayes ( const vec &dt );
00052         vec* __w(){return &_w;}
00053 };
00054 
00061 template<class BM_T>
00062 
00063 class MPF : public PF {
00064         BM_T* Bms[10000];
00065 
00067 
00068 class mpfepdf : public epdf  {
00069         protected:
00070                 eEmp &E;
00071                 vec &_w;
00072                 Array<const epdf*> Coms;
00073         public:
00074                 mpfepdf ( eEmp &E0, const RV &rvc ) :
00075                                 epdf ( RV( ) ), E ( E0 ),  _w ( E._w() ),
00076                                 Coms ( _w.length() ) {
00077                         rv.add ( E._rv() );
00078                         rv.add ( rvc );
00079                 };
00080 
00081                 void set_elements ( int &i, double wi, const epdf* ep )
00082                 {_w ( i ) =wi; Coms ( i ) =ep;};
00083 
00084                 vec mean() const {
00085                         
00086                         vec pom=zeros ( ( Coms ( 0 )->_rv() ).count() );
00087                         for ( int i=0; i<_w.length(); i++ ) {pom += Coms ( i )->mean() * _w ( i );}
00088                         return concat ( E.mean(),pom );
00089                 }
00090                 vec variance() const {
00091                         
00092                         vec pom=zeros ( ( Coms ( 0 )->_rv() ).count() );
00093                         vec pom2=zeros ( ( Coms ( 0 )->_rv() ).count() );
00094                         for ( int i=0; i<_w.length(); i++ ) {
00095                                 pom += Coms ( i )->mean() * _w ( i );
00096                                 pom2 += (Coms ( i )->variance() + pow(Coms(i)->mean(),2)) * _w ( i );}
00097                         return concat ( E.variance(),pom2-pow(pom,2) );
00098                 }
00099 
00100                 vec sample() const {it_error ( "Not implemented" );return 0;}
00101 
00102                 double evallog ( const vec &val ) const {it_error ( "not implemented" ); return 0.0;}
00103         };
00104 
00106         mpfepdf jest;
00107 
00108 public:
00110         MPF ( const RV &rvlin, const RV &rvpf, mpdf &par0, mpdf &obs0, int n, const BM_T &BMcond0 ) : PF ( rvpf ,par0,obs0,n ),jest ( est,rvlin ) {
00111                 
00112                 
00113                 rv.add ( rvlin );
00114                 
00115 
00116                 if ( n>10000 ) {it_error ( "increase 10000 here!" );}
00117 
00118                 for ( int i=0;i<n;i++ ) {
00119                         Bms[i] = new BM_T ( BMcond0 ); 
00120                         const epdf& pom=Bms[i]->_epdf();
00121                         jest.set_elements ( i,1.0/n,&pom );
00122                 }
00123         };
00124 
00125         ~MPF() {
00126         }
00127 
00128         void bayes ( const vec &dt );
00129         const epdf& _epdf() const {return jest;}
00130         const epdf* _e() const {return &jest;} 
00132         void set_est ( const epdf& epdf0 ) {
00133                 PF::set_est ( epdf0 );  
00134                 
00135 
00136                 for ( int i=0;i<n;i++ ) {Bms[i]->condition ( _samples ( i ) );}
00137         }
00138 
00140         BM* _BM(int i){return Bms[i];}
00141 };
00142 
00143 template<class BM_T>
00144 void MPF<BM_T>::bayes ( const vec &dt ) {
00145         int i;
00146         vec lls ( n );
00147         vec llsP ( n );
00148         ivec ind;
00149         double mlls=-std::numeric_limits<double>::infinity();
00150 
00151         #pragma omp parallel for
00152         for ( i=0;i<n;i++ ) {   
00153                 
00154                 _samples ( i ) = par.samplecond ( _samples ( i ), llsP ( i ) );
00155                 Bms[i]->condition ( _samples ( i ) );
00156                 Bms[i]->bayes ( dt );
00157                 lls ( i ) = Bms[i]->_ll(); 
00158                 if ( lls ( i ) >mlls ) mlls=lls ( i ); 
00159         }
00160 
00161         double sum_w=0.0;
00162         
00163         #pragma omp parallel for
00164         for ( i=0;i<n;i++ ) {
00165                 _w ( i ) *= exp ( lls ( i ) - mlls ); 
00166                 sum_w+=_w(i);
00167         }
00168 
00169         if ( sum_w  >0.0 ) {
00170                 _w /=sum_w; 
00171         } else {
00172                 cout<<"sum(w)==0"<<endl;
00173         }
00174 
00175 
00176         double eff = 1.0/ ( _w*_w );
00177         if ( eff < ( 0.3*n ) ) {
00178                 ind = est.resample();
00179                 
00180 
00181                 #pragma omp parallel for
00182                 for ( i=0;i<n;i++ ) {
00183                         if ( ind ( i ) !=i ) {
00184                                 
00185                                 
00186 
00187                                 
00188                                 
00189                                 delete Bms[i];
00190                                 Bms[i] = new BM_T ( *Bms[ind ( i ) ] ); 
00191                                 const epdf& pom=Bms[i]->_epdf();
00192                                 jest.set_elements ( i,1.0/n,&pom );
00193                         }
00194                 };
00195                 cout << '.';
00196         }
00197 }
00198 
00199 }
00200 #endif // KF_H
00201 
00202