Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: branches/2915-AbsoluteSymbol/HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic/3.4/Interpreter/SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter.cs @ 16003

Last change on this file since 16003 was 15583, checked in by swagner, 7 years ago

#2640: Updated year of copyrights in license headers
File size: 36.8 KB
Line 
1#region License Information
2/* HeuristicLab
3 * Copyright (C) 2002-2018 Heuristic and Evolutionary Algorithms Laboratory (HEAL)
4 *
5 * This file is part of HeuristicLab.
6 *
7 * HeuristicLab is free software: you can redistribute it and/or modify
8 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10 * (at your option) any later version.
11 *
12 * HeuristicLab is distributed in the hope that it will be useful,
13 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15 * GNU General Public License for more details.
16 *
17 * You should have received a copy of the GNU General Public License
18 * along with HeuristicLab. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20#endregion
21
22using System;
23using System.Collections.Generic;
24using System.Linq;
25using System.Reflection;
26using System.Reflection.Emit;
27using HeuristicLab.Common;
28using HeuristicLab.Core;
29using HeuristicLab.Data;
30using HeuristicLab.Encodings.SymbolicExpressionTreeEncoding;
31using HeuristicLab.Parameters;
32using HeuristicLab.Persistence.Default.CompositeSerializers.Storable;
33
34namespace HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic {
35  [StorableClass]
36  [Item("SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter", "Interpreter for symbolic expression trees.")]
37  public sealed class SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter : ParameterizedNamedItem, ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter {
38    private static readonly Type thisType = typeof(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter);
39    internal delegate double CompiledFunction(int sampleIndex, IList<double>[] columns);
40
41    #region method infos
42    private static MethodInfo listGetValue = typeof(IList<double>).GetProperty("Item", new Type[] { typeof(int) }).GetGetMethod();
43
44    private static MethodInfo cos = typeof(Math).GetMethod("Cos", new Type[] { typeof(double) });
45    private static MethodInfo sin = typeof(Math).GetMethod("Sin", new Type[] { typeof(double) });
46    private static MethodInfo tan = typeof(Math).GetMethod("Tan", new Type[] { typeof(double) });
47    private static MethodInfo exp = typeof(Math).GetMethod("Exp", new Type[] { typeof(double) });
48    private static MethodInfo log = typeof(Math).GetMethod("Log", new Type[] { typeof(double) });
49    private static MethodInfo power = typeof(Math).GetMethod("Pow", new Type[] { typeof(double), typeof(double) });
50    private static MethodInfo round = typeof(Math).GetMethod("Round", new Type[] { typeof(double) });
51    private static MethodInfo sqrt = typeof(Math).GetMethod("Sqrt", new Type[] { typeof(double) });
52
53    private static MethodInfo airyA = thisType.GetMethod("AiryA", new Type[] { typeof(double) });
54    private static MethodInfo airyB = thisType.GetMethod("AiryB", new Type[] { typeof(double) });
55    private static MethodInfo gamma = thisType.GetMethod("Gamma", new Type[] { typeof(double) });
56    private static MethodInfo psi = thisType.GetMethod("Psi", new Type[] { typeof(double) });
57    private static MethodInfo dawson = thisType.GetMethod("Dawson", new Type[] { typeof(double) });
58    private static MethodInfo expIntegralEi = thisType.GetMethod("ExpIntegralEi", new Type[] { typeof(double) });
59    private static MethodInfo sinIntegral = thisType.GetMethod("SinIntegral", new Type[] { typeof(double) });
60    private static MethodInfo cosIntegral = thisType.GetMethod("CosIntegral", new Type[] { typeof(double) });
61    private static MethodInfo hypSinIntegral = thisType.GetMethod("HypSinIntegral", new Type[] { typeof(double) });
62    private static MethodInfo hypCosIntegral = thisType.GetMethod("HypCosIntegral", new Type[] { typeof(double) });
63    private static MethodInfo fresnelCosIntegral = thisType.GetMethod("FresnelCosIntegral", new Type[] { typeof(double) });
64    private static MethodInfo fresnelSinIntegral = thisType.GetMethod("FresnelSinIntegral", new Type[] { typeof(double) });
65    private static MethodInfo norm = thisType.GetMethod("Norm", new Type[] { typeof(double) });
66    private static MethodInfo erf = thisType.GetMethod("Erf", new Type[] { typeof(double) });
67    private static MethodInfo bessel = thisType.GetMethod("Bessel", new Type[] { typeof(double) });
68    private static MethodInfo string_eq = typeof(string).GetMethod("Equals", new Type[] { typeof(string) });
69    #endregion
70
71    private const string CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName = "CheckExpressionsWithIntervalArithmetic";
72    private const string CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterDescription = "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.";
73    private const string EvaluatedSolutionsParameterName = "EvaluatedSolutions";
74
75    public override bool CanChangeName {
76      get { return false; }
77    }
78
79    public override bool CanChangeDescription {
80      get { return false; }
81    }
82
83    #region parameter properties
84    public IFixedValueParameter<BoolValue> CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter {
85      get { return (IFixedValueParameter<BoolValue>)Parameters[CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName]; }
86    }
87
88    public IFixedValueParameter<IntValue> EvaluatedSolutionsParameter {
89      get { return (IFixedValueParameter<IntValue>)Parameters[EvaluatedSolutionsParameterName]; }
90    }
91    #endregion
92
93    #region properties
94    public bool CheckExpressionsWithIntervalArithmetic {
95      get { return CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value.Value; }
96      set { CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value.Value = value; }
97    }
98    public int EvaluatedSolutions {
99      get { return EvaluatedSolutionsParameter.Value.Value; }
100      set { EvaluatedSolutionsParameter.Value.Value = value; }
101    }
102    #endregion
103
104    [StorableConstructor]
105    private SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(bool deserializing) : base(deserializing) { }
106
107    private SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter original, Cloner cloner) : base(original, cloner) { }
108    public override IDeepCloneable Clone(Cloner cloner) {
109      return new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(this, cloner);
110    }
111
112    public SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter()
113      : base("SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter", "Interpreter for symbolic expression trees.") {
114      Parameters.Add(new FixedValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName,
115        "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.", new BoolValue(false)));
116      Parameters.Add(new FixedValueParameter<IntValue>(EvaluatedSolutionsParameterName, "A counter for the total number of solutions the interpreter has evaluated", new IntValue(0)));
117    }
118
119    public SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(string name, string description)
120      : base(name, description) {
121      Parameters.Add(new FixedValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName,
122        "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.", new BoolValue(false)));
123      Parameters.Add(new FixedValueParameter<IntValue>(EvaluatedSolutionsParameterName, "A counter for the total number of solutions the interpreter has evaluated", new IntValue(0)));
124    }
125
126    [StorableHook(HookType.AfterDeserialization)]
127    private void AfterDeserialization() {
128      var evaluatedSolutions = new IntValue(0);
129      var checkExpressionsWithIntervalArithmetic = new BoolValue(false);
130      if (Parameters.ContainsKey(EvaluatedSolutionsParameterName)) {
131        var evaluatedSolutionsParameter = (IValueParameter<IntValue>)Parameters[EvaluatedSolutionsParameterName];
132        evaluatedSolutions = evaluatedSolutionsParameter.Value;
133        Parameters.Remove(EvaluatedSolutionsParameterName);
134      }
135      Parameters.Add(new FixedValueParameter<IntValue>(EvaluatedSolutionsParameterName, "A counter for the total number of solutions the interpreter has evaluated", evaluatedSolutions));
136      if (Parameters.ContainsKey(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName)) {
137        var checkExpressionsWithIntervalArithmeticParameter = (IValueParameter<BoolValue>)Parameters[CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName];
138        Parameters.Remove(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName);
139        checkExpressionsWithIntervalArithmetic = checkExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value;
140      }
141      Parameters.Add(new FixedValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName, CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterDescription, checkExpressionsWithIntervalArithmetic));
142    }
143
144    #region IStatefulItem
145    public void InitializeState() {
146      EvaluatedSolutions = 0;
147    }
148
149    public void ClearState() {
150    }
151    #endregion
152
153    private readonly object syncRoot = new object();
154    public IEnumerable<double> GetSymbolicExpressionTreeValues(ISymbolicExpressionTree tree, IDataset dataset, IEnumerable<int> rows) {
155      if (CheckExpressionsWithIntervalArithmetic)
156        throw new NotSupportedException("Interval arithmetic is not yet supported in the symbolic data analysis interpreter.");
157
158      lock (syncRoot) {
159        EvaluatedSolutions++; // increment the evaluated solutions counter
160      }
161      var state = PrepareInterpreterState(tree, dataset);
162
163      Type[] methodArgs = { typeof(int), typeof(IList<double>[]) };
164      DynamicMethod testFun = new DynamicMethod("TestFun", typeof(double), methodArgs, typeof(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter).Module);
165
166      ILGenerator il = testFun.GetILGenerator();
167      CompileInstructions(il, state, dataset);
168      il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8);
169      il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ret);
170      var function = (CompiledFunction)testFun.CreateDelegate(typeof(CompiledFunction));
171
172      IList<double>[] columns = dataset.DoubleVariables.Select(v => dataset.GetReadOnlyDoubleValues(v)).ToArray();
173
174      foreach (var row in rows) {
175        yield return function(row, columns);
176      }
177    }
178
179    private InterpreterState PrepareInterpreterState(ISymbolicExpressionTree tree, IDataset dataset) {
180      Instruction[] code = SymbolicExpressionTreeCompiler.Compile(tree, OpCodes.MapSymbolToOpCode);
181      Dictionary<string, int> doubleVariableNames = dataset.DoubleVariables.Select((x, i) => new { x, i }).ToDictionary(e => e.x, e => e.i);
182      int necessaryArgStackSize = 0;
183      foreach (Instruction instr in code) {
184        if (instr.opCode == OpCodes.Variable) {
185          var variableTreeNode = (VariableTreeNode)instr.dynamicNode;
186          instr.data = doubleVariableNames[variableTreeNode.VariableName];
187        } else if (instr.opCode == OpCodes.LagVariable) {
188          var laggedVariableTreeNode = (LaggedVariableTreeNode)instr.dynamicNode;
189          instr.data = doubleVariableNames[laggedVariableTreeNode.VariableName];
190        } else if (instr.opCode == OpCodes.VariableCondition) {
191          var variableConditionTreeNode = (VariableConditionTreeNode)instr.dynamicNode;
192          instr.data = doubleVariableNames[variableConditionTreeNode.VariableName];
193        } else if (instr.opCode == OpCodes.Call) {
194          necessaryArgStackSize += instr.nArguments + 1;
195        }
196      }
197      return new InterpreterState(code, necessaryArgStackSize);
198    }
199
200    private void CompileInstructions(ILGenerator il, InterpreterState state, IDataset ds) {
201      Instruction currentInstr = state.NextInstruction();
202      int nArgs = currentInstr.nArguments;
203
204      switch (currentInstr.opCode) {
205        case OpCodes.Add: {
206            if (nArgs > 0) {
207              CompileInstructions(il, state, ds);
208            }
209            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
210              CompileInstructions(il, state, ds);
211              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
212            }
213            return;
214          }
215        case OpCodes.Sub: {
216            if (nArgs == 1) {
217              CompileInstructions(il, state, ds);
218              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
219              return;
220            }
221            if (nArgs > 0) {
222              CompileInstructions(il, state, ds);
223            }
224            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
225              CompileInstructions(il, state, ds);
226              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
227            }
228            return;
229          }
230        case OpCodes.Mul: {
231            if (nArgs > 0) {
232              CompileInstructions(il, state, ds);
233            }
234            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
235              CompileInstructions(il, state, ds);
236              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
237            }
238            return;
239          }
240        case OpCodes.Div: {
241            if (nArgs == 1) {
242              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0);
243              CompileInstructions(il, state, ds);
244              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
245              return;
246            }
247            if (nArgs > 0) {
248              CompileInstructions(il, state, ds);
249            }
250            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
251              CompileInstructions(il, state, ds);
252              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
253            }
254            return;
255          }
256        case OpCodes.Average: {
257            CompileInstructions(il, state, ds);
258            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
259              CompileInstructions(il, state, ds);
260              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
261            }
262            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, (double)nArgs);
263            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
264            return;
265          }
266        case OpCodes.Cos: {
267            CompileInstructions(il, state, ds);
268            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, cos);
269            return;
270          }
271        case OpCodes.Sin: {
272            CompileInstructions(il, state, ds);
273            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sin);
274            return;
275          }
276        case OpCodes.Tan: {
277            CompileInstructions(il, state, ds);
278            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, tan);
279            return;
280          }
281        case OpCodes.Power: {
282            CompileInstructions(il, state, ds);
283            CompileInstructions(il, state, ds);
284            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, round);
285            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
286            return;
287          }
288        case OpCodes.Root: {
289            CompileInstructions(il, state, ds);
290            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1 / round(...)
291            CompileInstructions(il, state, ds);
292            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, round);
293            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
294            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
295            return;
296          }
297        case OpCodes.Exp: {
298            CompileInstructions(il, state, ds);
299            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, exp);
300            return;
301          }
302        case OpCodes.Log: {
303            CompileInstructions(il, state, ds);
304            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, log);
305            return;
306          }
307        case OpCodes.Square: {
308            CompileInstructions(il, state, ds);
309            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0);
310            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
311            return;
312          }
313        case OpCodes.SquareRoot: {
314            CompileInstructions(il, state, ds);
315            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sqrt);
316            return;
317          }
318        case OpCodes.AiryA: {
319            CompileInstructions(il, state, ds);
320            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, airyA);
321            return;
322          }
323        case OpCodes.AiryB: {
324            CompileInstructions(il, state, ds);
325            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, airyB);
326            return;
327          }
328        case OpCodes.Bessel: {
329            CompileInstructions(il, state, ds);
330            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, bessel);
331            return;
332          }
333        case OpCodes.CosineIntegral: {
334            CompileInstructions(il, state, ds);
335            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, cosIntegral);
336            return;
337          }
338        case OpCodes.Dawson: {
339            CompileInstructions(il, state, ds);
340            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, dawson);
341            return;
342          }
343        case OpCodes.Erf: {
344            CompileInstructions(il, state, ds);
345            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, erf);
346            return;
347          }
348        case OpCodes.ExponentialIntegralEi: {
349            CompileInstructions(il, state, ds);
350            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, expIntegralEi);
351            return;
352          }
353        case OpCodes.FresnelCosineIntegral: {
354            CompileInstructions(il, state, ds);
355            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, fresnelCosIntegral);
356            return;
357          }
358        case OpCodes.FresnelSineIntegral: {
359            CompileInstructions(il, state, ds);
360            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, fresnelSinIntegral);
361            return;
362          }
363        case OpCodes.Gamma: {
364            CompileInstructions(il, state, ds);
365            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, gamma);
366            return;
367          }
368        case OpCodes.HyperbolicCosineIntegral: {
369            CompileInstructions(il, state, ds);
370            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, hypCosIntegral);
371            return;
372          }
373        case OpCodes.HyperbolicSineIntegral: {
374            CompileInstructions(il, state, ds);
375            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, hypSinIntegral);
376            return;
377          }
378        case OpCodes.Norm: {
379            CompileInstructions(il, state, ds);
380            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, norm);
381            return;
382          }
383        case OpCodes.Psi: {
384            CompileInstructions(il, state, ds);
385            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, psi);
386            return;
387          }
388        case OpCodes.SineIntegral: {
389            CompileInstructions(il, state, ds);
390            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sinIntegral);
391            return;
392          }
393        case OpCodes.IfThenElse: {
394            Label end = il.DefineLabel();
395            Label c1 = il.DefineLabel();
396            CompileInstructions(il, state, ds);
397            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
398            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
399            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, c1);
400            CompileInstructions(il, state, ds);
401            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
402            il.MarkLabel(c1);
403            CompileInstructions(il, state, ds);
404            il.MarkLabel(end);
405            return;
406          }
407        case OpCodes.AND: {
408            Label falseBranch = il.DefineLabel();
409            Label end = il.DefineLabel();
410            CompileInstructions(il, state, ds);
411            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
412              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
413              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
414              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, falseBranch);
415              CompileInstructions(il, state, ds);
416            }
417            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
418            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
419            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, falseBranch);
420            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1
421            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
422            il.MarkLabel(falseBranch);
423            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // -1
424            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
425            il.MarkLabel(end);
426            return;
427          }
428        case OpCodes.OR: {
429            Label trueBranch = il.DefineLabel();
430            Label end = il.DefineLabel();
431            Label resultBranch = il.DefineLabel();
432            CompileInstructions(il, state, ds);
433            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
434              Label nextArgBranch = il.DefineLabel();
435              // complex definition because of special properties of NaN 
436              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
437              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // <= 0       
438              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ble, nextArgBranch);
439              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, resultBranch);
440              il.MarkLabel(nextArgBranch);
441              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop);
442              CompileInstructions(il, state, ds);
443            }
444            il.MarkLabel(resultBranch);
445            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
446            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
447            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brtrue, trueBranch);
448            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // -1
449            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
450            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
451            il.MarkLabel(trueBranch);
452            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1
453            il.MarkLabel(end);
454            return;
455          }
456        case OpCodes.NOT: {
457            CompileInstructions(il, state, ds);
458            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
459            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
460            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
461            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
462            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
463            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
464            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
465            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg); // * -1
466            return;
467          }
468        case OpCodes.XOR: {
469            CompileInstructions(il, state, ds);
470            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
471            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);// > 0
472
473            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
474              CompileInstructions(il, state, ds);
475              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
476              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);// > 0
477              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Xor);
478            }
479            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
480
481            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
482            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
483            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
484            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
485            return;
486          }
487        case OpCodes.GT: {
488            CompileInstructions(il, state, ds);
489            CompileInstructions(il, state, ds);
490
491            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt); // 1 (>) / 0 (otherwise)
492            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
493            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
494            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
495            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
496            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
497            return;
498          }
499        case OpCodes.LT: {
500            CompileInstructions(il, state, ds);
501            CompileInstructions(il, state, ds);
502            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Clt);
503            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
504            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
505            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
506            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
507            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
508            return;
509          }
510        case OpCodes.TimeLag: {
511            LaggedTreeNode laggedTreeNode = (LaggedTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
512            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -= lag
513            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
514            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
515            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
516            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
517            state.InLaggedContext = true;
518            CompileInstructions(il, state, ds);
519            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row += lag
520            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
521            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
522            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
523            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
524            return;
525          }
526        case OpCodes.Integral: {
527            int savedPc = state.ProgramCounter;
528            LaggedTreeNode laggedTreeNode = (LaggedTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
529            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -= lag
530            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
531            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
532            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
533            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
534            state.InLaggedContext = true;
535            CompileInstructions(il, state, ds);
536            for (int l = laggedTreeNode.Lag; l < 0; l++) {
537              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row += lag
538              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_1);
539              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
540              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
541              state.ProgramCounter = savedPc;
542              CompileInstructions(il, state, ds);
543              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
544            }
545            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
546            return;
547          }
548
549        //mkommend: derivate calculation taken from:
550        //http://www.holoborodko.com/pavel/numerical-methods/numerical-derivative/smooth-low-noise-differentiators/
551        //one sided smooth differentiatior, N = 4
552        // y' = 1/8h (f_i + 2f_i-1, -2 f_i-3 - f_i-4)
553        case OpCodes.Derivative: {
554            int savedPc = state.ProgramCounter;
555            CompileInstructions(il, state, ds);
556            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row --
557            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_M1);
558            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
559            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
560            state.ProgramCounter = savedPc;
561            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
562            state.InLaggedContext = true;
563            CompileInstructions(il, state, ds);
564            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // f_0 + 2 * f_1
565            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
566            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
567
568            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -=2
569            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_2);
570            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
571            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
572            state.ProgramCounter = savedPc;
573            CompileInstructions(il, state, ds);
574            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3
575            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
576            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
577
578            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row --
579            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_M1);
580            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
581            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
582            state.ProgramCounter = savedPc;
583            CompileInstructions(il, state, ds);
584            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub); // f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3 - f_4
585            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 8.0); // / 8
586            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
587
588            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row +=4
589            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_4);
590            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
591            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
592            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
593            return;
594          }
595        case OpCodes.Call: {
596            throw new NotSupportedException(
597              "Automatically defined functions are not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter. Either turn of ADFs or change the interpeter.");
598          }
599        case OpCodes.Arg: {
600            throw new NotSupportedException(
601              "Automatically defined functions are not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter. Either turn of ADFs or change the interpeter.");
602          }
603        case OpCodes.Variable: {
604            VariableTreeNode varNode = (VariableTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
605            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
606            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.data);
607            // load correct column of the current variable
608            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
609            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
610            if (!state.InLaggedContext) {
611              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
612              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
613              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
614            } else {
615              var nanResult = il.DefineLabel();
616              var normalResult = il.DefineLabel();
617              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
618              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
619              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Blt, nanResult);
620              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
621              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, ds.Rows);
622              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, nanResult);
623              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
624              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
625              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
626              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, normalResult);
627              il.MarkLabel(nanResult);
628              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // rowIndex
629              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // column reference
630              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, double.NaN);
631              il.MarkLabel(normalResult);
632            }
633            return;
634          }
635        case OpCodes.LagVariable: {
636            var nanResult = il.DefineLabel();
637            var normalResult = il.DefineLabel();
638            LaggedVariableTreeNode varNode = (LaggedVariableTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
639            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
640            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.data);
641            // load correct column of the current variable
642            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
643            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, varNode.Lag); // lag
644            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
645            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add); // actualRowIndex = rowIndex + sampleOffset
646            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
647            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
648            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Blt, nanResult);
649            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
650            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, ds.Rows);
651            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, nanResult);
652            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
653            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
654            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
655            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, normalResult);
656            il.MarkLabel(nanResult);
657            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // sample index
658            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // column reference
659            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, double.NaN);
660            il.MarkLabel(normalResult);
661            return;
662          }
663        case OpCodes.Constant: {
664            ConstantTreeNode constNode = (ConstantTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
665            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, constNode.Value);
666            return;
667          }
668
669        //mkommend: this symbol uses the logistic function f(x) = 1 / (1 + e^(-alpha * x) )
670        //to determine the relative amounts of the true and false branch see http://en.wikipedia.org/wiki/Logistic_function
671        case OpCodes.VariableCondition: {
672            throw new NotSupportedException("Interpretation of symbol " + currentInstr.dynamicNode.Symbol.Name +
673                                            " is not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter");
674          }
675        default:
676          throw new NotSupportedException("Interpretation of symbol " + currentInstr.dynamicNode.Symbol.Name +
677                                          " is not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter");
678      }
679    }
680
681    public static double AiryA(double x) {
682      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
683      double ai, aip, bi, bip;
684      alglib.airy(x, out ai, out aip, out bi, out bip);
685      return ai;
686    }
687
688    public static double AiryB(double x) {
689      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
690      double ai, aip, bi, bip;
691      alglib.airy(x, out ai, out aip, out bi, out bip);
692      return bi;
693    }
694    public static double Dawson(double x) {
695      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
696      return alglib.dawsonintegral(x);
697    }
698
699    public static double Gamma(double x) {
700      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
701      return alglib.gammafunction(x);
702    }
703
704    public static double Psi(double x) {
705      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
706      else if (x <= 0 && (Math.Floor(x) - x).IsAlmost(0)) return double.NaN;
707      return alglib.psi(x);
708    }
709
710    public static double ExpIntegralEi(double x) {
711      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
712      return alglib.exponentialintegralei(x);
713    }
714
715    public static double SinIntegral(double x) {
716      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
717      double si, ci;
718      alglib.sinecosineintegrals(x, out si, out ci);
719      return si;
720    }
721
722    public static double CosIntegral(double x) {
723      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
724      double si, ci;
725      alglib.sinecosineintegrals(x, out si, out ci);
726      return ci;
727    }
728
729    public static double HypSinIntegral(double x) {
730      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
731      double shi, chi;
732      alglib.hyperbolicsinecosineintegrals(x, out shi, out chi);
733      return shi;
734    }
735
736    public static double HypCosIntegral(double x) {
737      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
738      double shi, chi;
739      alglib.hyperbolicsinecosineintegrals(x, out shi, out chi);
740      return chi;
741    }
742
743    public static double FresnelCosIntegral(double x) {
744      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
745      double c = 0, s = 0;
746      alglib.fresnelintegral(x, ref c, ref s);
747      return c;
748    }
749
750    public static double FresnelSinIntegral(double x) {
751      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
752      double c = 0, s = 0;
753      alglib.fresnelintegral(x, ref c, ref s);
754      return s;
755    }
756
757    public static double Norm(double x) {
758      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
759      return alglib.normaldistribution(x);
760    }
761
762    public static double Erf(double x) {
763      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
764      return alglib.errorfunction(x);
765    }
766
767    public static double Bessel(double x) {
768      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
769      return alglib.besseli0(x);
770    }
771  }
772}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.