Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: branches/3.2/sources/HeuristicLab.ExtLibs/HeuristicLab.ALGLIB/2.1.2.2591/ALGLIB-2.1.2.2591/dforest.cs @ 16386

Last change on this file since 16386 was 2645, checked in by mkommend, 15 years ago

extracted external libraries and adapted dependent plugins (ticket #837)

File size: 64.0 KB
Line 
1/*************************************************************************
2Copyright (c) 2009, Sergey Bochkanov (ALGLIB project).
3
4>>> SOURCE LICENSE >>>
5This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6it under the terms of the GNU General Public License as published by
7the Free Software Foundation (www.fsf.org); either version 2 of the
8License, or (at your option) any later version.
9
10This program is distributed in the hope that it will be useful,
11but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13GNU General Public License for more details.
14
15A copy of the GNU General Public License is available at
16http://www.fsf.org/licensing/licenses
17
18>>> END OF LICENSE >>>
19*************************************************************************/
20
21using System;
22
23namespace alglib
24{
25    public class dforest
26    {
27        public struct decisionforest
28        {
29            public int nvars;
30            public int nclasses;
31            public int ntrees;
32            public int bufsize;
33            public double[] trees;
34        };
35
36
37        public struct dfreport
38        {
39            public double relclserror;
40            public double avgce;
41            public double rmserror;
42            public double avgerror;
43            public double avgrelerror;
44            public double oobrelclserror;
45            public double oobavgce;
46            public double oobrmserror;
47            public double oobavgerror;
48            public double oobavgrelerror;
49        };
50
51
52        public struct dfinternalbuffers
53        {
54            public double[] treebuf;
55            public int[] idxbuf;
56            public double[] tmpbufr;
57            public double[] tmpbufr2;
58            public int[] tmpbufi;
59            public int[] classibuf;
60            public int[] varpool;
61            public bool[] evsbin;
62            public double[] evssplits;
63        };
64
65
66
67
68        public const int dfvnum = 8;
69        public const int innernodewidth = 3;
70        public const int leafnodewidth = 2;
71        public const int dfusestrongsplits = 1;
72        public const int dfuseevs = 2;
73
74
75        /*************************************************************************
76        This subroutine builds random decision forest.
77
78        INPUT PARAMETERS:
79            XY          -   training set
80            NPoints     -   training set size, NPoints>=1
81            NVars       -   number of independent variables, NVars>=1
82            NClasses    -   task type:
83                            * NClasses=1 - regression task with one
84                                           dependent variable
85                            * NClasses>1 - classification task with
86                                           NClasses classes.
87            NTrees      -   number of trees in a forest, NTrees>=1.
88                            recommended values: 50-100.
89            R           -   percent of a training set used to build
90                            individual trees. 0<R<=1.
91                            recommended values: 0.1 <= R <= 0.66.
92
93        OUTPUT PARAMETERS:
94            Info        -   return code:
95                            * -2, if there is a point with class number
96                                  outside of [0..NClasses-1].
97                            * -1, if incorrect parameters was passed
98                                  (NPoints<1, NVars<1, NClasses<1, NTrees<1, R<=0
99                                  or R>1).
100                            *  1, if task has been solved
101            DF          -   model built
102            Rep         -   training report, contains error on a training set
103                            and out-of-bag estimates of generalization error.
104
105          -- ALGLIB --
106             Copyright 19.02.2009 by Bochkanov Sergey
107        *************************************************************************/
108        public static void dfbuildrandomdecisionforest(ref double[,] xy,
109            int npoints,
110            int nvars,
111            int nclasses,
112            int ntrees,
113            double r,
114            ref int info,
115            ref decisionforest df,
116            ref dfreport rep)
117        {
118            int samplesize = 0;
119
120            if( (double)(r)<=(double)(0) | (double)(r)>(double)(1) )
121            {
122                info = -1;
123                return;
124            }
125            samplesize = Math.Max((int)Math.Round(r*npoints), 1);
126            dfbuildinternal(ref xy, npoints, nvars, nclasses, ntrees, samplesize, Math.Max(nvars/2, 1), dfusestrongsplits+dfuseevs, ref info, ref df, ref rep);
127        }
128
129
130        public static void dfbuildinternal(ref double[,] xy,
131            int npoints,
132            int nvars,
133            int nclasses,
134            int ntrees,
135            int samplesize,
136            int nfeatures,
137            int flags,
138            ref int info,
139            ref decisionforest df,
140            ref dfreport rep)
141        {
142            int i = 0;
143            int j = 0;
144            int k = 0;
145            int tmpi = 0;
146            int lasttreeoffs = 0;
147            int offs = 0;
148            int ooboffs = 0;
149            int treesize = 0;
150            int nvarsinpool = 0;
151            bool useevs = new bool();
152            dfinternalbuffers bufs = new dfinternalbuffers();
153            int[] permbuf = new int[0];
154            double[] oobbuf = new double[0];
155            int[] oobcntbuf = new int[0];
156            double[,] xys = new double[0,0];
157            double[] x = new double[0];
158            double[] y = new double[0];
159            int oobcnt = 0;
160            int oobrelcnt = 0;
161            double v = 0;
162            double vmin = 0;
163            double vmax = 0;
164            bool bflag = new bool();
165            int i_ = 0;
166            int i1_ = 0;
167
168           
169            //
170            // Test for inputs
171            //
172            if( npoints<1 | samplesize<1 | samplesize>npoints | nvars<1 | nclasses<1 | ntrees<1 | nfeatures<1 )
173            {
174                info = -1;
175                return;
176            }
177            if( nclasses>1 )
178            {
179                for(i=0; i<=npoints-1; i++)
180                {
181                    if( (int)Math.Round(xy[i,nvars])<0 | (int)Math.Round(xy[i,nvars])>=nclasses )
182                    {
183                        info = -2;
184                        return;
185                    }
186                }
187            }
188            info = 1;
189           
190            //
191            // Flags
192            //
193            useevs = flags/dfuseevs%2!=0;
194           
195            //
196            // Allocate data, prepare header
197            //
198            treesize = 1+innernodewidth*(samplesize-1)+leafnodewidth*samplesize;
199            permbuf = new int[npoints-1+1];
200            bufs.treebuf = new double[treesize-1+1];
201            bufs.idxbuf = new int[npoints-1+1];
202            bufs.tmpbufr = new double[npoints-1+1];
203            bufs.tmpbufr2 = new double[npoints-1+1];
204            bufs.tmpbufi = new int[npoints-1+1];
205            bufs.varpool = new int[nvars-1+1];
206            bufs.evsbin = new bool[nvars-1+1];
207            bufs.evssplits = new double[nvars-1+1];
208            bufs.classibuf = new int[2*nclasses-1+1];
209            oobbuf = new double[nclasses*npoints-1+1];
210            oobcntbuf = new int[npoints-1+1];
211            df.trees = new double[ntrees*treesize-1+1];
212            xys = new double[samplesize-1+1, nvars+1];
213            x = new double[nvars-1+1];
214            y = new double[nclasses-1+1];
215            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
216            {
217                permbuf[i] = i;
218            }
219            for(i=0; i<=npoints*nclasses-1; i++)
220            {
221                oobbuf[i] = 0;
222            }
223            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
224            {
225                oobcntbuf[i] = 0;
226            }
227           
228            //
229            // Prepare variable pool and EVS (extended variable selection/splitting) buffers
230            // (whether EVS is turned on or not):
231            // 1. detect binary variables and pre-calculate splits for them
232            // 2. detect variables with non-distinct values and exclude them from pool
233            //
234            for(i=0; i<=nvars-1; i++)
235            {
236                bufs.varpool[i] = i;
237            }
238            nvarsinpool = nvars;
239            if( useevs )
240            {
241                for(j=0; j<=nvars-1; j++)
242                {
243                    vmin = xy[0,j];
244                    vmax = vmin;
245                    for(i=0; i<=npoints-1; i++)
246                    {
247                        v = xy[i,j];
248                        vmin = Math.Min(vmin, v);
249                        vmax = Math.Max(vmax, v);
250                    }
251                    if( (double)(vmin)==(double)(vmax) )
252                    {
253                       
254                        //
255                        // exclude variable from pool
256                        //
257                        bufs.varpool[j] = bufs.varpool[nvarsinpool-1];
258                        bufs.varpool[nvarsinpool-1] = -1;
259                        nvarsinpool = nvarsinpool-1;
260                        continue;
261                    }
262                    bflag = false;
263                    for(i=0; i<=npoints-1; i++)
264                    {
265                        v = xy[i,j];
266                        if( (double)(v)!=(double)(vmin) & (double)(v)!=(double)(vmax) )
267                        {
268                            bflag = true;
269                            break;
270                        }
271                    }
272                    if( bflag )
273                    {
274                       
275                        //
276                        // non-binary variable
277                        //
278                        bufs.evsbin[j] = false;
279                    }
280                    else
281                    {
282                       
283                        //
284                        // Prepare
285                        //
286                        bufs.evsbin[j] = true;
287                        bufs.evssplits[j] = 0.5*(vmin+vmax);
288                        if( (double)(bufs.evssplits[j])<=(double)(vmin) )
289                        {
290                            bufs.evssplits[j] = vmax;
291                        }
292                    }
293                }
294            }
295           
296            //
297            // RANDOM FOREST FORMAT
298            // W[0]         -   size of array
299            // W[1]         -   version number
300            // W[2]         -   NVars
301            // W[3]         -   NClasses (1 for regression)
302            // W[4]         -   NTrees
303            // W[5]         -   trees offset
304            //
305            //
306            // TREE FORMAT
307            // W[Offs]      -   size of sub-array
308            //     node info:
309            // W[K+0]       -   variable number        (-1 for leaf mode)
310            // W[K+1]       -   threshold              (class/value for leaf node)
311            // W[K+2]       -   ">=" branch index      (absent for leaf node)
312            //
313            //
314            df.nvars = nvars;
315            df.nclasses = nclasses;
316            df.ntrees = ntrees;
317           
318            //
319            // Build forest
320            //
321            offs = 0;
322            for(i=0; i<=ntrees-1; i++)
323            {
324               
325                //
326                // Prepare sample
327                //
328                for(k=0; k<=samplesize-1; k++)
329                {
330                    j = k+AP.Math.RandomInteger(npoints-k);
331                    tmpi = permbuf[k];
332                    permbuf[k] = permbuf[j];
333                    permbuf[j] = tmpi;
334                    j = permbuf[k];
335                    for(i_=0; i_<=nvars;i_++)
336                    {
337                        xys[k,i_] = xy[j,i_];
338                    }
339                }
340               
341                //
342                // build tree, copy
343                //
344                dfbuildtree(ref xys, samplesize, nvars, nclasses, nfeatures, nvarsinpool, flags, ref bufs);
345                j = (int)Math.Round(bufs.treebuf[0]);
346                i1_ = (0) - (offs);
347                for(i_=offs; i_<=offs+j-1;i_++)
348                {
349                    df.trees[i_] = bufs.treebuf[i_+i1_];
350                }
351                lasttreeoffs = offs;
352                offs = offs+j;
353               
354                //
355                // OOB estimates
356                //
357                for(k=samplesize; k<=npoints-1; k++)
358                {
359                    for(j=0; j<=nclasses-1; j++)
360                    {
361                        y[j] = 0;
362                    }
363                    j = permbuf[k];
364                    for(i_=0; i_<=nvars-1;i_++)
365                    {
366                        x[i_] = xy[j,i_];
367                    }
368                    dfprocessinternal(ref df, lasttreeoffs, ref x, ref y);
369                    i1_ = (0) - (j*nclasses);
370                    for(i_=j*nclasses; i_<=(j+1)*nclasses-1;i_++)
371                    {
372                        oobbuf[i_] = oobbuf[i_] + y[i_+i1_];
373                    }
374                    oobcntbuf[j] = oobcntbuf[j]+1;
375                }
376            }
377            df.bufsize = offs;
378           
379            //
380            // Normalize OOB results
381            //
382            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
383            {
384                if( oobcntbuf[i]!=0 )
385                {
386                    v = (double)(1)/(double)(oobcntbuf[i]);
387                    for(i_=i*nclasses; i_<=i*nclasses+nclasses-1;i_++)
388                    {
389                        oobbuf[i_] = v*oobbuf[i_];
390                    }
391                }
392            }
393           
394            //
395            // Calculate training set estimates
396            //
397            rep.relclserror = dfrelclserror(ref df, ref xy, npoints);
398            rep.avgce = dfavgce(ref df, ref xy, npoints);
399            rep.rmserror = dfrmserror(ref df, ref xy, npoints);
400            rep.avgerror = dfavgerror(ref df, ref xy, npoints);
401            rep.avgrelerror = dfavgrelerror(ref df, ref xy, npoints);
402           
403            //
404            // Calculate OOB estimates.
405            //
406            rep.oobrelclserror = 0;
407            rep.oobavgce = 0;
408            rep.oobrmserror = 0;
409            rep.oobavgerror = 0;
410            rep.oobavgrelerror = 0;
411            oobcnt = 0;
412            oobrelcnt = 0;
413            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
414            {
415                if( oobcntbuf[i]!=0 )
416                {
417                    ooboffs = i*nclasses;
418                    if( nclasses>1 )
419                    {
420                       
421                        //
422                        // classification-specific code
423                        //
424                        k = (int)Math.Round(xy[i,nvars]);
425                        tmpi = 0;
426                        for(j=1; j<=nclasses-1; j++)
427                        {
428                            if( (double)(oobbuf[ooboffs+j])>(double)(oobbuf[ooboffs+tmpi]) )
429                            {
430                                tmpi = j;
431                            }
432                        }
433                        if( tmpi!=k )
434                        {
435                            rep.oobrelclserror = rep.oobrelclserror+1;
436                        }
437                        if( (double)(oobbuf[ooboffs+k])!=(double)(0) )
438                        {
439                            rep.oobavgce = rep.oobavgce-Math.Log(oobbuf[ooboffs+k]);
440                        }
441                        else
442                        {
443                            rep.oobavgce = rep.oobavgce-Math.Log(AP.Math.MinRealNumber);
444                        }
445                        for(j=0; j<=nclasses-1; j++)
446                        {
447                            if( j==k )
448                            {
449                                rep.oobrmserror = rep.oobrmserror+AP.Math.Sqr(oobbuf[ooboffs+j]-1);
450                                rep.oobavgerror = rep.oobavgerror+Math.Abs(oobbuf[ooboffs+j]-1);
451                                rep.oobavgrelerror = rep.oobavgrelerror+Math.Abs(oobbuf[ooboffs+j]-1);
452                                oobrelcnt = oobrelcnt+1;
453                            }
454                            else
455                            {
456                                rep.oobrmserror = rep.oobrmserror+AP.Math.Sqr(oobbuf[ooboffs+j]);
457                                rep.oobavgerror = rep.oobavgerror+Math.Abs(oobbuf[ooboffs+j]);
458                            }
459                        }
460                    }
461                    else
462                    {
463                       
464                        //
465                        // regression-specific code
466                        //
467                        rep.oobrmserror = rep.oobrmserror+AP.Math.Sqr(oobbuf[ooboffs]-xy[i,nvars]);
468                        rep.oobavgerror = rep.oobavgerror+Math.Abs(oobbuf[ooboffs]-xy[i,nvars]);
469                        if( (double)(xy[i,nvars])!=(double)(0) )
470                        {
471                            rep.oobavgrelerror = rep.oobavgrelerror+Math.Abs((oobbuf[ooboffs]-xy[i,nvars])/xy[i,nvars]);
472                            oobrelcnt = oobrelcnt+1;
473                        }
474                    }
475                   
476                    //
477                    // update OOB estimates count.
478                    //
479                    oobcnt = oobcnt+1;
480                }
481            }
482            if( oobcnt>0 )
483            {
484                rep.oobrelclserror = rep.oobrelclserror/oobcnt;
485                rep.oobavgce = rep.oobavgce/oobcnt;
486                rep.oobrmserror = Math.Sqrt(rep.oobrmserror/(oobcnt*nclasses));
487                rep.oobavgerror = rep.oobavgerror/(oobcnt*nclasses);
488                if( oobrelcnt>0 )
489                {
490                    rep.oobavgrelerror = rep.oobavgrelerror/oobrelcnt;
491                }
492            }
493        }
494
495
496        /*************************************************************************
497        Procesing
498
499        INPUT PARAMETERS:
500            DF      -   decision forest model
501            X       -   input vector,  array[0..NVars-1].
502
503        OUTPUT PARAMETERS:
504            Y       -   result. Regression estimate when solving regression  task,
505                        vector of posterior probabilities for classification task.
506                        Subroutine does not allocate memory for this vector, it is
507                        responsibility of a caller to allocate it. Array  must  be
508                        at least [0..NClasses-1].
509
510          -- ALGLIB --
511             Copyright 16.02.2009 by Bochkanov Sergey
512        *************************************************************************/
513        public static void dfprocess(ref decisionforest df,
514            ref double[] x,
515            ref double[] y)
516        {
517            int offs = 0;
518            int i = 0;
519            double v = 0;
520            int i_ = 0;
521
522           
523            //
524            // Proceed
525            //
526            offs = 0;
527            for(i=0; i<=df.nclasses-1; i++)
528            {
529                y[i] = 0;
530            }
531            for(i=0; i<=df.ntrees-1; i++)
532            {
533               
534                //
535                // Process basic tree
536                //
537                dfprocessinternal(ref df, offs, ref x, ref y);
538               
539                //
540                // Next tree
541                //
542                offs = offs+(int)Math.Round(df.trees[offs]);
543            }
544            v = (double)(1)/(double)(df.ntrees);
545            for(i_=0; i_<=df.nclasses-1;i_++)
546            {
547                y[i_] = v*y[i_];
548            }
549        }
550
551
552        /*************************************************************************
553        Relative classification error on the test set
554
555        INPUT PARAMETERS:
556            DF      -   decision forest model
557            XY      -   test set
558            NPoints -   test set size
559
560        RESULT:
561            percent of incorrectly classified cases.
562            Zero if model solves regression task.
563
564          -- ALGLIB --
565             Copyright 16.02.2009 by Bochkanov Sergey
566        *************************************************************************/
567        public static double dfrelclserror(ref decisionforest df,
568            ref double[,] xy,
569            int npoints)
570        {
571            double result = 0;
572
573            result = (double)(dfclserror(ref df, ref xy, npoints))/(double)(npoints);
574            return result;
575        }
576
577
578        /*************************************************************************
579        Average cross-entropy (in bits per element) on the test set
580
581        INPUT PARAMETERS:
582            DF      -   decision forest model
583            XY      -   test set
584            NPoints -   test set size
585
586        RESULT:
587            CrossEntropy/(NPoints*LN(2)).
588            Zero if model solves regression task.
589
590          -- ALGLIB --
591             Copyright 16.02.2009 by Bochkanov Sergey
592        *************************************************************************/
593        public static double dfavgce(ref decisionforest df,
594            ref double[,] xy,
595            int npoints)
596        {
597            double result = 0;
598            double[] x = new double[0];
599            double[] y = new double[0];
600            int i = 0;
601            int j = 0;
602            int k = 0;
603            int tmpi = 0;
604            int i_ = 0;
605
606            x = new double[df.nvars-1+1];
607            y = new double[df.nclasses-1+1];
608            result = 0;
609            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
610            {
611                for(i_=0; i_<=df.nvars-1;i_++)
612                {
613                    x[i_] = xy[i,i_];
614                }
615                dfprocess(ref df, ref x, ref y);
616                if( df.nclasses>1 )
617                {
618                   
619                    //
620                    // classification-specific code
621                    //
622                    k = (int)Math.Round(xy[i,df.nvars]);
623                    tmpi = 0;
624                    for(j=1; j<=df.nclasses-1; j++)
625                    {
626                        if( (double)(y[j])>(double)(y[tmpi]) )
627                        {
628                            tmpi = j;
629                        }
630                    }
631                    if( (double)(y[k])!=(double)(0) )
632                    {
633                        result = result-Math.Log(y[k]);
634                    }
635                    else
636                    {
637                        result = result-Math.Log(AP.Math.MinRealNumber);
638                    }
639                }
640            }
641            result = result/npoints;
642            return result;
643        }
644
645
646        /*************************************************************************
647        RMS error on the test set
648
649        INPUT PARAMETERS:
650            DF      -   decision forest model
651            XY      -   test set
652            NPoints -   test set size
653
654        RESULT:
655            root mean square error.
656            Its meaning for regression task is obvious. As for
657            classification task, RMS error means error when estimating posterior
658            probabilities.
659
660          -- ALGLIB --
661             Copyright 16.02.2009 by Bochkanov Sergey
662        *************************************************************************/
663        public static double dfrmserror(ref decisionforest df,
664            ref double[,] xy,
665            int npoints)
666        {
667            double result = 0;
668            double[] x = new double[0];
669            double[] y = new double[0];
670            int i = 0;
671            int j = 0;
672            int k = 0;
673            int tmpi = 0;
674            int i_ = 0;
675
676            x = new double[df.nvars-1+1];
677            y = new double[df.nclasses-1+1];
678            result = 0;
679            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
680            {
681                for(i_=0; i_<=df.nvars-1;i_++)
682                {
683                    x[i_] = xy[i,i_];
684                }
685                dfprocess(ref df, ref x, ref y);
686                if( df.nclasses>1 )
687                {
688                   
689                    //
690                    // classification-specific code
691                    //
692                    k = (int)Math.Round(xy[i,df.nvars]);
693                    tmpi = 0;
694                    for(j=1; j<=df.nclasses-1; j++)
695                    {
696                        if( (double)(y[j])>(double)(y[tmpi]) )
697                        {
698                            tmpi = j;
699                        }
700                    }
701                    for(j=0; j<=df.nclasses-1; j++)
702                    {
703                        if( j==k )
704                        {
705                            result = result+AP.Math.Sqr(y[j]-1);
706                        }
707                        else
708                        {
709                            result = result+AP.Math.Sqr(y[j]);
710                        }
711                    }
712                }
713                else
714                {
715                   
716                    //
717                    // regression-specific code
718                    //
719                    result = result+AP.Math.Sqr(y[0]-xy[i,df.nvars]);
720                }
721            }
722            result = Math.Sqrt(result/(npoints*df.nclasses));
723            return result;
724        }
725
726
727        /*************************************************************************
728        Average error on the test set
729
730        INPUT PARAMETERS:
731            DF      -   decision forest model
732            XY      -   test set
733            NPoints -   test set size
734
735        RESULT:
736            Its meaning for regression task is obvious. As for
737            classification task, it means average error when estimating posterior
738            probabilities.
739
740          -- ALGLIB --
741             Copyright 16.02.2009 by Bochkanov Sergey
742        *************************************************************************/
743        public static double dfavgerror(ref decisionforest df,
744            ref double[,] xy,
745            int npoints)
746        {
747            double result = 0;
748            double[] x = new double[0];
749            double[] y = new double[0];
750            int i = 0;
751            int j = 0;
752            int k = 0;
753            int i_ = 0;
754
755            x = new double[df.nvars-1+1];
756            y = new double[df.nclasses-1+1];
757            result = 0;
758            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
759            {
760                for(i_=0; i_<=df.nvars-1;i_++)
761                {
762                    x[i_] = xy[i,i_];
763                }
764                dfprocess(ref df, ref x, ref y);
765                if( df.nclasses>1 )
766                {
767                   
768                    //
769                    // classification-specific code
770                    //
771                    k = (int)Math.Round(xy[i,df.nvars]);
772                    for(j=0; j<=df.nclasses-1; j++)
773                    {
774                        if( j==k )
775                        {
776                            result = result+Math.Abs(y[j]-1);
777                        }
778                        else
779                        {
780                            result = result+Math.Abs(y[j]);
781                        }
782                    }
783                }
784                else
785                {
786                   
787                    //
788                    // regression-specific code
789                    //
790                    result = result+Math.Abs(y[0]-xy[i,df.nvars]);
791                }
792            }
793            result = result/(npoints*df.nclasses);
794            return result;
795        }
796
797
798        /*************************************************************************
799        Average relative error on the test set
800
801        INPUT PARAMETERS:
802            DF      -   decision forest model
803            XY      -   test set
804            NPoints -   test set size
805
806        RESULT:
807            Its meaning for regression task is obvious. As for
808            classification task, it means average relative error when estimating
809            posterior probability of belonging to the correct class.
810
811          -- ALGLIB --
812             Copyright 16.02.2009 by Bochkanov Sergey
813        *************************************************************************/
814        public static double dfavgrelerror(ref decisionforest df,
815            ref double[,] xy,
816            int npoints)
817        {
818            double result = 0;
819            double[] x = new double[0];
820            double[] y = new double[0];
821            int relcnt = 0;
822            int i = 0;
823            int j = 0;
824            int k = 0;
825            int i_ = 0;
826
827            x = new double[df.nvars-1+1];
828            y = new double[df.nclasses-1+1];
829            result = 0;
830            relcnt = 0;
831            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
832            {
833                for(i_=0; i_<=df.nvars-1;i_++)
834                {
835                    x[i_] = xy[i,i_];
836                }
837                dfprocess(ref df, ref x, ref y);
838                if( df.nclasses>1 )
839                {
840                   
841                    //
842                    // classification-specific code
843                    //
844                    k = (int)Math.Round(xy[i,df.nvars]);
845                    for(j=0; j<=df.nclasses-1; j++)
846                    {
847                        if( j==k )
848                        {
849                            result = result+Math.Abs(y[j]-1);
850                            relcnt = relcnt+1;
851                        }
852                    }
853                }
854                else
855                {
856                   
857                    //
858                    // regression-specific code
859                    //
860                    if( (double)(xy[i,df.nvars])!=(double)(0) )
861                    {
862                        result = result+Math.Abs((y[0]-xy[i,df.nvars])/xy[i,df.nvars]);
863                        relcnt = relcnt+1;
864                    }
865                }
866            }
867            if( relcnt>0 )
868            {
869                result = result/relcnt;
870            }
871            return result;
872        }
873
874
875        /*************************************************************************
876        Copying of DecisionForest strucure
877
878        INPUT PARAMETERS:
879            DF1 -   original
880
881        OUTPUT PARAMETERS:
882            DF2 -   copy
883
884          -- ALGLIB --
885             Copyright 13.02.2009 by Bochkanov Sergey
886        *************************************************************************/
887        public static void dfcopy(ref decisionforest df1,
888            ref decisionforest df2)
889        {
890            int i_ = 0;
891
892            df2.nvars = df1.nvars;
893            df2.nclasses = df1.nclasses;
894            df2.ntrees = df1.ntrees;
895            df2.bufsize = df1.bufsize;
896            df2.trees = new double[df1.bufsize-1+1];
897            for(i_=0; i_<=df1.bufsize-1;i_++)
898            {
899                df2.trees[i_] = df1.trees[i_];
900            }
901        }
902
903
904        /*************************************************************************
905        Serialization of DecisionForest strucure
906
907        INPUT PARAMETERS:
908            DF      -   original
909
910        OUTPUT PARAMETERS:
911            RA      -   array of real numbers which stores decision forest,
912                        array[0..RLen-1]
913            RLen    -   RA lenght
914
915          -- ALGLIB --
916             Copyright 13.02.2009 by Bochkanov Sergey
917        *************************************************************************/
918        public static void dfserialize(ref decisionforest df,
919            ref double[] ra,
920            ref int rlen)
921        {
922            int i_ = 0;
923            int i1_ = 0;
924
925            ra = new double[df.bufsize+5-1+1];
926            ra[0] = dfvnum;
927            ra[1] = df.nvars;
928            ra[2] = df.nclasses;
929            ra[3] = df.ntrees;
930            ra[4] = df.bufsize;
931            i1_ = (0) - (5);
932            for(i_=5; i_<=5+df.bufsize-1;i_++)
933            {
934                ra[i_] = df.trees[i_+i1_];
935            }
936            rlen = 5+df.bufsize;
937        }
938
939
940        /*************************************************************************
941        Unserialization of DecisionForest strucure
942
943        INPUT PARAMETERS:
944            RA      -   real array which stores decision forest
945
946        OUTPUT PARAMETERS:
947            DF      -   restored structure
948
949          -- ALGLIB --
950             Copyright 13.02.2009 by Bochkanov Sergey
951        *************************************************************************/
952        public static void dfunserialize(ref double[] ra,
953            ref decisionforest df)
954        {
955            int i_ = 0;
956            int i1_ = 0;
957
958            System.Diagnostics.Debug.Assert((int)Math.Round(ra[0])==dfvnum, "DFUnserialize: incorrect array!");
959            df.nvars = (int)Math.Round(ra[1]);
960            df.nclasses = (int)Math.Round(ra[2]);
961            df.ntrees = (int)Math.Round(ra[3]);
962            df.bufsize = (int)Math.Round(ra[4]);
963            df.trees = new double[df.bufsize-1+1];
964            i1_ = (5) - (0);
965            for(i_=0; i_<=df.bufsize-1;i_++)
966            {
967                df.trees[i_] = ra[i_+i1_];
968            }
969        }
970
971
972        /*************************************************************************
973        Classification error
974        *************************************************************************/
975        private static int dfclserror(ref decisionforest df,
976            ref double[,] xy,
977            int npoints)
978        {
979            int result = 0;
980            double[] x = new double[0];
981            double[] y = new double[0];
982            int i = 0;
983            int j = 0;
984            int k = 0;
985            int tmpi = 0;
986            int i_ = 0;
987
988            if( df.nclasses<=1 )
989            {
990                result = 0;
991                return result;
992            }
993            x = new double[df.nvars-1+1];
994            y = new double[df.nclasses-1+1];
995            result = 0;
996            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
997            {
998                for(i_=0; i_<=df.nvars-1;i_++)
999                {
1000                    x[i_] = xy[i,i_];
1001                }
1002                dfprocess(ref df, ref x, ref y);
1003                k = (int)Math.Round(xy[i,df.nvars]);
1004                tmpi = 0;
1005                for(j=1; j<=df.nclasses-1; j++)
1006                {
1007                    if( (double)(y[j])>(double)(y[tmpi]) )
1008                    {
1009                        tmpi = j;
1010                    }
1011                }
1012                if( tmpi!=k )
1013                {
1014                    result = result+1;
1015                }
1016            }
1017            return result;
1018        }
1019
1020
1021        /*************************************************************************
1022        Internal subroutine for processing one decision tree starting at Offs
1023        *************************************************************************/
1024        private static void dfprocessinternal(ref decisionforest df,
1025            int offs,
1026            ref double[] x,
1027            ref double[] y)
1028        {
1029            int i = 0;
1030            int k = 0;
1031            int idx = 0;
1032
1033           
1034            //
1035            // Set pointer to the root
1036            //
1037            k = offs+1;
1038           
1039            //
1040            // Navigate through the tree
1041            //
1042            while( true )
1043            {
1044                if( (double)(df.trees[k])==(double)(-1) )
1045                {
1046                    if( df.nclasses==1 )
1047                    {
1048                        y[0] = y[0]+df.trees[k+1];
1049                    }
1050                    else
1051                    {
1052                        idx = (int)Math.Round(df.trees[k+1]);
1053                        y[idx] = y[idx]+1;
1054                    }
1055                    break;
1056                }
1057                if( (double)(x[(int)Math.Round(df.trees[k])])<(double)(df.trees[k+1]) )
1058                {
1059                    k = k+innernodewidth;
1060                }
1061                else
1062                {
1063                    k = offs+(int)Math.Round(df.trees[k+2]);
1064                }
1065            }
1066        }
1067
1068
1069        /*************************************************************************
1070        Builds one decision tree. Just a wrapper for the DFBuildTreeRec.
1071        *************************************************************************/
1072        private static void dfbuildtree(ref double[,] xy,
1073            int npoints,
1074            int nvars,
1075            int nclasses,
1076            int nfeatures,
1077            int nvarsinpool,
1078            int flags,
1079            ref dfinternalbuffers bufs)
1080        {
1081            int numprocessed = 0;
1082            int i = 0;
1083
1084            System.Diagnostics.Debug.Assert(npoints>0);
1085           
1086            //
1087            // Prepare IdxBuf. It stores indices of the training set elements.
1088            // When training set is being split, contents of IdxBuf is
1089            // correspondingly reordered so we can know which elements belong
1090            // to which branch of decision tree.
1091            //
1092            for(i=0; i<=npoints-1; i++)
1093            {
1094                bufs.idxbuf[i] = i;
1095            }
1096           
1097            //
1098            // Recursive procedure
1099            //
1100            numprocessed = 1;
1101            dfbuildtreerec(ref xy, npoints, nvars, nclasses, nfeatures, nvarsinpool, flags, ref numprocessed, 0, npoints-1, ref bufs);
1102            bufs.treebuf[0] = numprocessed;
1103        }
1104
1105
1106        /*************************************************************************
1107        Builds one decision tree (internal recursive subroutine)
1108
1109        Parameters:
1110            TreeBuf     -   large enough array, at least TreeSize
1111            IdxBuf      -   at least NPoints elements
1112            TmpBufR     -   at least NPoints
1113            TmpBufR2    -   at least NPoints
1114            TmpBufI     -   at least NPoints
1115            TmpBufI2    -   at least NPoints+1
1116        *************************************************************************/
1117        private static void dfbuildtreerec(ref double[,] xy,
1118            int npoints,
1119            int nvars,
1120            int nclasses,
1121            int nfeatures,
1122            int nvarsinpool,
1123            int flags,
1124            ref int numprocessed,
1125            int idx1,
1126            int idx2,
1127            ref dfinternalbuffers bufs)
1128        {
1129            int i = 0;
1130            int j = 0;
1131            int k = 0;
1132            bool bflag = new bool();
1133            int offs = 0;
1134            int i1 = 0;
1135            int i2 = 0;
1136            int lsize = 0;
1137            int info = 0;
1138            double sl = 0;
1139            double sr = 0;
1140            double w = 0;
1141            int idxbest = 0;
1142            double ebest = 0;
1143            double tbest = 0;
1144            int varcur = 0;
1145            double s = 0;
1146            double v = 0;
1147            double v1 = 0;
1148            double v2 = 0;
1149            int nbuf = 0;
1150            double threshold = 0;
1151            int oldnp = 0;
1152            double e = 0;
1153            double currms = 0;
1154            double curcvrms = 0;
1155            bool useevs = new bool();
1156
1157            System.Diagnostics.Debug.Assert(npoints>0);
1158            System.Diagnostics.Debug.Assert(idx2>=idx1);
1159            useevs = flags/dfuseevs%2!=0;
1160           
1161            //
1162            // Leaf node
1163            //
1164            if( idx2==idx1 )
1165            {
1166                bufs.treebuf[numprocessed] = -1;
1167                bufs.treebuf[numprocessed+1] = xy[bufs.idxbuf[idx1],nvars];
1168                numprocessed = numprocessed+leafnodewidth;
1169                return;
1170            }
1171           
1172            //
1173            // Non-leaf node.
1174            // Select random variable, prepare split:
1175            // 1. prepare default solution - no splitting, class at random
1176            // 2. investigate possible splits, compare with default/best
1177            //
1178            idxbest = -1;
1179            if( nclasses>1 )
1180            {
1181               
1182                //
1183                // default solution for classification
1184                //
1185                for(i=0; i<=nclasses-1; i++)
1186                {
1187                    bufs.classibuf[i] = 0;
1188                }
1189                s = idx2-idx1+1;
1190                for(i=idx1; i<=idx2; i++)
1191                {
1192                    j = (int)Math.Round(xy[bufs.idxbuf[i],nvars]);
1193                    bufs.classibuf[j] = bufs.classibuf[j]+1;
1194                }
1195                ebest = 0;
1196                for(i=0; i<=nclasses-1; i++)
1197                {
1198                    ebest = ebest+bufs.classibuf[i]*AP.Math.Sqr(1-bufs.classibuf[i]/s)+(s-bufs.classibuf[i])*AP.Math.Sqr(bufs.classibuf[i]/s);
1199                }
1200                ebest = Math.Sqrt(ebest/(nclasses*(idx2-idx1+1)));
1201            }
1202            else
1203            {
1204               
1205                //
1206                // default solution for regression
1207                //
1208                v = 0;
1209                for(i=idx1; i<=idx2; i++)
1210                {
1211                    v = v+xy[bufs.idxbuf[i],nvars];
1212                }
1213                v = v/(idx2-idx1+1);
1214                ebest = 0;
1215                for(i=idx1; i<=idx2; i++)
1216                {
1217                    ebest = ebest+AP.Math.Sqr(xy[bufs.idxbuf[i],nvars]-v);
1218                }
1219                ebest = Math.Sqrt(ebest/(idx2-idx1+1));
1220            }
1221            i = 0;
1222            while( i<=Math.Min(nfeatures, nvarsinpool)-1 )
1223            {
1224               
1225                //
1226                // select variables from pool
1227                //
1228                j = i+AP.Math.RandomInteger(nvarsinpool-i);
1229                k = bufs.varpool[i];
1230                bufs.varpool[i] = bufs.varpool[j];
1231                bufs.varpool[j] = k;
1232                varcur = bufs.varpool[i];
1233               
1234                //
1235                // load variable values to working array
1236                //
1237                // apply EVS preprocessing: if all variable values are same,
1238                // variable is excluded from pool.
1239                //
1240                // This is necessary for binary pre-splits (see later) to work.
1241                //
1242                for(j=idx1; j<=idx2; j++)
1243                {
1244                    bufs.tmpbufr[j-idx1] = xy[bufs.idxbuf[j],varcur];
1245                }
1246                if( useevs )
1247                {
1248                    bflag = false;
1249                    v = bufs.tmpbufr[0];
1250                    for(j=0; j<=idx2-idx1; j++)
1251                    {
1252                        if( (double)(bufs.tmpbufr[j])!=(double)(v) )
1253                        {
1254                            bflag = true;
1255                            break;
1256                        }
1257                    }
1258                    if( !bflag )
1259                    {
1260                       
1261                        //
1262                        // exclude variable from pool,
1263                        // go to the next iteration.
1264                        // I is not increased.
1265                        //
1266                        k = bufs.varpool[i];
1267                        bufs.varpool[i] = bufs.varpool[nvarsinpool-1];
1268                        bufs.varpool[nvarsinpool-1] = k;
1269                        nvarsinpool = nvarsinpool-1;
1270                        continue;
1271                    }
1272                }
1273               
1274                //
1275                // load labels to working array
1276                //
1277                if( nclasses>1 )
1278                {
1279                    for(j=idx1; j<=idx2; j++)
1280                    {
1281                        bufs.tmpbufi[j-idx1] = (int)Math.Round(xy[bufs.idxbuf[j],nvars]);
1282                    }
1283                }
1284                else
1285                {
1286                    for(j=idx1; j<=idx2; j++)
1287                    {
1288                        bufs.tmpbufr2[j-idx1] = xy[bufs.idxbuf[j],nvars];
1289                    }
1290                }
1291               
1292                //
1293                // calculate split
1294                //
1295                if( useevs & bufs.evsbin[varcur] )
1296                {
1297                   
1298                    //
1299                    // Pre-calculated splits for binary variables.
1300                    // Threshold is already known, just calculate RMS error
1301                    //
1302                    threshold = bufs.evssplits[varcur];
1303                    if( nclasses>1 )
1304                    {
1305                       
1306                        //
1307                        // classification-specific code
1308                        //
1309                        for(j=0; j<=2*nclasses-1; j++)
1310                        {
1311                            bufs.classibuf[j] = 0;
1312                        }
1313                        sl = 0;
1314                        sr = 0;
1315                        for(j=0; j<=idx2-idx1; j++)
1316                        {
1317                            k = bufs.tmpbufi[j];
1318                            if( (double)(bufs.tmpbufr[j])<(double)(threshold) )
1319                            {
1320                                bufs.classibuf[k] = bufs.classibuf[k]+1;
1321                                sl = sl+1;
1322                            }
1323                            else
1324                            {
1325                                bufs.classibuf[k+nclasses] = bufs.classibuf[k+nclasses]+1;
1326                                sr = sr+1;
1327                            }
1328                        }
1329                        System.Diagnostics.Debug.Assert((double)(sl)!=(double)(0) & (double)(sr)!=(double)(0), "DFBuildTreeRec: something strange!");
1330                        currms = 0;
1331                        for(j=0; j<=nclasses-1; j++)
1332                        {
1333                            w = bufs.classibuf[j];
1334                            currms = currms+w*AP.Math.Sqr(w/sl-1);
1335                            currms = currms+(sl-w)*AP.Math.Sqr(w/sl);
1336                            w = bufs.classibuf[nclasses+j];
1337                            currms = currms+w*AP.Math.Sqr(w/sr-1);
1338                            currms = currms+(sr-w)*AP.Math.Sqr(w/sr);
1339                        }
1340                        currms = Math.Sqrt(currms/(nclasses*(idx2-idx1+1)));
1341                    }
1342                    else
1343                    {
1344                       
1345                        //
1346                        // regression-specific code
1347                        //
1348                        sl = 0;
1349                        sr = 0;
1350                        v1 = 0;
1351                        v2 = 0;
1352                        for(j=0; j<=idx2-idx1; j++)
1353                        {
1354                            if( (double)(bufs.tmpbufr[j])<(double)(threshold) )
1355                            {
1356                                v1 = v1+bufs.tmpbufr2[j];
1357                                sl = sl+1;
1358                            }
1359                            else
1360                            {
1361                                v2 = v2+bufs.tmpbufr2[j];
1362                                sr = sr+1;
1363                            }
1364                        }
1365                        System.Diagnostics.Debug.Assert((double)(sl)!=(double)(0) & (double)(sr)!=(double)(0), "DFBuildTreeRec: something strange!");
1366                        v1 = v1/sl;
1367                        v2 = v2/sr;
1368                        currms = 0;
1369                        for(j=0; j<=idx2-idx1; j++)
1370                        {
1371                            if( (double)(bufs.tmpbufr[j])<(double)(threshold) )
1372                            {
1373                                currms = currms+AP.Math.Sqr(v1-bufs.tmpbufr2[j]);
1374                            }
1375                            else
1376                            {
1377                                currms = currms+AP.Math.Sqr(v2-bufs.tmpbufr2[j]);
1378                            }
1379                        }
1380                        currms = Math.Sqrt(currms/(idx2-idx1+1));
1381                    }
1382                    info = 1;
1383                }
1384                else
1385                {
1386                   
1387                    //
1388                    // Generic splits
1389                    //
1390                    if( nclasses>1 )
1391                    {
1392                        dfsplitc(ref bufs.tmpbufr, ref bufs.tmpbufi, ref bufs.classibuf, idx2-idx1+1, nclasses, dfusestrongsplits, ref info, ref threshold, ref currms);
1393                    }
1394                    else
1395                    {
1396                        dfsplitr(ref bufs.tmpbufr, ref bufs.tmpbufr2, idx2-idx1+1, dfusestrongsplits, ref info, ref threshold, ref currms);
1397                    }
1398                }
1399                if( info>0 )
1400                {
1401                    if( (double)(currms)<=(double)(ebest) )
1402                    {
1403                        ebest = currms;
1404                        idxbest = varcur;
1405                        tbest = threshold;
1406                    }
1407                }
1408               
1409                //
1410                // Next iteration
1411                //
1412                i = i+1;
1413            }
1414           
1415            //
1416            // to split or not to split
1417            //
1418            if( idxbest<0 )
1419            {
1420               
1421                //
1422                // All values are same, cannot split.
1423                //
1424                bufs.treebuf[numprocessed] = -1;
1425                if( nclasses>1 )
1426                {
1427                   
1428                    //
1429                    // Select random class label (randomness allows us to
1430                    // approximate distribution of the classes)
1431                    //
1432                    bufs.treebuf[numprocessed+1] = (int)Math.Round(xy[bufs.idxbuf[idx1+AP.Math.RandomInteger(idx2-idx1+1)],nvars]);
1433                }
1434                else
1435                {
1436                   
1437                    //
1438                    // Select average (for regression task).
1439                    //
1440                    v = 0;
1441                    for(i=idx1; i<=idx2; i++)
1442                    {
1443                        v = v+xy[bufs.idxbuf[i],nvars]/(idx2-idx1+1);
1444                    }
1445                    bufs.treebuf[numprocessed+1] = v;
1446                }
1447                numprocessed = numprocessed+leafnodewidth;
1448            }
1449            else
1450            {
1451               
1452                //
1453                // we can split
1454                //
1455                bufs.treebuf[numprocessed] = idxbest;
1456                bufs.treebuf[numprocessed+1] = tbest;
1457                i1 = idx1;
1458                i2 = idx2;
1459                while( i1<=i2 )
1460                {
1461                   
1462                    //
1463                    // Reorder indices so that left partition is in [Idx1..I1-1],
1464                    // and right partition is in [I2+1..Idx2]
1465                    //
1466                    if( (double)(xy[bufs.idxbuf[i1],idxbest])<(double)(tbest) )
1467                    {
1468                        i1 = i1+1;
1469                        continue;
1470                    }
1471                    if( (double)(xy[bufs.idxbuf[i2],idxbest])>=(double)(tbest) )
1472                    {
1473                        i2 = i2-1;
1474                        continue;
1475                    }
1476                    j = bufs.idxbuf[i1];
1477                    bufs.idxbuf[i1] = bufs.idxbuf[i2];
1478                    bufs.idxbuf[i2] = j;
1479                    i1 = i1+1;
1480                    i2 = i2-1;
1481                }
1482                oldnp = numprocessed;
1483                numprocessed = numprocessed+innernodewidth;
1484                dfbuildtreerec(ref xy, npoints, nvars, nclasses, nfeatures, nvarsinpool, flags, ref numprocessed, idx1, i1-1, ref bufs);
1485                bufs.treebuf[oldnp+2] = numprocessed;
1486                dfbuildtreerec(ref xy, npoints, nvars, nclasses, nfeatures, nvarsinpool, flags, ref numprocessed, i2+1, idx2, ref bufs);
1487            }
1488        }
1489
1490
1491        /*************************************************************************
1492        Makes weak split on attribute
1493        *************************************************************************/
1494        private static void dfweakspliti(ref double[] x,
1495            ref int[] y,
1496            int n,
1497            int nclasses,
1498            ref int info,
1499            ref double threshold,
1500            ref double e)
1501        {
1502            int i = 0;
1503            int neq = 0;
1504            int nless = 0;
1505            int ngreater = 0;
1506
1507            tsort.tagsortfasti(ref x, ref y, n);
1508            if( n%2==1 )
1509            {
1510               
1511                //
1512                // odd number of elements
1513                //
1514                threshold = x[n/2];
1515            }
1516            else
1517            {
1518               
1519                //
1520                // even number of elements.
1521                //
1522                // if two closest to the middle of the array are equal,
1523                // we will select one of them (to avoid possible problems with
1524                // floating point errors).
1525                // we will select halfsum otherwise.
1526                //
1527                if( (double)(x[n/2-1])==(double)(x[n/2]) )
1528                {
1529                    threshold = x[n/2-1];
1530                }
1531                else
1532                {
1533                    threshold = 0.5*(x[n/2-1]+x[n/2]);
1534                }
1535            }
1536            neq = 0;
1537            nless = 0;
1538            ngreater = 0;
1539            for(i=0; i<=n-1; i++)
1540            {
1541                if( (double)(x[i])<(double)(threshold) )
1542                {
1543                    nless = nless+1;
1544                }
1545                if( (double)(x[i])==(double)(threshold) )
1546                {
1547                    neq = neq+1;
1548                }
1549                if( (double)(x[i])>(double)(threshold) )
1550                {
1551                    ngreater = ngreater+1;
1552                }
1553            }
1554            if( nless==0 & ngreater==0 )
1555            {
1556                info = -3;
1557            }
1558            else
1559            {
1560                if( neq!=0 )
1561                {
1562                    if( nless<ngreater )
1563                    {
1564                        threshold = 0.5*(x[nless+neq-1]+x[nless+neq]);
1565                    }
1566                    else
1567                    {
1568                        threshold = 0.5*(x[nless-1]+x[nless]);
1569                    }
1570                }
1571                info = 1;
1572                e = 0;
1573            }
1574        }
1575
1576
1577        /*************************************************************************
1578        Makes split on attribute
1579        *************************************************************************/
1580        private static void dfsplitc(ref double[] x,
1581            ref int[] c,
1582            ref int[] cntbuf,
1583            int n,
1584            int nc,
1585            int flags,
1586            ref int info,
1587            ref double threshold,
1588            ref double e)
1589        {
1590            int i = 0;
1591            int neq = 0;
1592            int nless = 0;
1593            int ngreater = 0;
1594            int q = 0;
1595            int qmin = 0;
1596            int qmax = 0;
1597            int qcnt = 0;
1598            double cursplit = 0;
1599            int nleft = 0;
1600            double v = 0;
1601            double cure = 0;
1602            double w = 0;
1603            double sl = 0;
1604            double sr = 0;
1605
1606            tsort.tagsortfasti(ref x, ref c, n);
1607            e = AP.Math.MaxRealNumber;
1608            threshold = 0.5*(x[0]+x[n-1]);
1609            info = -3;
1610            if( flags/dfusestrongsplits%2==0 )
1611            {
1612               
1613                //
1614                // weak splits, split at half
1615                //
1616                qcnt = 2;
1617                qmin = 1;
1618                qmax = 1;
1619            }
1620            else
1621            {
1622               
1623                //
1624                // strong splits: choose best quartile
1625                //
1626                qcnt = 4;
1627                qmin = 1;
1628                qmax = 3;
1629            }
1630            for(q=qmin; q<=qmax; q++)
1631            {
1632                cursplit = x[n*q/qcnt];
1633                neq = 0;
1634                nless = 0;
1635                ngreater = 0;
1636                for(i=0; i<=n-1; i++)
1637                {
1638                    if( (double)(x[i])<(double)(cursplit) )
1639                    {
1640                        nless = nless+1;
1641                    }
1642                    if( (double)(x[i])==(double)(cursplit) )
1643                    {
1644                        neq = neq+1;
1645                    }
1646                    if( (double)(x[i])>(double)(cursplit) )
1647                    {
1648                        ngreater = ngreater+1;
1649                    }
1650                }
1651                System.Diagnostics.Debug.Assert(neq!=0, "DFSplitR: NEq=0, something strange!!!");
1652                if( nless!=0 | ngreater!=0 )
1653                {
1654                   
1655                    //
1656                    // set threshold between two partitions, with
1657                    // some tweaking to avoid problems with floating point
1658                    // arithmetics.
1659                    //
1660                    // The problem is that when you calculates C = 0.5*(A+B) there
1661                    // can be no C which lies strictly between A and B (for example,
1662                    // there is no floating point number which is
1663                    // greater than 1 and less than 1+eps). In such situations
1664                    // we choose right side as theshold (remember that
1665                    // points which lie on threshold falls to the right side).
1666                    //
1667                    if( nless<ngreater )
1668                    {
1669                        cursplit = 0.5*(x[nless+neq-1]+x[nless+neq]);
1670                        nleft = nless+neq;
1671                        if( (double)(cursplit)<=(double)(x[nless+neq-1]) )
1672                        {
1673                            cursplit = x[nless+neq];
1674                        }
1675                    }
1676                    else
1677                    {
1678                        cursplit = 0.5*(x[nless-1]+x[nless]);
1679                        nleft = nless;
1680                        if( (double)(cursplit)<=(double)(x[nless-1]) )
1681                        {
1682                            cursplit = x[nless];
1683                        }
1684                    }
1685                    info = 1;
1686                    cure = 0;
1687                    for(i=0; i<=2*nc-1; i++)
1688                    {
1689                        cntbuf[i] = 0;
1690                    }
1691                    for(i=0; i<=nleft-1; i++)
1692                    {
1693                        cntbuf[c[i]] = cntbuf[c[i]]+1;
1694                    }
1695                    for(i=nleft; i<=n-1; i++)
1696                    {
1697                        cntbuf[nc+c[i]] = cntbuf[nc+c[i]]+1;
1698                    }
1699                    sl = nleft;
1700                    sr = n-nleft;
1701                    v = 0;
1702                    for(i=0; i<=nc-1; i++)
1703                    {
1704                        w = cntbuf[i];
1705                        v = v+w*AP.Math.Sqr(w/sl-1);
1706                        v = v+(sl-w)*AP.Math.Sqr(w/sl);
1707                        w = cntbuf[nc+i];
1708                        v = v+w*AP.Math.Sqr(w/sr-1);
1709                        v = v+(sr-w)*AP.Math.Sqr(w/sr);
1710                    }
1711                    cure = Math.Sqrt(v/(nc*n));
1712                    if( (double)(cure)<(double)(e) )
1713                    {
1714                        threshold = cursplit;
1715                        e = cure;
1716                    }
1717                }
1718            }
1719        }
1720
1721
1722        /*************************************************************************
1723        Makes split on attribute
1724        *************************************************************************/
1725        private static void dfsplitr(ref double[] x,
1726            ref double[] y,
1727            int n,
1728            int flags,
1729            ref int info,
1730            ref double threshold,
1731            ref double e)
1732        {
1733            int i = 0;
1734            int neq = 0;
1735            int nless = 0;
1736            int ngreater = 0;
1737            int q = 0;
1738            int qmin = 0;
1739            int qmax = 0;
1740            int qcnt = 0;
1741            double cursplit = 0;
1742            int nleft = 0;
1743            double v = 0;
1744            double cure = 0;
1745
1746            tsort.tagsortfastr(ref x, ref y, n);
1747            e = AP.Math.MaxRealNumber;
1748            threshold = 0.5*(x[0]+x[n-1]);
1749            info = -3;
1750            if( flags/dfusestrongsplits%2==0 )
1751            {
1752               
1753                //
1754                // weak splits, split at half
1755                //
1756                qcnt = 2;
1757                qmin = 1;
1758                qmax = 1;
1759            }
1760            else
1761            {
1762               
1763                //
1764                // strong splits: choose best quartile
1765                //
1766                qcnt = 4;
1767                qmin = 1;
1768                qmax = 3;
1769            }
1770            for(q=qmin; q<=qmax; q++)
1771            {
1772                cursplit = x[n*q/qcnt];
1773                neq = 0;
1774                nless = 0;
1775                ngreater = 0;
1776                for(i=0; i<=n-1; i++)
1777                {
1778                    if( (double)(x[i])<(double)(cursplit) )
1779                    {
1780                        nless = nless+1;
1781                    }
1782                    if( (double)(x[i])==(double)(cursplit) )
1783                    {
1784                        neq = neq+1;
1785                    }
1786                    if( (double)(x[i])>(double)(cursplit) )
1787                    {
1788                        ngreater = ngreater+1;
1789                    }
1790                }
1791                System.Diagnostics.Debug.Assert(neq!=0, "DFSplitR: NEq=0, something strange!!!");
1792                if( nless!=0 | ngreater!=0 )
1793                {
1794                   
1795                    //
1796                    // set threshold between two partitions, with
1797                    // some tweaking to avoid problems with floating point
1798                    // arithmetics.
1799                    //
1800                    // The problem is that when you calculates C = 0.5*(A+B) there
1801                    // can be no C which lies strictly between A and B (for example,
1802                    // there is no floating point number which is
1803                    // greater than 1 and less than 1+eps). In such situations
1804                    // we choose right side as theshold (remember that
1805                    // points which lie on threshold falls to the right side).
1806                    //
1807                    if( nless<ngreater )
1808                    {
1809                        cursplit = 0.5*(x[nless+neq-1]+x[nless+neq]);
1810                        nleft = nless+neq;
1811                        if( (double)(cursplit)<=(double)(x[nless+neq-1]) )
1812                        {
1813                            cursplit = x[nless+neq];
1814                        }
1815                    }
1816                    else
1817                    {
1818                        cursplit = 0.5*(x[nless-1]+x[nless]);
1819                        nleft = nless;
1820                        if( (double)(cursplit)<=(double)(x[nless-1]) )
1821                        {
1822                            cursplit = x[nless];
1823                        }
1824                    }
1825                    info = 1;
1826                    cure = 0;
1827                    v = 0;
1828                    for(i=0; i<=nleft-1; i++)
1829                    {
1830                        v = v+y[i];
1831                    }
1832                    v = v/nleft;
1833                    for(i=0; i<=nleft-1; i++)
1834                    {
1835                        cure = cure+AP.Math.Sqr(y[i]-v);
1836                    }
1837                    v = 0;
1838                    for(i=nleft; i<=n-1; i++)
1839                    {
1840                        v = v+y[i];
1841                    }
1842                    v = v/(n-nleft);
1843                    for(i=nleft; i<=n-1; i++)
1844                    {
1845                        cure = cure+AP.Math.Sqr(y[i]-v);
1846                    }
1847                    cure = Math.Sqrt(cure/n);
1848                    if( (double)(cure)<(double)(e) )
1849                    {
1850                        threshold = cursplit;
1851                        e = cure;
1852                    }
1853                }
1854            }
1855        }
1856    }
1857}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.