Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: branches/3076_IA_evaluators_analyzers/HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic.Regression/3.4/SymbolicRegressionConstraintAnalyzer.cs @ 17636

Last change on this file since 17636 was 17636, checked in by chaider, 4 years ago

#3076 Changed variable ranges to be readonly

File size: 6.5 KB
Line 
1using System;
2using System.Collections.Generic;
3using System.Linq;
4using HEAL.Attic;
5using HeuristicLab.Analysis;
6using HeuristicLab.Common;
7using HeuristicLab.Core;
8using HeuristicLab.Encodings.SymbolicExpressionTreeEncoding;
9using HeuristicLab.Optimization;
10using HeuristicLab.Parameters;
11
12namespace HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic.Regression {
13  [StorableType("4318C6BD-E0A1-45FE-AC30-96E7F73B51FB")]
14  public class SymbolicRegressionConstraintAnalyzer : SymbolicDataAnalysisAnalyzer, ISymbolicExpressionTreeAnalyzer {
15    private const string ConstraintViolationsResultName   = "Constraint Violations";
16    private const string ProblemDataParameterName         = "ProblemData";
17    private const string ConstraintViolationParameterName = "ConstraintViolations";
18
19    #region parameter properties
20
21    public ILookupParameter<IRegressionProblemData> RegressionProblemDataParameter =>
22      (ILookupParameter<IRegressionProblemData>) Parameters[ProblemDataParameterName];
23
24    public IResultParameter<DataTable> ConstraintViolationParameter =>
25      (IResultParameter<DataTable>) Parameters[ConstraintViolationParameterName];
26
27    #endregion
28
29    public override bool EnabledByDefault => false;
30
31    [StorableConstructor]
32    protected SymbolicRegressionConstraintAnalyzer(StorableConstructorFlag _) : base(_) { }
33
34    protected SymbolicRegressionConstraintAnalyzer(SymbolicRegressionConstraintAnalyzer original, Cloner cloner) :
35      base(original, cloner) { }
36
37    public override IDeepCloneable Clone(Cloner cloner) {
38      return new SymbolicRegressionConstraintAnalyzer(this, cloner);
39    }
40
41    public SymbolicRegressionConstraintAnalyzer() {
42      Parameters.Add(new LookupParameter<IRegressionProblemData>(ProblemDataParameterName,
43                                                                 "The problem data of the symbolic data analysis problem."));
44      Parameters.Add(new ResultParameter<DataTable>(ConstraintViolationParameterName,
45                                                    "Shows the number of constraint violations!"));
46      ConstraintViolationParameter.DefaultValue = new DataTable(ConstraintViolationParameterName) {
47                                                                                                    VisualProperties = {
48                                                                                                                         XAxisTitle
49                                                                                                                           = "Generations",
50                                                                                                                         YAxisTitle
51                                                                                                                           = "Constraint Violations"
52                                                                                                                       }
53                                                                                                  };
54    }
55
56    [StorableHook(HookType.AfterDeserialization)]
57    private void AfterDeserialization() { }
58
59    public override IOperation Apply() {
60      var problemData = RegressionProblemDataParameter.ActualValue;
61      var trees       = SymbolicExpressionTreeParameter.ActualValue;
62
63      var results        = ResultCollectionParameter.ActualValue;
64      var constraints    = problemData.IntervalConstraints.EnabledConstraints;
65      var variableRanges = problemData.VariableRanges.GetReadonlyDictionary();
66      var newDataTable   = ConstraintViolationParameter.ActualValue;
67
68      if (newDataTable.Rows.Count == 0)
69        foreach (var constraint in constraints)
70          newDataTable.Rows.Add(new DataRow(constraint.Expression));
71
72      var interpreter = new IntervalInterpreter();
73      foreach (var constraint in constraints) {
74        var violations = trees.Select(tree => ConstraintSatisfied(constraint, interpreter, variableRanges, tree))
75                              .Count(satisfied => !satisfied);
76        newDataTable.Rows[constraint.Expression].Values.Add(violations);
77      }
78
79      return base.Apply();
80    }
81
82    public static bool ConstraintSatisfied(IntervalConstraint            constraint,
83                                           IntervalInterpreter           intervalInterpreter,
84                                           IReadOnlyDictionary<string, Interval> variableRanges,
85                                           ISymbolicExpressionTree       solution) {
86      if (constraint.Variable != null && !variableRanges.ContainsKey(constraint.Variable))
87        throw new
88          ArgumentException($"The given variable {constraint.Variable} in the constraint does not exists in the model.",
89                            nameof(IntervalConstraintsParser));
90
91      Interval resultInterval;
92
93      if (!constraint.IsDerivative) {
94        resultInterval = intervalInterpreter.GetSymbolicExpressionTreeInterval(solution, variableRanges);
95      }
96      else {
97        var tree = solution;
98        for (var i = 0; i < constraint.NumberOfDerivations; ++i) {
99          if (!IntervalInterpreter.IsCompatible(tree) || !DerivativeCalculator.IsCompatible(tree))
100            throw new ArgumentException("Cube, Root, Power Symbols are not supported.");
101          tree = DerivativeCalculator.Derive(tree, constraint.Variable);
102        }
103
104        resultInterval = intervalInterpreter.GetSymbolicExpressionTreeInterval(tree, variableRanges);
105      }
106
107      var satisfied = constraint.Interval.Contains(resultInterval);
108      return satisfied;
109    }
110
111    public static bool ConstraintsSatisfied(IEnumerable<IntervalConstraint> constraints,
112                                            IReadOnlyDictionary<string, Interval>   variableRanges,
113                                            ISymbolicExpressionTree         solution) {
114      var intervalInterpreter = new IntervalInterpreter();
115      foreach (var constraint in constraints) {
116        if (constraint.Variable != null && !variableRanges.ContainsKey(constraint.Variable))
117          throw new
118            ArgumentException($"The given variable {constraint.Variable} in the constraint does not exists in the model.",
119                              nameof(IntervalConstraintsParser));
120
121        var satisfied = ConstraintSatisfied(constraint, intervalInterpreter, variableRanges, solution);
122        if (!satisfied) return false;
123      }
124
125      return true;
126    }
127  }
128}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.