Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: branches/HeuristicLab.TimeSeries/HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic/3.4/SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter.cs @ 7489

Last change on this file since 7489 was 7268, checked in by gkronber, 13 years ago

#1081: merged r7214:7266 from trunk into time series branch.
File size: 32.1 KB
Line 
1#region License Information
2/* HeuristicLab
3 * Copyright (C) 2002-2012 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.ObjectModel;
24using System.Linq;
25using System.Collections.Generic;
26using System.Reflection;
27using System.Reflection.Emit;
28using HeuristicLab.Common;
29using HeuristicLab.Core;
30using HeuristicLab.Data;
31using HeuristicLab.Encodings.SymbolicExpressionTreeEncoding;
32using HeuristicLab.Parameters;
33using HeuristicLab.Persistence.Default.CompositeSerializers.Storable;
34
35namespace HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic {
36  [StorableClass]
37  [Item("SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter", "Interpreter for symbolic expression trees.")]
38  public sealed class SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter : ParameterizedNamedItem, ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter {
39    private static MethodInfo listGetValue = typeof(IList<double>).GetProperty("Item", new Type[] { typeof(int) }).GetGetMethod();
40    private static MethodInfo cos = typeof(Math).GetMethod("Cos", new Type[] { typeof(double) });
41    private static MethodInfo sin = typeof(Math).GetMethod("Sin", new Type[] { typeof(double) });
42    private static MethodInfo tan = typeof(Math).GetMethod("Tan", new Type[] { typeof(double) });
43    private static MethodInfo exp = typeof(Math).GetMethod("Exp", new Type[] { typeof(double) });
44    private static MethodInfo log = typeof(Math).GetMethod("Log", new Type[] { typeof(double) });
45    private static MethodInfo power = typeof(Math).GetMethod("Pow", new Type[] { typeof(double), typeof(double) });
46    private static MethodInfo round = typeof(Math).GetMethod("Round", new Type[] { typeof(double) });
47
48    internal delegate double CompiledFunction(int sampleIndex, IList<double>[] columns, IList<double>[] cachedValues, int cacheStartIndex);
49    private const string CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName = "CheckExpressionsWithIntervalArithmetic";
50    #region private classes
51    private class InterpreterState {
52      private Instruction[] code;
53      private int pc;
54
55      public int ProgramCounter {
56        get { return pc; }
57        set { pc = value; }
58      }
59
60      private bool inLaggedContext;
61      public bool InLaggedContext {
62        get { return inLaggedContext; }
63        set { inLaggedContext = value; }
64      }
65      internal InterpreterState(Instruction[] code) {
66        this.inLaggedContext = false;
67        this.code = code;
68        this.pc = 0;
69      }
70
71      internal Instruction NextInstruction() {
72        return code[pc++];
73      }
74    }
75    private class OpCodes {
76      public const byte Add = 1;
77      public const byte Sub = 2;
78      public const byte Mul = 3;
79      public const byte Div = 4;
80
81      public const byte Sin = 5;
82      public const byte Cos = 6;
83      public const byte Tan = 7;
84
85      public const byte Log = 8;
86      public const byte Exp = 9;
87
88      public const byte IfThenElse = 10;
89
90      public const byte GT = 11;
91      public const byte LT = 12;
92
93      public const byte AND = 13;
94      public const byte OR = 14;
95      public const byte NOT = 15;
96
97
98      public const byte Average = 16;
99
100      public const byte Call = 17;
101
102      public const byte Variable = 18;
103      public const byte LagVariable = 19;
104      public const byte Constant = 20;
105      public const byte Arg = 21;
106
107      public const byte Power = 22;
108      public const byte Root = 23;
109      public const byte TimeLag = 24;
110      public const byte Integral = 25;
111      public const byte Derivative = 26;
112
113      public const byte VariableCondition = 27;
114    }
115    #endregion
116
117    private Dictionary<Type, byte> symbolToOpcode = new Dictionary<Type, byte>() {
118      { typeof(Addition), OpCodes.Add },
119      { typeof(Subtraction), OpCodes.Sub },
120      { typeof(Multiplication), OpCodes.Mul },
121      { typeof(Division), OpCodes.Div },
122      { typeof(Sine), OpCodes.Sin },
123      { typeof(Cosine), OpCodes.Cos },
124      { typeof(Tangent), OpCodes.Tan },
125      { typeof(Logarithm), OpCodes.Log },
126      { typeof(Exponential), OpCodes.Exp },
127      { typeof(IfThenElse), OpCodes.IfThenElse },
128      { typeof(GreaterThan), OpCodes.GT },
129      { typeof(LessThan), OpCodes.LT },
130      { typeof(And), OpCodes.AND },
131      { typeof(Or), OpCodes.OR },
132      { typeof(Not), OpCodes.NOT},
133      { typeof(Average), OpCodes.Average},
134      { typeof(InvokeFunction), OpCodes.Call },
135      { typeof(HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic.Variable), OpCodes.Variable },
136      { typeof(LaggedVariable), OpCodes.LagVariable },
137      { typeof(Constant), OpCodes.Constant },
138      { typeof(Argument), OpCodes.Arg },
139      { typeof(Power),OpCodes.Power},
140      { typeof(Root),OpCodes.Root},
141      { typeof(TimeLag), OpCodes.TimeLag},
142      { typeof(Integral), OpCodes.Integral},
143      { typeof(Derivative), OpCodes.Derivative},
144      { typeof(VariableCondition),OpCodes.VariableCondition}
145    };
146
147    public override bool CanChangeName {
148      get { return false; }
149    }
150    public override bool CanChangeDescription {
151      get { return false; }
152    }
153
154    #region parameter properties
155    public IValueParameter<BoolValue> CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter {
156      get { return (IValueParameter<BoolValue>)Parameters[CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName]; }
157    }
158    #endregion
159
160    #region properties
161    public BoolValue CheckExpressionsWithIntervalArithmetic {
162      get { return CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value; }
163      set { CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value = value; }
164    }
165    #endregion
166
167
168    [StorableConstructor]
169    private SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(bool deserializing) : base(deserializing) { }
170    private SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter original, Cloner cloner) : base(original, cloner) { }
171    public override IDeepCloneable Clone(Cloner cloner) {
172      return new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(this, cloner);
173    }
174
175    public SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter()
176      : base("SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter", "Interpreter for symbolic expression trees.") {
177      Parameters.Add(new ValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName, "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.", new BoolValue(false)));
178    }
179
180    public IEnumerable<double> GetSymbolicExpressionTreeValues(ISymbolicExpressionTree tree, Dataset dataset, IEnumerable<int> rows) {
181      return GetSymbolicExpressionTreeValues(tree, dataset, new string[] { "#NOTHING#" }, rows);
182    }
183    public IEnumerable<double> GetSymbolicExpressionTreeValues(ISymbolicExpressionTree tree, Dataset dataset, string[] targetVariables, IEnumerable<int> rows) {
184      return GetSymbolicExpressionTreeValues(tree, dataset, targetVariables, rows, 1);
185    }
186    // for each row for each horizon for each target variable one value
187    public IEnumerable<double> GetSymbolicExpressionTreeValues(ISymbolicExpressionTree tree, Dataset dataset, string[] targetVariables, IEnumerable<int> rows, int horizon) {
188      if (CheckExpressionsWithIntervalArithmetic.Value)
189        throw new NotSupportedException("Interval arithmetic is not yet supported in the symbolic data analysis interpreter.");
190      var compiler = new SymbolicExpressionTreeCompiler();
191      Instruction[] code = compiler.Compile(tree, MapSymbolToOpCode);
192      int necessaryArgStackSize = 0;
193
194      Dictionary<string, int> doubleVariableNames = dataset.DoubleVariables.Select((x, i) => new { x, i }).ToDictionary(e => e.x, e => e.i);
195
196      for (int i = 0; i < code.Length; i++) {
197        Instruction instr = code[i];
198        if (instr.opCode == OpCodes.Variable) {
199          var variableTreeNode = instr.dynamicNode as VariableTreeNode;
200          instr.iArg0 = doubleVariableNames[variableTreeNode.VariableName];
201          code[i] = instr;
202        } else if (instr.opCode == OpCodes.LagVariable) {
203          var variableTreeNode = instr.dynamicNode as LaggedVariableTreeNode;
204          instr.iArg0 = doubleVariableNames[variableTreeNode.VariableName];
205          code[i] = instr;
206        } else if (instr.opCode == OpCodes.VariableCondition) {
207          var variableConditionTreeNode = instr.dynamicNode as VariableConditionTreeNode;
208          instr.iArg0 = doubleVariableNames[variableConditionTreeNode.VariableName];
209        } else if (instr.opCode == OpCodes.Call) {
210          necessaryArgStackSize += instr.nArguments + 1;
211        }
212      }
213      var state = new InterpreterState(code);
214      Type[] methodArgs = { typeof(int), typeof(IList<double>[]), typeof(IList<double>[]), typeof(int) };
215
216      CompiledFunction[] function = new CompiledFunction[targetVariables.Length];
217      for (int i = 0; i < function.Length; i++) {
218        DynamicMethod testFun = new DynamicMethod("TestFun", typeof(double), methodArgs, typeof(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter).Module);
219        ILGenerator il = testFun.GetILGenerator();
220        CompileInstructions(il, state, dataset);
221        il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8);
222        il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ret);
223        function[i] = (CompiledFunction)testFun.CreateDelegate(typeof(CompiledFunction));
224      }
225      var values = doubleVariableNames.Keys
226        .Select(v => dataset.GetReadOnlyDoubleValues(v))
227        .ToArray();
228      var cachedValues = (from var in doubleVariableNames.Keys
229                          select new double[horizon]).ToArray();
230      foreach (var row in rows) {
231        // init first line of cache
232        int c = 0;
233        foreach (var var in doubleVariableNames.Keys)
234          cachedValues[c++][0] = dataset.GetDoubleValue(var, row);
235        for (int horizonRow = row; horizonRow < row + horizon; horizonRow++) {
236          for (int i = 0; i < function.Length; i++) {
237            var componentProg = function[i](horizonRow, values, cachedValues, row);
238            // set cachedValues for prognosis of future values
239            if (horizon > 1)
240              cachedValues[doubleVariableNames[targetVariables[i]]][horizonRow - row] = componentProg;
241            yield return componentProg;
242          }
243        }
244      }
245    }
246
247    private void CompileInstructions(ILGenerator il, InterpreterState state, Dataset ds) {
248      Instruction currentInstr = state.NextInstruction();
249      int nArgs = currentInstr.nArguments;
250
251      switch (currentInstr.opCode) {
252        case OpCodes.Add: {
253            if (nArgs > 0) {
254              CompileInstructions(il, state, ds);
255            }
256            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
257              CompileInstructions(il, state, ds);
258              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
259            }
260            return;
261          }
262        case OpCodes.Sub: {
263            if (nArgs == 1) {
264              CompileInstructions(il, state, ds);
265              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
266              return;
267            }
268            if (nArgs > 0) {
269              CompileInstructions(il, state, ds);
270            }
271            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
272              CompileInstructions(il, state, ds);
273              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
274            }
275            return;
276          }
277        case OpCodes.Mul: {
278            if (nArgs > 0) {
279              CompileInstructions(il, state, ds);
280            }
281            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
282              CompileInstructions(il, state, ds);
283              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
284            }
285            return;
286          }
287        case OpCodes.Div: {
288            if (nArgs == 1) {
289              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0);
290              CompileInstructions(il, state, ds);
291              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
292              return;
293            }
294            if (nArgs > 0) {
295              CompileInstructions(il, state, ds);
296            }
297            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
298              CompileInstructions(il, state, ds);
299              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
300            }
301            return;
302          }
303        case OpCodes.Average: {
304            CompileInstructions(il, state, ds);
305            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
306              CompileInstructions(il, state, ds);
307              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
308            }
309            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, nArgs);
310            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
311            return;
312          }
313        case OpCodes.Cos: {
314            CompileInstructions(il, state, ds);
315            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, cos);
316            return;
317          }
318        case OpCodes.Sin: {
319            CompileInstructions(il, state, ds);
320            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sin);
321            return;
322          }
323        case OpCodes.Tan: {
324            CompileInstructions(il, state, ds);
325            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, tan);
326            return;
327          }
328        case OpCodes.Power: {
329            CompileInstructions(il, state, ds);
330            CompileInstructions(il, state, ds);
331            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, round);
332            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
333            return;
334          }
335        case OpCodes.Root: {
336            CompileInstructions(il, state, ds);
337            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1 / round(...)
338            CompileInstructions(il, state, ds);
339            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, round);
340            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
341            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
342            return;
343          }
344        case OpCodes.Exp: {
345            CompileInstructions(il, state, ds);
346            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, exp);
347            return;
348          }
349        case OpCodes.Log: {
350            CompileInstructions(il, state, ds);
351            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, log);
352            return;
353          }
354        case OpCodes.IfThenElse: {
355            Label end = il.DefineLabel();
356            Label c1 = il.DefineLabel();
357            CompileInstructions(il, state, ds);
358            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
359            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
360            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, c1);
361            CompileInstructions(il, state, ds);
362            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
363            il.MarkLabel(c1);
364            CompileInstructions(il, state, ds);
365            il.MarkLabel(end);
366            return;
367          }
368        case OpCodes.AND: {
369            Label falseBranch = il.DefineLabel();
370            Label end = il.DefineLabel();
371            CompileInstructions(il, state, ds);
372            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
373              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
374              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
375              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, falseBranch);
376              CompileInstructions(il, state, ds);
377            }
378            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
379            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
380            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, falseBranch);
381            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1
382            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
383            il.MarkLabel(falseBranch);
384            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // -1
385            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
386            il.MarkLabel(end);
387            return;
388          }
389        case OpCodes.OR: {
390            Label trueBranch = il.DefineLabel();
391            Label end = il.DefineLabel();
392            Label resultBranch = il.DefineLabel();
393            CompileInstructions(il, state, ds);
394            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
395              Label nextArgBranch = il.DefineLabel();
396              // complex definition because of special properties of NaN 
397              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
398              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // <= 0       
399              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ble, nextArgBranch);
400              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, resultBranch);
401              il.MarkLabel(nextArgBranch);
402              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop);
403              CompileInstructions(il, state, ds);
404            }
405            il.MarkLabel(resultBranch);
406            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
407            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
408            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brtrue, trueBranch);
409            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // -1
410            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
411            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
412            il.MarkLabel(trueBranch);
413            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1
414            il.MarkLabel(end);
415            return;
416          }
417        case OpCodes.NOT: {
418            CompileInstructions(il, state, ds);
419            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0); // > 0
420            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
421            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
422            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
423            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
424            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
425            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg); // * -1
426            return;
427          }
428        case OpCodes.GT: {
429            CompileInstructions(il, state, ds);
430            CompileInstructions(il, state, ds);
431
432            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt); // 1 (>) / 0 (otherwise)
433            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
434            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
435            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
436            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
437            return;
438          }
439        case OpCodes.LT: {
440            CompileInstructions(il, state, ds);
441            CompileInstructions(il, state, ds);
442            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Clt);
443            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
444            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
445            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
446            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
447            return;
448          }
449        case OpCodes.TimeLag: {
450            LaggedTreeNode laggedTreeNode = (LaggedTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
451            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -= lag
452            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
453            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
454            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
455            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
456            state.InLaggedContext = true;
457            CompileInstructions(il, state, ds);
458            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row += lag
459            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
460            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
461            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
462            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
463            return;
464          }
465        case OpCodes.Integral: {
466            int savedPc = state.ProgramCounter;
467            LaggedTreeNode laggedTreeNode = (LaggedTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
468            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -= lag
469            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
470            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
471            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
472            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
473            state.InLaggedContext = true;
474            CompileInstructions(il, state, ds);
475            for (int l = laggedTreeNode.Lag; l < 0; l++) {
476              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row += lag
477              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_1);
478              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
479              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
480              state.ProgramCounter = savedPc;
481              CompileInstructions(il, state, ds);
482              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
483            }
484            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
485            return;
486          }
487
488        //mkommend: derivate calculation taken from:
489        //http://www.holoborodko.com/pavel/numerical-methods/numerical-derivative/smooth-low-noise-differentiators/
490        //one sided smooth differentiatior, N = 4
491        // y' = 1/8h (f_i + 2f_i-1, -2 f_i-3 - f_i-4)
492        case OpCodes.Derivative: {
493            int savedPc = state.ProgramCounter;
494            CompileInstructions(il, state, ds);
495            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row --
496            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_M1);
497            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
498            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
499            state.ProgramCounter = savedPc;
500            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
501            state.InLaggedContext = true;
502            CompileInstructions(il, state, ds);
503            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // f_0 + 2 * f_1
504            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
505            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
506
507            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -=2
508            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_2);
509            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
510            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
511            state.ProgramCounter = savedPc;
512            CompileInstructions(il, state, ds);
513            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3
514            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
515            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
516
517            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row --
518            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_M1);
519            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
520            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
521            state.ProgramCounter = savedPc;
522            CompileInstructions(il, state, ds);
523            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub); // f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3 - f_4
524            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 8.0); // / 8
525            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
526
527            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row +=4
528            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_4);
529            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
530            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
531            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
532            return;
533          }
534        case OpCodes.Call: {
535            throw new NotSupportedException("Automatically defined functions are not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter. Either turn of ADFs or change the interpeter.");
536          }
537        case OpCodes.Arg: {
538            throw new NotSupportedException("Automatically defined functions are not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter. Either turn of ADFs or change the interpeter.");
539          }
540        case OpCodes.Variable: {
541            VariableTreeNode varNode = (VariableTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
542            if (!state.InLaggedContext) {
543              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
544              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.iArg0);
545              // load correct column of the current variable
546              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
547              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
548              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
549              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
550              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
551            } else {
552              var nanResult = il.DefineLabel();
553              var normalResult = il.DefineLabel();
554              var cachedValue = il.DefineLabel();
555              var multiplyValue = il.DefineLabel();
556              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
557              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
558              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
559              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Blt, nanResult);
560              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
561              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, ds.Rows);
562              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, nanResult);
563              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_3);
564              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, cachedValue);
565              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
566              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.iArg0);
567              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
568              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
569              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
570              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, multiplyValue);
571              il.MarkLabel(cachedValue);
572              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_2); // load cached values array
573              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.iArg0);
574              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
575              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
576              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_3); // startRow
577              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub); // startRow
578              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
579              il.MarkLabel(multiplyValue);
580              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
581              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
582              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, normalResult);
583              il.MarkLabel(nanResult);
584              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // rowIndex
585              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, double.NaN);
586              il.MarkLabel(normalResult);
587            }
588            return;
589          }
590        case OpCodes.LagVariable: {
591            var nanResult = il.DefineLabel();
592            var normalResult = il.DefineLabel();
593            var cachedValue = il.DefineLabel();
594            var multiplyValue = il.DefineLabel();
595            LaggedVariableTreeNode varNode = (LaggedVariableTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
596            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, varNode.Lag); // lag
597            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
598            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add); // actualRowIndex = rowIndex + sampleOffset
599            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
600            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
601            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Blt, nanResult);
602            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
603            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, ds.Rows);
604            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, nanResult);
605            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_3); // startindex
606            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, cachedValue);
607            // normal value
608            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
609            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.iArg0); // load correct column of the current variable
610            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
611            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, varNode.Lag); // lag
612            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
613            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add); // actualRowIndex = rowIndex + sampleOffset
614            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
615            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, multiplyValue);
616            il.MarkLabel(cachedValue);
617            // cached value
618            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_2); // load cached values
619            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.iArg0); // load correct column of the current variable
620            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
621            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, varNode.Lag); // lag
622            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
623            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add); // actualRowIndex = rowIndex + sampleOffset
624            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_3); // startRow
625            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub); // startRow           
626            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
627
628            il.MarkLabel(multiplyValue);
629            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
630            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
631            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, normalResult);
632            il.MarkLabel(nanResult);
633            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // pop the row index
634            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, double.NaN);
635            il.MarkLabel(normalResult);
636            return;
637          }
638        case OpCodes.Constant: {
639            ConstantTreeNode constNode = (ConstantTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
640            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, constNode.Value);
641            return;
642          }
643
644        //mkommend: this symbol uses the logistic function f(x) = 1 / (1 + e^(-alpha * x) )
645        //to determine the relative amounts of the true and false branch see http://en.wikipedia.org/wiki/Logistic_function
646        case OpCodes.VariableCondition: {
647            throw new NotSupportedException("Interpretation of symbol " + currentInstr.dynamicNode.Symbol.Name + " is not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter");
648          }
649        default: throw new NotSupportedException("Interpretation of symbol " + currentInstr.dynamicNode.Symbol.Name + " is not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter");
650      }
651    }
652
653    private byte MapSymbolToOpCode(ISymbolicExpressionTreeNode treeNode) {
654      if (symbolToOpcode.ContainsKey(treeNode.Symbol.GetType()))
655        return symbolToOpcode[treeNode.Symbol.GetType()];
656      else
657        throw new NotSupportedException("Symbol: " + treeNode.Symbol);
658    }
659  }
660}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.