Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: trunk/HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic/3.4/Interpreter/SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter.cs @ 18242

Last change on this file since 18242 was 18220, checked in by gkronber, 3 years ago

#3136: reintegrated structure-template GP branch into trunk
File size: 39.3 KB
Line 
1#region License Information
2/* HeuristicLab
3 * Copyright (C) Heuristic and Evolutionary Algorithms Laboratory (HEAL)
4 *
5 * This file is part of HeuristicLab.
6 *
7 * HeuristicLab is free software: you can redistribute it and/or modify
8 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
9 * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10 * (at your option) any later version.
11 *
12 * HeuristicLab is distributed in the hope that it will be useful,
13 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15 * GNU General Public License for more details.
16 *
17 * You should have received a copy of the GNU General Public License
18 * along with HeuristicLab. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20#endregion
21
22using System;
23using System.Collections.Generic;
24using System.Linq;
25using System.Reflection;
26using System.Reflection.Emit;
27using HeuristicLab.Common;
28using HeuristicLab.Core;
29using HeuristicLab.Data;
30using HeuristicLab.Encodings.SymbolicExpressionTreeEncoding;
31using HeuristicLab.Parameters;
32using HEAL.Attic;
33
34namespace HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic {
35  [StorableType("426718E3-2A57-4CA4-98A1-65EDD0B0BDBF")]
36  [Item("SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter", "Interpreter for symbolic expression trees.")]
37  public sealed class SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter : ParameterizedNamedItem, ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter {
38    private static readonly Type thisType = typeof(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter);
39    internal delegate double CompiledFunction(int sampleIndex, IList<double>[] columns);
40
41    #region method infos
42    private static MethodInfo listGetValue = typeof(IList<double>).GetProperty("Item", new Type[] { typeof(int) }).GetGetMethod();
43
44    private static MethodInfo cos = typeof(Math).GetMethod("Cos", new Type[] { typeof(double) });
45    private static MethodInfo sin = typeof(Math).GetMethod("Sin", new Type[] { typeof(double) });
46    private static MethodInfo tan = typeof(Math).GetMethod("Tan", new Type[] { typeof(double) });
47    private static MethodInfo tanh = typeof(Math).GetMethod("Tanh", new Type[] { typeof(double) });
48    private static MethodInfo exp = typeof(Math).GetMethod("Exp", new Type[] { typeof(double) });
49    private static MethodInfo log = typeof(Math).GetMethod("Log", new Type[] { typeof(double) });
50    private static MethodInfo power = typeof(Math).GetMethod("Pow", new Type[] { typeof(double), typeof(double) });
51    private static MethodInfo round = typeof(Math).GetMethod("Round", new Type[] { typeof(double) });
52    private static MethodInfo sqrt = typeof(Math).GetMethod("Sqrt", new Type[] { typeof(double) });
53    private static MethodInfo abs = typeof(Math).GetMethod("Abs", new Type[] { typeof(double) });
54
55    private static MethodInfo airyA = thisType.GetMethod("AiryA", new Type[] { typeof(double) });
56    private static MethodInfo airyB = thisType.GetMethod("AiryB", new Type[] { typeof(double) });
57    private static MethodInfo gamma = thisType.GetMethod("Gamma", new Type[] { typeof(double) });
58    private static MethodInfo psi = thisType.GetMethod("Psi", new Type[] { typeof(double) });
59    private static MethodInfo dawson = thisType.GetMethod("Dawson", new Type[] { typeof(double) });
60    private static MethodInfo expIntegralEi = thisType.GetMethod("ExpIntegralEi", new Type[] { typeof(double) });
61    private static MethodInfo sinIntegral = thisType.GetMethod("SinIntegral", new Type[] { typeof(double) });
62    private static MethodInfo cosIntegral = thisType.GetMethod("CosIntegral", new Type[] { typeof(double) });
63    private static MethodInfo hypSinIntegral = thisType.GetMethod("HypSinIntegral", new Type[] { typeof(double) });
64    private static MethodInfo hypCosIntegral = thisType.GetMethod("HypCosIntegral", new Type[] { typeof(double) });
65    private static MethodInfo fresnelCosIntegral = thisType.GetMethod("FresnelCosIntegral", new Type[] { typeof(double) });
66    private static MethodInfo fresnelSinIntegral = thisType.GetMethod("FresnelSinIntegral", new Type[] { typeof(double) });
67    private static MethodInfo norm = thisType.GetMethod("Norm", new Type[] { typeof(double) });
68    private static MethodInfo erf = thisType.GetMethod("Erf", new Type[] { typeof(double) });
69    private static MethodInfo bessel = thisType.GetMethod("Bessel", new Type[] { typeof(double) });
70    private static MethodInfo string_eq = typeof(string).GetMethod("Equals", new Type[] { typeof(string) });
71    #endregion
72
73    private const string CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName = "CheckExpressionsWithIntervalArithmetic";
74    private const string CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterDescription = "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.";
75    private const string EvaluatedSolutionsParameterName = "EvaluatedSolutions";
76
77    public override bool CanChangeName {
78      get { return false; }
79    }
80
81    public override bool CanChangeDescription {
82      get { return false; }
83    }
84
85    #region parameter properties
86    public IFixedValueParameter<BoolValue> CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter {
87      get { return (IFixedValueParameter<BoolValue>)Parameters[CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName]; }
88    }
89
90    public IFixedValueParameter<IntValue> EvaluatedSolutionsParameter {
91      get { return (IFixedValueParameter<IntValue>)Parameters[EvaluatedSolutionsParameterName]; }
92    }
93    #endregion
94
95    #region properties
96    public bool CheckExpressionsWithIntervalArithmetic {
97      get { return CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value.Value; }
98      set { CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value.Value = value; }
99    }
100    public int EvaluatedSolutions {
101      get { return EvaluatedSolutionsParameter.Value.Value; }
102      set { EvaluatedSolutionsParameter.Value.Value = value; }
103    }
104    #endregion
105
106    [StorableConstructor]
107    private SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(StorableConstructorFlag _) : base(_) { }
108
109    private SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter original, Cloner cloner) : base(original, cloner) { }
110    public override IDeepCloneable Clone(Cloner cloner) {
111      return new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(this, cloner);
112    }
113
114    public SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter()
115      : base("SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter", "Interpreter for symbolic expression trees.") {
116      Parameters.Add(new FixedValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName,
117        "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.", new BoolValue(false)));
118      Parameters.Add(new FixedValueParameter<IntValue>(EvaluatedSolutionsParameterName, "A counter for the total number of solutions the interpreter has evaluated", new IntValue(0)));
119    }
120
121    public SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(string name, string description)
122      : base(name, description) {
123      Parameters.Add(new FixedValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName,
124        "Switch that determines if the interpreter checks the validity of expressions with interval arithmetic before evaluating the expression.", new BoolValue(false)));
125      Parameters.Add(new FixedValueParameter<IntValue>(EvaluatedSolutionsParameterName, "A counter for the total number of solutions the interpreter has evaluated", new IntValue(0)));
126    }
127
128    [StorableHook(HookType.AfterDeserialization)]
129    private void AfterDeserialization() {
130      var evaluatedSolutions = new IntValue(0);
131      var checkExpressionsWithIntervalArithmetic = new BoolValue(false);
132      if (Parameters.ContainsKey(EvaluatedSolutionsParameterName)) {
133        var evaluatedSolutionsParameter = (IValueParameter<IntValue>)Parameters[EvaluatedSolutionsParameterName];
134        evaluatedSolutions = evaluatedSolutionsParameter.Value;
135        Parameters.Remove(EvaluatedSolutionsParameterName);
136      }
137      Parameters.Add(new FixedValueParameter<IntValue>(EvaluatedSolutionsParameterName, "A counter for the total number of solutions the interpreter has evaluated", evaluatedSolutions));
138      if (Parameters.ContainsKey(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName)) {
139        var checkExpressionsWithIntervalArithmeticParameter = (IValueParameter<BoolValue>)Parameters[CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName];
140        Parameters.Remove(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName);
141        checkExpressionsWithIntervalArithmetic = checkExpressionsWithIntervalArithmeticParameter.Value;
142      }
143      Parameters.Add(new FixedValueParameter<BoolValue>(CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterName, CheckExpressionsWithIntervalArithmeticParameterDescription, checkExpressionsWithIntervalArithmetic));
144    }
145
146    #region IStatefulItem
147    public void InitializeState() {
148      EvaluatedSolutions = 0;
149    }
150
151    public void ClearState() {
152    }
153    #endregion
154
155    private readonly object syncRoot = new object();
156    public IEnumerable<double> GetSymbolicExpressionTreeValues(ISymbolicExpressionTree tree, IDataset dataset, IEnumerable<int> rows) {
157      if (CheckExpressionsWithIntervalArithmetic)
158        throw new NotSupportedException("Interval arithmetic is not yet supported in the symbolic data analysis interpreter.");
159
160      lock (syncRoot) {
161        EvaluatedSolutions++; // increment the evaluated solutions counter
162      }
163      var state = PrepareInterpreterState(tree, dataset);
164
165      Type[] methodArgs = { typeof(int), typeof(IList<double>[]) };
166      DynamicMethod testFun = new DynamicMethod("TestFun", typeof(double), methodArgs, typeof(SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter).Module);
167
168      ILGenerator il = testFun.GetILGenerator();
169      CompileInstructions(il, state, dataset);
170      il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8);
171      il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ret);
172      var function = (CompiledFunction)testFun.CreateDelegate(typeof(CompiledFunction));
173
174      IList<double>[] columns = dataset.DoubleVariables.Select(v => dataset.GetReadOnlyDoubleValues(v)).ToArray();
175
176      foreach (var row in rows) {
177        yield return function(row, columns);
178      }
179    }
180
181    private InterpreterState PrepareInterpreterState(ISymbolicExpressionTree tree, IDataset dataset) {
182      Instruction[] code = SymbolicExpressionTreeCompiler.Compile(tree, OpCodes.MapSymbolToOpCode);
183      Dictionary<string, int> doubleVariableNames = dataset.DoubleVariables.Select((x, i) => new { x, i }).ToDictionary(e => e.x, e => e.i);
184      int necessaryArgStackSize = 0;
185      foreach (Instruction instr in code) {
186        if (instr.opCode == OpCodes.Variable) {
187          var variableTreeNode = (VariableTreeNode)instr.dynamicNode;
188          instr.data = doubleVariableNames[variableTreeNode.VariableName];
189        } else if (instr.opCode == OpCodes.LagVariable) {
190          var laggedVariableTreeNode = (LaggedVariableTreeNode)instr.dynamicNode;
191          instr.data = doubleVariableNames[laggedVariableTreeNode.VariableName];
192        } else if (instr.opCode == OpCodes.VariableCondition) {
193          var variableConditionTreeNode = (VariableConditionTreeNode)instr.dynamicNode;
194          instr.data = doubleVariableNames[variableConditionTreeNode.VariableName];
195        } else if (instr.opCode == OpCodes.Call) {
196          necessaryArgStackSize += instr.nArguments + 1;
197        }
198      }
199      return new InterpreterState(code, necessaryArgStackSize);
200    }
201
202    private void CompileInstructions(ILGenerator il, InterpreterState state, IDataset ds) {
203      Instruction currentInstr = state.NextInstruction();
204      int nArgs = currentInstr.nArguments;
205
206      switch (currentInstr.opCode) {
207        case OpCodes.Add: {
208            if (nArgs > 0) {
209              CompileInstructions(il, state, ds);
210            }
211            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
212              CompileInstructions(il, state, ds);
213              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
214            }
215            return;
216          }
217        case OpCodes.Sub: {
218            if (nArgs == 1) {
219              CompileInstructions(il, state, ds);
220              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
221              return;
222            }
223            if (nArgs > 0) {
224              CompileInstructions(il, state, ds);
225            }
226            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
227              CompileInstructions(il, state, ds);
228              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
229            }
230            return;
231          }
232        case OpCodes.Mul: {
233            if (nArgs > 0) {
234              CompileInstructions(il, state, ds);
235            }
236            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
237              CompileInstructions(il, state, ds);
238              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
239            }
240            return;
241          }
242        case OpCodes.Div: {
243            if (nArgs == 1) {
244              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0);
245              CompileInstructions(il, state, ds);
246              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
247              return;
248            }
249            if (nArgs > 0) {
250              CompileInstructions(il, state, ds);
251            }
252            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
253              CompileInstructions(il, state, ds);
254              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
255            }
256            return;
257          }
258        case OpCodes.Average: {
259            CompileInstructions(il, state, ds);
260            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
261              CompileInstructions(il, state, ds);
262              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
263            }
264            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, (double)nArgs);
265            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
266            return;
267          }
268        case OpCodes.Absolute: {
269            CompileInstructions(il, state, ds);
270            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, abs);
271            return;
272          }
273        case OpCodes.Cos: {
274            CompileInstructions(il, state, ds);
275            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, cos);
276            return;
277          }
278        case OpCodes.Sin: {
279            CompileInstructions(il, state, ds);
280            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sin);
281            return;
282          }
283        case OpCodes.Tan: {
284            CompileInstructions(il, state, ds);
285            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, tan);
286            return;
287          }
288        case OpCodes.Tanh: {
289            CompileInstructions(il, state, ds);
290            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, tanh);
291            return;
292          }
293        case OpCodes.Power: {
294            CompileInstructions(il, state, ds);
295            CompileInstructions(il, state, ds);
296            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, round);
297            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
298            return;
299          }
300        case OpCodes.Root: {
301            CompileInstructions(il, state, ds);
302            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1 / round(...)
303            CompileInstructions(il, state, ds);
304            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, round);
305            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
306            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
307            return;
308          }
309        case OpCodes.Exp: {
310            CompileInstructions(il, state, ds);
311            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, exp);
312            return;
313          }
314        case OpCodes.Log: {
315            CompileInstructions(il, state, ds);
316            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, log);
317            return;
318          }
319        case OpCodes.Square: {
320            CompileInstructions(il, state, ds);
321            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0);
322            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
323            return;
324          }
325        case OpCodes.Cube: {
326            CompileInstructions(il, state, ds);
327            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 3.0);
328            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
329            return;
330          }
331        case OpCodes.SquareRoot: {
332            CompileInstructions(il, state, ds);
333            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sqrt);
334            return;
335          }
336        case OpCodes.CubeRoot: {
337            CompileInstructions(il, state, ds);
338            var c1 = il.DefineLabel();
339            var end = il.DefineLabel();
340
341            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup); // x
342            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0);
343            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Clt); // x < 0?
344            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, c1);
345            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg); // x = -x
346            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0 / 3.0);
347            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
348            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg); // -Math.Pow(-x, 1/3)
349            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
350            il.MarkLabel(c1);
351            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0 / 3.0);
352            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, power);
353            il.MarkLabel(end);
354            return;
355          }
356        case OpCodes.AiryA: {
357            CompileInstructions(il, state, ds);
358            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, airyA);
359            return;
360          }
361        case OpCodes.AiryB: {
362            CompileInstructions(il, state, ds);
363            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, airyB);
364            return;
365          }
366        case OpCodes.Bessel: {
367            CompileInstructions(il, state, ds);
368            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, bessel);
369            return;
370          }
371        case OpCodes.CosineIntegral: {
372            CompileInstructions(il, state, ds);
373            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, cosIntegral);
374            return;
375          }
376        case OpCodes.Dawson: {
377            CompileInstructions(il, state, ds);
378            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, dawson);
379            return;
380          }
381        case OpCodes.Erf: {
382            CompileInstructions(il, state, ds);
383            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, erf);
384            return;
385          }
386        case OpCodes.ExponentialIntegralEi: {
387            CompileInstructions(il, state, ds);
388            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, expIntegralEi);
389            return;
390          }
391        case OpCodes.FresnelCosineIntegral: {
392            CompileInstructions(il, state, ds);
393            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, fresnelCosIntegral);
394            return;
395          }
396        case OpCodes.FresnelSineIntegral: {
397            CompileInstructions(il, state, ds);
398            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, fresnelSinIntegral);
399            return;
400          }
401        case OpCodes.Gamma: {
402            CompileInstructions(il, state, ds);
403            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, gamma);
404            return;
405          }
406        case OpCodes.HyperbolicCosineIntegral: {
407            CompileInstructions(il, state, ds);
408            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, hypCosIntegral);
409            return;
410          }
411        case OpCodes.HyperbolicSineIntegral: {
412            CompileInstructions(il, state, ds);
413            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, hypSinIntegral);
414            return;
415          }
416        case OpCodes.Norm: {
417            CompileInstructions(il, state, ds);
418            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, norm);
419            return;
420          }
421        case OpCodes.Psi: {
422            CompileInstructions(il, state, ds);
423            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, psi);
424            return;
425          }
426        case OpCodes.SineIntegral: {
427            CompileInstructions(il, state, ds);
428            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sinIntegral);
429            return;
430          }
431        case OpCodes.AnalyticQuotient: {
432            CompileInstructions(il, state, ds); // x1
433            CompileInstructions(il, state, ds); // x2
434
435            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
436            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul); // x2*x2
437            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0);
438            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add); // 1+x2*x2
439            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, sqrt);
440            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
441            return;
442          }
443        case OpCodes.IfThenElse: {
444            Label end = il.DefineLabel();
445            Label c1 = il.DefineLabel();
446            CompileInstructions(il, state, ds);
447            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0); // > 0
448            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
449            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, c1);
450            CompileInstructions(il, state, ds);
451            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
452            il.MarkLabel(c1);
453            CompileInstructions(il, state, ds);
454            il.MarkLabel(end);
455            return;
456          }
457        case OpCodes.AND: {
458            Label falseBranch = il.DefineLabel();
459            Label end = il.DefineLabel();
460            CompileInstructions(il, state, ds);
461            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
462              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0); // > 0
463              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
464              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, falseBranch);
465              CompileInstructions(il, state, ds);
466            }
467            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0); // > 0
468            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
469            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brfalse, falseBranch);
470            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1
471            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
472            il.MarkLabel(falseBranch);
473            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // -1
474            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
475            il.MarkLabel(end);
476            return;
477          }
478        case OpCodes.OR: {
479            Label trueBranch = il.DefineLabel();
480            Label end = il.DefineLabel();
481            Label resultBranch = il.DefineLabel();
482            CompileInstructions(il, state, ds);
483            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
484              Label nextArgBranch = il.DefineLabel();
485              // complex definition because of special properties of NaN 
486              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
487              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0); // <= 0       
488              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ble, nextArgBranch);
489              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, resultBranch);
490              il.MarkLabel(nextArgBranch);
491              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop);
492              CompileInstructions(il, state, ds);
493            }
494            il.MarkLabel(resultBranch);
495            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0); // > 0
496            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
497            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Brtrue, trueBranch);
498            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // -1
499            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg);
500            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, end);
501            il.MarkLabel(trueBranch);
502            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // 1
503            il.MarkLabel(end);
504            return;
505          }
506        case OpCodes.NOT: {
507            CompileInstructions(il, state, ds);
508            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0); // > 0
509            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);
510            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
511            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
512            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
513            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
514            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
515            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Neg); // * -1
516            return;
517          }
518        case OpCodes.XOR: {
519            CompileInstructions(il, state, ds);
520            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0);
521            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);// > 0
522
523            for (int i = 1; i < nArgs; i++) {
524              CompileInstructions(il, state, ds);
525              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 0.0);
526              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt);// > 0
527              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Xor);
528            }
529            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
530
531            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
532            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
533            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
534            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
535            return;
536          }
537        case OpCodes.GT: {
538            CompileInstructions(il, state, ds);
539            CompileInstructions(il, state, ds);
540
541            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Cgt); // 1 (>) / 0 (otherwise)
542            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
543            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
544            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
545            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
546            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
547            return;
548          }
549        case OpCodes.LT: {
550            CompileInstructions(il, state, ds);
551            CompileInstructions(il, state, ds);
552            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Clt);
553            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Conv_R8); // convert to float64
554            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // * 2
555            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
556            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 1.0); // - 1
557            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
558            return;
559          }
560        case OpCodes.TimeLag: {
561            LaggedTreeNode laggedTreeNode = (LaggedTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
562            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -= lag
563            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
564            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
565            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
566            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
567            state.InLaggedContext = true;
568            CompileInstructions(il, state, ds);
569            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row += lag
570            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
571            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
572            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
573            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
574            return;
575          }
576        case OpCodes.Integral: {
577            int savedPc = state.ProgramCounter;
578            LaggedTreeNode laggedTreeNode = (LaggedTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
579            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -= lag
580            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, laggedTreeNode.Lag);
581            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
582            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
583            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
584            state.InLaggedContext = true;
585            CompileInstructions(il, state, ds);
586            for (int l = laggedTreeNode.Lag; l < 0; l++) {
587              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row += lag
588              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_1);
589              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
590              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
591              state.ProgramCounter = savedPc;
592              CompileInstructions(il, state, ds);
593              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
594            }
595            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
596            return;
597          }
598
599        //mkommend: derivate calculation taken from:
600        //http://www.holoborodko.com/pavel/numerical-methods/numerical-derivative/smooth-low-noise-differentiators/
601        //one sided smooth differentiatior, N = 4
602        // y' = 1/8h (f_i + 2f_i-1, -2 f_i-3 - f_i-4)
603        case OpCodes.Derivative: {
604            int savedPc = state.ProgramCounter;
605            CompileInstructions(il, state, ds);
606            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row --
607            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_M1);
608            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
609            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
610            state.ProgramCounter = savedPc;
611            var prevLaggedContext = state.InLaggedContext;
612            state.InLaggedContext = true;
613            CompileInstructions(il, state, ds);
614            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // f_0 + 2 * f_1
615            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
616            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
617
618            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row -=2
619            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_2);
620            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
621            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
622            state.ProgramCounter = savedPc;
623            CompileInstructions(il, state, ds);
624            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 2.0); // f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3
625            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
626            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub);
627
628            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row --
629            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_M1);
630            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
631            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
632            state.ProgramCounter = savedPc;
633            CompileInstructions(il, state, ds);
634            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Sub); // f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3 - f_4
635            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, 8.0); // / 8
636            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Div);
637
638            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // row +=4
639            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_4);
640            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add);
641            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Starg, 0);
642            state.InLaggedContext = prevLaggedContext;
643            return;
644          }
645        case OpCodes.Call: {
646            throw new NotSupportedException(
647              "Automatically defined functions are not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter. Either turn of ADFs or change the interpeter.");
648          }
649        case OpCodes.Arg: {
650            throw new NotSupportedException(
651              "Automatically defined functions are not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter. Either turn of ADFs or change the interpeter.");
652          }
653        case OpCodes.Variable: {
654            VariableTreeNode varNode = (VariableTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
655            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
656            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.data);
657            // load correct column of the current variable
658            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
659            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
660            if (!state.InLaggedContext) {
661              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
662              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
663              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
664            } else {
665              var nanResult = il.DefineLabel();
666              var normalResult = il.DefineLabel();
667              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
668              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
669              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Blt, nanResult);
670              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
671              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, ds.Rows);
672              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, nanResult);
673              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
674              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
675              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
676              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, normalResult);
677              il.MarkLabel(nanResult);
678              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // rowIndex
679              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // column reference
680              il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, double.NaN);
681              il.MarkLabel(normalResult);
682            }
683            return;
684          }
685        case OpCodes.LagVariable: {
686            var nanResult = il.DefineLabel();
687            var normalResult = il.DefineLabel();
688            LaggedVariableTreeNode varNode = (LaggedVariableTreeNode)currentInstr.dynamicNode;
689            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_1); // load columns array
690            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, (int)currentInstr.data);
691            // load correct column of the current variable
692            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldelem_Ref);
693            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, varNode.Lag); // lag
694            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldarg_0); // rowIndex
695            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Add); // actualRowIndex = rowIndex + sampleOffset
696            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
697            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4_0);
698            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Blt, nanResult);
699            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Dup);
700            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_I4, ds.Rows);
701            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Bge, nanResult);
702            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Call, listGetValue);
703            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, varNode.Weight); // load weight
704            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Mul);
705            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Br, normalResult);
706            il.MarkLabel(nanResult);
707            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // sample index
708            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Pop); // column reference
709            il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, double.NaN);
710            il.MarkLabel(normalResult);
711            return;
712          }
713        case OpCodes.Number: // fall through
714        case OpCodes.Constant: {
715          var constNode = (INumericTreeNode) currentInstr.dynamicNode;
716          il.Emit(System.Reflection.Emit.OpCodes.Ldc_R8, constNode.Value);
717          return;
718        }
719
720        //mkommend: this symbol uses the logistic function f(x) = 1 / (1 + e^(-alpha * x) )
721        //to determine the relative amounts of the true and false branch see http://en.wikipedia.org/wiki/Logistic_function
722        case OpCodes.VariableCondition: {
723            throw new NotSupportedException("Interpretation of symbol " + currentInstr.dynamicNode.Symbol.Name +
724                                            " is not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter");
725          }
726        case OpCodes.SubFunction: {
727          CompileInstructions(il, state, ds);
728          return;
729        }
730        default:
731          throw new NotSupportedException("Interpretation of symbol " + currentInstr.dynamicNode.Symbol.Name +
732                                          " is not supported by the SymbolicDataAnalysisTreeILEmittingInterpreter");
733      }
734    }
735
736    public static double AiryA(double x) {
737      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
738      double ai, aip, bi, bip;
739      alglib.airy(x, out ai, out aip, out bi, out bip);
740      return ai;
741    }
742
743    public static double AiryB(double x) {
744      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
745      double ai, aip, bi, bip;
746      alglib.airy(x, out ai, out aip, out bi, out bip);
747      return bi;
748    }
749    public static double Dawson(double x) {
750      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
751      return alglib.dawsonintegral(x);
752    }
753
754    public static double Gamma(double x) {
755      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
756      return alglib.gammafunction(x);
757    }
758
759    public static double Psi(double x) {
760      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
761      else if (x <= 0 && (Math.Floor(x) - x).IsAlmost(0)) return double.NaN;
762      return alglib.psi(x);
763    }
764
765    public static double ExpIntegralEi(double x) {
766      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
767      return alglib.exponentialintegralei(x);
768    }
769
770    public static double SinIntegral(double x) {
771      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
772      double si, ci;
773      alglib.sinecosineintegrals(x, out si, out ci);
774      return si;
775    }
776
777    public static double CosIntegral(double x) {
778      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
779      double si, ci;
780      alglib.sinecosineintegrals(x, out si, out ci);
781      return ci;
782    }
783
784    public static double HypSinIntegral(double x) {
785      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
786      double shi, chi;
787      alglib.hyperbolicsinecosineintegrals(x, out shi, out chi);
788      return shi;
789    }
790
791    public static double HypCosIntegral(double x) {
792      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
793      double shi, chi;
794      alglib.hyperbolicsinecosineintegrals(x, out shi, out chi);
795      return chi;
796    }
797
798    public static double FresnelCosIntegral(double x) {
799      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
800      double c = 0, s = 0;
801      alglib.fresnelintegral(x, ref c, ref s);
802      return c;
803    }
804
805    public static double FresnelSinIntegral(double x) {
806      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
807      double c = 0, s = 0;
808      alglib.fresnelintegral(x, ref c, ref s);
809      return s;
810    }
811
812    public static double Norm(double x) {
813      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
814      return alglib.normaldistribution(x);
815    }
816
817    public static double Erf(double x) {
818      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
819      return alglib.errorfunction(x);
820    }
821
822    public static double Bessel(double x) {
823      if (double.IsNaN(x)) return double.NaN;
824      return alglib.besseli0(x);
825    }
826  }
827}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.