Free cookie consent management tool by TermsFeed Policy Generator

source: trunk/sources/HeuristicLab.Tests/HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic-3.4/SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreterTest.cs @ 13314

Last change on this file since 13314 was 13314, checked in by bburlacu, 9 years ago

#2442: Update unit test (forgot to uncomment code and remove Debugger.Launch)

File size: 30.3 KB
Line 
1#region License Information
2/* HeuristicLab
3 * Copyright (C) 2002-2015 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.Globalization;
25using System.Linq;
26using HeuristicLab.Encodings.SymbolicExpressionTreeEncoding;
27using HeuristicLab.Random;
28using Microsoft.VisualStudio.TestTools.UnitTesting;
29namespace HeuristicLab.Problems.DataAnalysis.Symbolic.Tests {
30
31
32  [TestClass]
33  public class SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreterTest {
34    private const int N = 1000;
35    private const int Rows = 1000;
36    private const int Columns = 50;
37
38    private static Dataset ds = new Dataset(new string[] { "Y", "A", "B" }, new double[,] {
39        { 1.0, 1.0, 1.0 },
40        { 2.0, 2.0, 2.0 },
41        { 3.0, 1.0, 2.0 },
42        { 4.0, 1.0, 1.0 },
43        { 5.0, 2.0, 2.0 },
44        { 6.0, 1.0, 2.0 },
45        { 7.0, 1.0, 1.0 },
46        { 8.0, 2.0, 2.0 },
47        { 9.0, 1.0, 2.0 },
48        { 10.0, 1.0, 1.0 },
49        { 11.0, 2.0, 2.0 },
50        { 12.0, 1.0, 2.0 }
51      });
52
53    [TestMethod]
54    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
55    [TestProperty("Time", "long")]
56    public void StandardInterpreterTestTypeCoherentGrammarPerformance() {
57      TestTypeCoherentGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter(), 12.5e6);
58    }
59    [TestMethod]
60    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
61    [TestProperty("Time", "long")]
62    public void StandardInterpreterTestFullGrammarPerformance() {
63      TestFullGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter(), 12.5e6);
64    }
65    [TestMethod]
66    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
67    [TestProperty("Time", "long")]
68    public void StandardInterpreterTestArithmeticGrammarPerformance() {
69      TestArithmeticGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter(), 12.5e6);
70    }
71
72    [TestMethod]
73    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
74    [TestProperty("Time", "long")]
75    public void CompiledInterpreterTestTypeCoherentGrammarPerformance() {
76      TestTypeCoherentGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionCompiledTreeInterpreter(), 12.5e6);
77    }
78    [TestMethod]
79    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
80    [TestProperty("Time", "long")]
81    public void CompiledInterpreterTestFullGrammarPerformance() {
82      TestFullGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionCompiledTreeInterpreter(), 12.5e6);
83    }
84    [TestMethod]
85    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
86    [TestProperty("Time", "long")]
87    public void CompiledInterpreterTestArithmeticGrammarPerformance() {
88      TestArithmeticGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionCompiledTreeInterpreter(), 12.5e6);
89    }
90
91    [TestMethod]
92    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
93    [TestProperty("Time", "long")]
94    public void ILEmittingInterpreterTestTypeCoherentGrammarPerformance() {
95      TestTypeCoherentGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(), 7.5e6);
96    }
97    [TestMethod]
98    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
99    [TestProperty("Time", "long")]
100    public void ILEmittingInterpreterTestFullGrammarPerformance() {
101      TestFullGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(), 7.5e6);
102    }
103    [TestMethod]
104    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
105    [TestProperty("Time", "long")]
106    public void ILEmittingInterpreterTestArithmeticGrammarPerformance() {
107      TestArithmeticGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter(), 7.5e6);
108    }
109
110
111    [TestMethod]
112    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
113    [TestProperty("Time", "long")]
114    public void LinearInterpreterTestTypeCoherentGrammarPerformance() {
115      TestTypeCoherentGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeLinearInterpreter(), 12.5e6);
116    }
117    [TestMethod]
118    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
119    [TestProperty("Time", "long")]
120    public void LinearInterpreterTestFullGrammarPerformance() {
121      TestFullGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeLinearInterpreter(), 12.5e6);
122    }
123    [TestMethod]
124    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
125    [TestProperty("Time", "long")]
126    public void LinearInterpreterTestArithmeticGrammarPerformance() {
127      TestArithmeticGrammarPerformance(new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeLinearInterpreter(), 12.5e6);
128    }
129
130    private void TestTypeCoherentGrammarPerformance(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, double nodesPerSecThreshold) {
131      var twister = new MersenneTwister(31415);
132      var dataset = Util.CreateRandomDataset(twister, Rows, Columns);
133
134      var grammar = new TypeCoherentExpressionGrammar();
135      grammar.ConfigureAsDefaultRegressionGrammar();
136
137      var randomTrees = Util.CreateRandomTrees(twister, dataset, grammar, N, 1, 100, 0, 0);
138      foreach (ISymbolicExpressionTree tree in randomTrees) {
139        Util.InitTree(tree, twister, new List<string>(dataset.VariableNames));
140      }
141      double nodesPerSec = Util.CalculateEvaluatedNodesPerSec(randomTrees, interpreter, dataset, 3);
142      //mkommend: commented due to performance issues on the builder
143      // Assert.IsTrue(nodesPerSec > nodesPerSecThreshold); // evaluated nodes per seconds must be larger than 15mNodes/sec
144    }
145
146    private void TestFullGrammarPerformance(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, double nodesPerSecThreshold) {
147      var twister = new MersenneTwister(31415);
148      var dataset = Util.CreateRandomDataset(twister, Rows, Columns);
149
150      var grammar = new FullFunctionalExpressionGrammar();
151      var randomTrees = Util.CreateRandomTrees(twister, dataset, grammar, N, 1, 100, 0, 0);
152      foreach (ISymbolicExpressionTree tree in randomTrees) {
153        Util.InitTree(tree, twister, new List<string>(dataset.VariableNames));
154      }
155      double nodesPerSec = Util.CalculateEvaluatedNodesPerSec(randomTrees, interpreter, dataset, 3);
156      //mkommend: commented due to performance issues on the builder
157      //Assert.IsTrue(nodesPerSec > nodesPerSecThreshold); // evaluated nodes per seconds must be larger than 15mNodes/sec
158    }
159
160    private void TestArithmeticGrammarPerformance(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, double nodesPerSecThreshold) {
161      var twister = new MersenneTwister(31415);
162      var dataset = Util.CreateRandomDataset(twister, Rows, Columns);
163
164      var grammar = new ArithmeticExpressionGrammar();
165      var randomTrees = Util.CreateRandomTrees(twister, dataset, grammar, N, 1, 100, 0, 0);
166      foreach (SymbolicExpressionTree tree in randomTrees) {
167        Util.InitTree(tree, twister, new List<string>(dataset.VariableNames));
168      }
169
170      double nodesPerSec = Util.CalculateEvaluatedNodesPerSec(randomTrees, interpreter, dataset, 3);
171      //mkommend: commented due to performance issues on the builder
172      //Assert.IsTrue(nodesPerSec > nodesPerSecThreshold); // evaluated nodes per seconds must be larger than 15mNodes/sec
173    }
174
175
176    /// <summary>
177    ///A test for Evaluate
178    ///</summary>
179    [TestMethod]
180    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
181    [TestProperty("Time", "short")]
182    public void StandardInterpreterTestEvaluation() {
183      var interpreter = new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter();
184      EvaluateTerminals(interpreter, ds);
185      EvaluateOperations(interpreter, ds);
186      EvaluateAdf(interpreter, ds);
187    }
188
189    [TestMethod]
190    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
191    [TestProperty("Time", "short")]
192    public void ILEmittingInterpreterTestEvaluation() {
193      var interpreter = new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeILEmittingInterpreter();
194      EvaluateTerminals(interpreter, ds);
195      EvaluateOperations(interpreter, ds);
196    }
197
198    [TestMethod]
199    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
200    [TestProperty("Time", "short")]
201    public void CompiledInterpreterTestEvaluation() {
202      var interpreter = new SymbolicDataAnalysisExpressionCompiledTreeInterpreter();
203      // ADFs are not supported by the compiled tree interpreter
204      EvaluateTerminals(interpreter, ds);
205      EvaluateOperations(interpreter, ds);
206    }
207
208    [TestMethod]
209    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
210    [TestProperty("Time", "short")]
211    public void LinearInterpreterTestEvaluation() {
212      var interpreter = new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeLinearInterpreter();
213      //ADFs are not supported by the linear interpreter
214      EvaluateTerminals(interpreter, ds);
215      EvaluateOperations(interpreter, ds);
216    }
217
218    [TestMethod]
219    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
220    [TestProperty("Time", "long")]
221    public void TestInterpreterEvaluationResults() {
222      var twister = new MersenneTwister();
223      int seed = twister.Next(0, int.MaxValue);
224      twister.Seed((uint)seed);
225      const int numRows = 100;
226      var dataset = Util.CreateRandomDataset(twister, numRows, Columns);
227
228      var grammar = new TypeCoherentExpressionGrammar();
229
230      var interpreters = new ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter[] {
231        new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeLinearInterpreter(),
232        new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter(),
233      };
234
235      var rows = Enumerable.Range(0, numRows).ToList();
236      var randomTrees = Util.CreateRandomTrees(twister, dataset, grammar, N, 1, 10, 0, 0);
237      foreach (ISymbolicExpressionTree tree in randomTrees) {
238        Util.InitTree(tree, twister, new List<string>(dataset.VariableNames));
239      }
240
241      for (int i = 0; i < randomTrees.Length; ++i) {
242        var tree = randomTrees[i];
243        var valuesMatrix = interpreters.Select(x => x.GetSymbolicExpressionTreeValues(tree, dataset, rows)).ToList();
244        for (int m = 0; m < interpreters.Length - 1; ++m) {
245          var sum = valuesMatrix[m].Sum();
246          for (int n = m + 1; n < interpreters.Length; ++n) {
247            var s = valuesMatrix[n].Sum();
248            if (double.IsNaN(sum) && double.IsNaN(s)) continue;
249
250            string errorMessage = string.Format("Interpreters {0} and {1} do not agree on tree {2} (seed = {3}).", interpreters[m].Name, interpreters[n].Name, i, seed);
251            Assert.AreEqual(sum, s, 1e-12, errorMessage);
252          }
253        }
254      }
255    }
256
257    [TestMethod]
258    [TestCategory("Problems.DataAnalysis.Symbolic")]
259    [TestProperty("Time", "long")]
260    public void TestCompiledInterpreterEvaluationResults() {
261      const double delta = 1e-10;
262
263      var twister = new MersenneTwister();
264      int seed = twister.Next(0, int.MaxValue);
265      twister.Seed((uint)seed);
266
267      Console.WriteLine(seed);
268
269      const int numRows = 100;
270      var dataset = Util.CreateRandomDataset(twister, numRows, Columns);
271
272      var grammar = new TypeCoherentExpressionGrammar();
273      var hash = new HashSet<Type>(new[] { typeof(LaggedSymbol), typeof(LaggedVariable), typeof(TimeLag), typeof(Derivative), typeof(Integral), typeof(AutoregressiveTargetVariable) });
274      foreach (var symbol in grammar.Symbols.Where(x => hash.Contains(x.GetType()))) symbol.Enabled = false;
275      var randomTrees = Util.CreateRandomTrees(twister, dataset, grammar, N, 1, 10, 0, 0);
276      foreach (ISymbolicExpressionTree tree in randomTrees) {
277        Util.InitTree(tree, twister, new List<string>(dataset.VariableNames));
278      }
279
280      var interpreters = new ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter[] {
281        new SymbolicDataAnalysisExpressionCompiledTreeInterpreter(),
282        new SymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter(),
283      };
284      var rows = Enumerable.Range(0, numRows).ToList();
285      var formatter = new SymbolicExpressionTreeHierarchicalFormatter();
286
287      for (int i = 0; i < randomTrees.Length; ++i) {
288        var tree = randomTrees[i];
289        List<List<double>> valuesMatrix = new List<List<double>>();
290        // the try-catch block below is useful for debugging lambda expressions
291        try {
292          valuesMatrix = interpreters.Select(x => x.GetSymbolicExpressionTreeValues(tree, dataset, rows).ToList()).ToList();
293        }
294        catch (Exception e) {
295          var lambda = SymbolicDataAnalysisExpressionCompiledTreeInterpreter.CreateDelegate(tree, dataset);
296          Console.WriteLine(e.Message);
297          Console.WriteLine(lambda.ToString());
298        }
299        for (int m = 0; m < interpreters.Length - 1; ++m) {
300          for (int n = m + 1; n < interpreters.Length; ++n) {
301            for (int row = 0; row < numRows; ++row) {
302              var v1 = valuesMatrix[m][row];
303              var v2 = valuesMatrix[n][row];
304              if (double.IsNaN(v1) && double.IsNaN(v2)) continue;
305              if (Math.Abs(v1 - v2) > delta) {
306                Console.WriteLine(formatter.Format(tree));
307                foreach (var node in tree.Root.GetSubtree(0).GetSubtree(0).IterateNodesPrefix().ToList()) {
308                  var rootNode = (SymbolicExpressionTreeTopLevelNode)grammar.ProgramRootSymbol.CreateTreeNode();
309                  if (rootNode.HasLocalParameters) rootNode.ResetLocalParameters(twister);
310                  rootNode.SetGrammar(grammar.CreateExpressionTreeGrammar());
311
312                  var startNode = (SymbolicExpressionTreeTopLevelNode)grammar.StartSymbol.CreateTreeNode();
313                  if (startNode.HasLocalParameters) startNode.ResetLocalParameters(twister);
314                  startNode.SetGrammar(grammar.CreateExpressionTreeGrammar());
315
316                  rootNode.AddSubtree(startNode);
317                  var t = new SymbolicExpressionTree(rootNode);
318                  var start = t.Root.GetSubtree(0);
319                  var p = node.Parent;
320                  start.AddSubtree(node);
321                  Console.WriteLine(node);
322
323                  var y1 = interpreters[m].GetSymbolicExpressionTreeValues(t, dataset, new[] { row }).First();
324                  var y2 = interpreters[n].GetSymbolicExpressionTreeValues(t, dataset, new[] { row }).First();
325
326                  if (double.IsNaN(y1) && double.IsNaN(y2)) continue;
327                  string prefix = Math.Abs(y1 - y2) > delta ? "++" : "==";
328                  Console.WriteLine("\t{0} Row {1}: {2} {3}, Deviation = {4}", prefix, row, y1, y2, Math.Abs(y1 - y2));
329                  node.Parent = p;
330                }
331              }
332              string errorMessage = string.Format("Interpreters {0} and {1} do not agree on tree {2} and row {3} (seed = {4}).", interpreters[m].Name, interpreters[n].Name, i, row, seed);
333              Assert.AreEqual(v1, v2, delta, errorMessage);
334            }
335          }
336        }
337      }
338    }
339
340    private void EvaluateTerminals(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, Dataset ds) {
341      // constants
342      Evaluate(interpreter, ds, "(+ 1.5 3.5)", 0, 5.0);
343
344      // variables
345      Evaluate(interpreter, ds, "(variable 2.0 a)", 0, 2.0);
346      Evaluate(interpreter, ds, "(variable 2.0 a)", 1, 4.0);
347    }
348
349    private void EvaluateAdf(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, Dataset ds) {
350
351      // ADF     
352      Evaluate(interpreter, ds, @"(PROG
353                                    (MAIN
354                                      (CALL ADF0))
355                                    (defun ADF0 1.0))", 1, 1.0);
356      Evaluate(interpreter, ds, @"(PROG
357                                    (MAIN
358                                      (* (CALL ADF0) (CALL ADF0)))
359                                    (defun ADF0 2.0))", 1, 4.0);
360      Evaluate(interpreter, ds, @"(PROG
361                                    (MAIN
362                                      (CALL ADF0 2.0 3.0))
363                                    (defun ADF0
364                                      (+ (ARG 0) (ARG 1))))", 1, 5.0);
365      Evaluate(interpreter, ds, @"(PROG
366                                    (MAIN (CALL ADF1 2.0 3.0))
367                                    (defun ADF0
368                                      (- (ARG 1) (ARG 0)))
369                                    (defun ADF1
370                                      (+ (CALL ADF0 (ARG 1) (ARG 0))
371                                         (CALL ADF0 (ARG 0) (ARG 1)))))", 1, 0.0);
372      Evaluate(interpreter, ds, @"(PROG
373                                    (MAIN (CALL ADF1 (variable 2.0 a) 3.0))
374                                    (defun ADF0
375                                      (- (ARG 1) (ARG 0)))
376                                    (defun ADF1                                                                             
377                                      (CALL ADF0 (ARG 1) (ARG 0))))", 1, 1.0);
378      Evaluate(interpreter, ds,
379               @"(PROG
380                                    (MAIN (CALL ADF1 (variable 2.0 a) 3.0))
381                                    (defun ADF0
382                                      (- (ARG 1) (ARG 0)))
383                                    (defun ADF1                                                                             
384                                      (+ (CALL ADF0 (ARG 1) (ARG 0))
385                                         (CALL ADF0 (ARG 0) (ARG 1)))))", 1, 0.0);
386    }
387
388    private void EvaluateOperations(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, Dataset ds) {
389      // addition
390      Evaluate(interpreter, ds, "(+ (variable 2.0 a ))", 1, 4.0);
391      Evaluate(interpreter, ds, "(+ (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 0, 5.0);
392      Evaluate(interpreter, ds, "(+ (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 1, 10.0);
393      Evaluate(interpreter, ds, "(+ (variable 2.0 a) (variable 3.0 b ))", 2, 8.0);
394      Evaluate(interpreter, ds, "(+ 8.0 2.0 2.0)", 0, 12.0);
395
396      // subtraction
397      Evaluate(interpreter, ds, "(- (variable 2.0 a ))", 1, -4.0);
398      Evaluate(interpreter, ds, "(- (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b))", 0, -1.0);
399      Evaluate(interpreter, ds, "(- (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 1, -2.0);
400      Evaluate(interpreter, ds, "(- (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 2, -4.0);
401      Evaluate(interpreter, ds, "(- 8.0 2.0 2.0)", 0, 4.0);
402
403      // multiplication
404      Evaluate(interpreter, ds, "(* (variable 2.0 a ))", 0, 2.0);
405      Evaluate(interpreter, ds, "(* (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 0, 6.0);
406      Evaluate(interpreter, ds, "(* (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 1, 24.0);
407      Evaluate(interpreter, ds, "(* (variable 2.0 a ) (variable 3.0 b ))", 2, 12.0);
408      Evaluate(interpreter, ds, "(* 8.0 2.0 2.0)", 0, 32.0);
409
410      // division
411      Evaluate(interpreter, ds, "(/ (variable 2.0 a ))", 1, 1.0 / 4.0);
412      Evaluate(interpreter, ds, "(/ (variable 2.0 a ) 2.0)", 0, 1.0);
413      Evaluate(interpreter, ds, "(/ (variable 2.0 a ) 2.0)", 1, 2.0);
414      Evaluate(interpreter, ds, "(/ (variable 3.0 b ) 2.0)", 2, 3.0);
415      Evaluate(interpreter, ds, "(/ 8.0 2.0 2.0)", 0, 2.0);
416
417      // gt
418      Evaluate(interpreter, ds, "(> (variable 2.0 a) 2.0)", 0, -1.0);
419      Evaluate(interpreter, ds, "(> 2.0 (variable 2.0 a))", 0, -1.0);
420      Evaluate(interpreter, ds, "(> (variable 2.0 a) 1.9)", 0, 1.0);
421      Evaluate(interpreter, ds, "(> 1.9 (variable 2.0 a))", 0, -1.0);
422      Evaluate(interpreter, ds, "(> (log -1.0) (log -1.0))", 0, -1.0); // (> nan nan) should be false
423
424      // lt
425      Evaluate(interpreter, ds, "(< (variable 2.0 a) 2.0)", 0, -1.0);
426      Evaluate(interpreter, ds, "(< 2.0 (variable 2.0 a))", 0, -1.0);
427      Evaluate(interpreter, ds, "(< (variable 2.0 a) 1.9)", 0, -1.0);
428      Evaluate(interpreter, ds, "(< 1.9 (variable 2.0 a))", 0, 1.0);
429      Evaluate(interpreter, ds, "(< (log -1.0) (log -1.0))", 0, -1.0); // (< nan nan) should be false
430
431      // If
432      Evaluate(interpreter, ds, "(if -10.0 2.0 3.0)", 0, 3.0);
433      Evaluate(interpreter, ds, "(if -1.0 2.0 3.0)", 0, 3.0);
434      Evaluate(interpreter, ds, "(if 0.0 2.0 3.0)", 0, 3.0);
435      Evaluate(interpreter, ds, "(if 1.0 2.0 3.0)", 0, 2.0);
436      Evaluate(interpreter, ds, "(if 10.0 2.0 3.0)", 0, 2.0);
437      Evaluate(interpreter, ds, "(if (log -1.0) 2.0 3.0)", 0, 3.0); // if(nan) should return the else branch
438
439      // NOT
440      Evaluate(interpreter, ds, "(not -1.0)", 0, 1.0);
441      Evaluate(interpreter, ds, "(not -2.0)", 0, 1.0);
442      Evaluate(interpreter, ds, "(not 1.0)", 0, -1.0);
443      Evaluate(interpreter, ds, "(not 2.0)", 0, -1.0);
444      Evaluate(interpreter, ds, "(not 0.0)", 0, 1.0);
445      Evaluate(interpreter, ds, "(not (log -1.0))", 0, 1.0);
446
447      // AND
448      Evaluate(interpreter, ds, "(and -1.0 -2.0)", 0, -1.0);
449      Evaluate(interpreter, ds, "(and -1.0 2.0)", 0, -1.0);
450      Evaluate(interpreter, ds, "(and 1.0 -2.0)", 0, -1.0);
451      Evaluate(interpreter, ds, "(and 1.0 0.0)", 0, -1.0);
452      Evaluate(interpreter, ds, "(and 0.0 0.0)", 0, -1.0);
453      Evaluate(interpreter, ds, "(and 1.0 2.0)", 0, 1.0);
454      Evaluate(interpreter, ds, "(and 1.0 2.0 3.0)", 0, 1.0);
455      Evaluate(interpreter, ds, "(and 1.0 -2.0 3.0)", 0, -1.0);
456      Evaluate(interpreter, ds, "(and (log -1.0))", 0, -1.0); // (and NaN)
457      Evaluate(interpreter, ds, "(and (log -1.0)  1.0)", 0, -1.0); // (and NaN 1.0)
458
459      // OR
460      Evaluate(interpreter, ds, "(or -1.0 -2.0)", 0, -1.0);
461      Evaluate(interpreter, ds, "(or -1.0 2.0)", 0, 1.0);
462      Evaluate(interpreter, ds, "(or 1.0 -2.0)", 0, 1.0);
463      Evaluate(interpreter, ds, "(or 1.0 2.0)", 0, 1.0);
464      Evaluate(interpreter, ds, "(or 0.0 0.0)", 0, -1.0);
465      Evaluate(interpreter, ds, "(or -1.0 -2.0 -3.0)", 0, -1.0);
466      Evaluate(interpreter, ds, "(or -1.0 -2.0 3.0)", 0, 1.0);
467      Evaluate(interpreter, ds, "(or (log -1.0))", 0, -1.0); // (or NaN)
468      Evaluate(interpreter, ds, "(or (log -1.0)  1.0)", 0, -1.0); // (or NaN 1.0)
469
470      // XOR
471      Evaluate(interpreter, ds, "(xor -1.0 -2.0)", 0, -1.0);
472      Evaluate(interpreter, ds, "(xor -1.0 2.0)", 0, 1.0);
473      Evaluate(interpreter, ds, "(xor 1.0 -2.0)", 0, 1.0);
474      Evaluate(interpreter, ds, "(xor 1.0 2.0)", 0, -1.0);
475      Evaluate(interpreter, ds, "(xor 0.0 0.0)", 0, -1.0);
476      Evaluate(interpreter, ds, "(xor -1.0 -2.0 -3.0)", 0, -1.0);
477      Evaluate(interpreter, ds, "(xor -1.0 -2.0 3.0)", 0, 1.0);
478      Evaluate(interpreter, ds, "(xor -1.0 2.0 3.0)", 0, -1.0);
479      Evaluate(interpreter, ds, "(xor 1.0 2.0 3.0)", 0, 1.0);
480      Evaluate(interpreter, ds, "(xor (log -1.0))", 0, -1.0);
481      Evaluate(interpreter, ds, "(xor (log -1.0)  1.0)", 0, 1.0);
482
483      // sin, cos, tan
484      Evaluate(interpreter, ds, "(sin " + Math.PI.ToString(NumberFormatInfo.InvariantInfo) + ")", 0, 0.0);
485      Evaluate(interpreter, ds, "(sin 0.0)", 0, 0.0);
486      Evaluate(interpreter, ds, "(cos " + Math.PI.ToString(NumberFormatInfo.InvariantInfo) + ")", 0, -1.0);
487      Evaluate(interpreter, ds, "(cos 0.0)", 0, 1.0);
488      Evaluate(interpreter, ds, "(tan " + Math.PI.ToString(NumberFormatInfo.InvariantInfo) + ")", 0, Math.Tan(Math.PI));
489      Evaluate(interpreter, ds, "(tan 0.0)", 0, Math.Tan(Math.PI));
490
491      // exp, log
492      Evaluate(interpreter, ds, "(log (exp 7.0))", 0, Math.Log(Math.Exp(7)));
493      Evaluate(interpreter, ds, "(exp (log 7.0))", 0, Math.Exp(Math.Log(7)));
494      Evaluate(interpreter, ds, "(log -3.0)", 0, Math.Log(-3));
495
496      // power
497      Evaluate(interpreter, ds, "(pow 2.0 3.0)", 0, 8.0);
498      Evaluate(interpreter, ds, "(pow 4.0 0.5)", 0, 1.0); // interpreter should round to the nearest integer value value (.5 is rounded to the even number)
499      Evaluate(interpreter, ds, "(pow 4.0 2.5)", 0, 16.0); // interpreter should round to the nearest integer value value (.5 is rounded to the even number)
500      Evaluate(interpreter, ds, "(pow -2.0 3.0)", 0, -8.0);
501      Evaluate(interpreter, ds, "(pow 2.0 -3.0)", 0, 1.0 / 8.0);
502      Evaluate(interpreter, ds, "(pow -2.0 -3.0)", 0, -1.0 / 8.0);
503
504      // root
505      Evaluate(interpreter, ds, "(root 9.0 2.0)", 0, 3.0);
506      Evaluate(interpreter, ds, "(root 27.0 3.0)", 0, 3.0);
507      Evaluate(interpreter, ds, "(root 2.0 -3.0)", 0, Math.Pow(2.0, -1.0 / 3.0));
508
509      // mean
510      Evaluate(interpreter, ds, "(mean -1.0 1.0 -1.0)", 0, -1.0 / 3.0);
511
512      // lag
513      Evaluate(interpreter, ds, "(lagVariable 1.0 a -1) ", 1, ds.GetDoubleValue("A", 0));
514      Evaluate(interpreter, ds, "(lagVariable 1.0 a -1) ", 2, ds.GetDoubleValue("A", 1));
515      Evaluate(interpreter, ds, "(lagVariable 1.0 a 0) ", 2, ds.GetDoubleValue("A", 2));
516      Evaluate(interpreter, ds, "(lagVariable 1.0 a 1) ", 0, ds.GetDoubleValue("A", 1));
517
518      // integral
519      Evaluate(interpreter, ds, "(integral -1.0 (variable 1.0 a)) ", 1, ds.GetDoubleValue("A", 0) + ds.GetDoubleValue("A", 1));
520      Evaluate(interpreter, ds, "(integral -1.0 (lagVariable 1.0 a 1)) ", 1, ds.GetDoubleValue("A", 1) + ds.GetDoubleValue("A", 2));
521      Evaluate(interpreter, ds, "(integral -2.0 (variable 1.0 a)) ", 2, ds.GetDoubleValue("A", 0) + ds.GetDoubleValue("A", 1) + ds.GetDoubleValue("A", 2));
522      Evaluate(interpreter, ds, "(integral -1.0 (* (variable 1.0 a) (variable 1.0 b)))", 1, ds.GetDoubleValue("A", 0) * ds.GetDoubleValue("B", 0) + ds.GetDoubleValue("A", 1) * ds.GetDoubleValue("B", 1));
523      Evaluate(interpreter, ds, "(integral -2.0 3.0)", 1, 9.0);
524
525      // derivative
526      // (f_0 + 2 * f_1 - 2 * f_3 - f_4) / 8; // h = 1
527      Evaluate(interpreter, ds, "(diff (variable 1.0 a)) ", 5, (ds.GetDoubleValue("A", 5) + 2 * ds.GetDoubleValue("A", 4) - 2 * ds.GetDoubleValue("A", 2) - ds.GetDoubleValue("A", 1)) / 8.0);
528      Evaluate(interpreter, ds, "(diff (variable 1.0 b)) ", 5, (ds.GetDoubleValue("B", 5) + 2 * ds.GetDoubleValue("B", 4) - 2 * ds.GetDoubleValue("B", 2) - ds.GetDoubleValue("B", 1)) / 8.0);
529      Evaluate(interpreter, ds, "(diff (* (variable 1.0 a) (variable 1.0 b)))", 5, +
530        (ds.GetDoubleValue("A", 5) * ds.GetDoubleValue("B", 5) +
531        2 * ds.GetDoubleValue("A", 4) * ds.GetDoubleValue("B", 4) -
532        2 * ds.GetDoubleValue("A", 2) * ds.GetDoubleValue("B", 2) -
533        ds.GetDoubleValue("A", 1) * ds.GetDoubleValue("B", 1)) / 8.0);
534      Evaluate(interpreter, ds, "(diff -2.0 3.0)", 5, 0.0);
535
536      // timelag
537      Evaluate(interpreter, ds, "(lag -1.0 (lagVariable 1.0 a 2)) ", 1, ds.GetDoubleValue("A", 2));
538      Evaluate(interpreter, ds, "(lag -2.0 (lagVariable 1.0 a 2)) ", 2, ds.GetDoubleValue("A", 2));
539      Evaluate(interpreter, ds, "(lag -1.0 (* (lagVariable 1.0 a 1) (lagVariable 1.0 b 2)))", 1, ds.GetDoubleValue("A", 1) * ds.GetDoubleValue("B", 2));
540      Evaluate(interpreter, ds, "(lag -2.0 3.0)", 1, 3.0);
541
542      {
543        // special functions
544        Action<double> checkAiry = (x) => {
545          double ai, aip, bi, bip;
546          alglib.airy(x, out ai, out aip, out bi, out bip);
547          Evaluate(interpreter, ds, "(airya " + x + ")", 0, ai);
548          Evaluate(interpreter, ds, "(airyb " + x + ")", 0, bi);
549        };
550
551        Action<double> checkBessel = (x) => {
552          Evaluate(interpreter, ds, "(bessel " + x + ")", 0, alglib.besseli0(x));
553        };
554
555        Action<double> checkSinCosIntegrals = (x) => {
556          double si, ci;
557          alglib.sinecosineintegrals(x, out si, out ci);
558          Evaluate(interpreter, ds, "(cosint " + x + ")", 0, ci);
559          Evaluate(interpreter, ds, "(sinint " + x + ")", 0, si);
560        };
561        Action<double> checkHypSinCosIntegrals = (x) => {
562          double shi, chi;
563          alglib.hyperbolicsinecosineintegrals(x, out shi, out chi);
564          Evaluate(interpreter, ds, "(hypcosint " + x + ")", 0, chi);
565          Evaluate(interpreter, ds, "(hypsinint " + x + ")", 0, shi);
566        };
567        Action<double> checkFresnelSinCosIntegrals = (x) => {
568          double c = 0, s = 0;
569          alglib.fresnelintegral(x, ref c, ref s);
570          Evaluate(interpreter, ds, "(fresnelcosint " + x + ")", 0, c);
571          Evaluate(interpreter, ds, "(fresnelsinint " + x + ")", 0, s);
572        };
573        Action<double> checkNormErf = (x) => {
574          Evaluate(interpreter, ds, "(norm " + x + ")", 0, alglib.normaldistribution(x));
575          Evaluate(interpreter, ds, "(erf " + x + ")", 0, alglib.errorfunction(x));
576        };
577
578        Action<double> checkGamma = (x) => {
579          Evaluate(interpreter, ds, "(gamma " + x + ")", 0, alglib.gammafunction(x));
580        };
581        Action<double> checkPsi = (x) => {
582          try {
583            Evaluate(interpreter, ds, "(psi " + x + ")", 0, alglib.psi(x));
584          }
585          catch (alglib.alglibexception) { // ignore cases where alglib throws an exception
586          }
587        };
588        Action<double> checkDawson = (x) => {
589          Evaluate(interpreter, ds, "(dawson " + x + ")", 0, alglib.dawsonintegral(x));
590        };
591        Action<double> checkExpInt = (x) => {
592          Evaluate(interpreter, ds, "(expint " + x + ")", 0, alglib.exponentialintegralei(x));
593        };
594
595
596
597        foreach (var e in new[] { -2.0, -1.0, 0.0, 1.0, 2.0 }) {
598          checkAiry(e);
599          checkBessel(e);
600          checkSinCosIntegrals(e);
601          checkGamma(e);
602          checkExpInt(e);
603          checkDawson(e);
604          checkPsi(e);
605          checkNormErf(e);
606          checkFresnelSinCosIntegrals(e);
607          checkHypSinCosIntegrals(e);
608        }
609      }
610    }
611
612    private void Evaluate(ISymbolicDataAnalysisExpressionTreeInterpreter interpreter, Dataset ds, string expr, int index, double expected) {
613      var importer = new SymbolicExpressionImporter();
614      ISymbolicExpressionTree tree = importer.Import(expr);
615
616      double actual = interpreter.GetSymbolicExpressionTreeValues(tree, ds, Enumerable.Range(index, 1)).First();
617
618      Assert.IsFalse(double.IsNaN(actual) && !double.IsNaN(expected));
619      Assert.IsFalse(!double.IsNaN(actual) && double.IsNaN(expected));
620      if (!double.IsNaN(actual) && !double.IsNaN(expected))
621        Assert.AreEqual(expected, actual, 1.0E-12, expr);
622    }
623  }
624}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.