R.pkg: add a TODO
[epclust.git] / code / draft_R_pkg / R / main.R
index 3411720..6746d88 100644 (file)
-#TODO: setRefClass... to avoid copy data !!
-#http://stackoverflow.com/questions/2603184/r-pass-by-reference
-
-#fields: data (can be NULL or provided by user), coeffs (will be computed
-#con can be a character string naming a file; see readLines()
-#data can be in DB format, on one column : TODO: guess (from header, or col. length...)
-epclust = function(data=NULL, con=NULL, raw=FALSE, K, nbPerChunk, ..., where_to_store_tmp_data, and how ?)
-#options for tmp files: in RAM, on disk, on DB (can be distributed)
-{
+#' @include defaults.R
 
+#' @title Cluster power curves with PAM in parallel
+#'
+#' @description Groups electricity power curves (or any series of similar nature) by applying PAM
+#' algorithm in parallel to chunks of size \code{nb_series_per_chunk}
+#'
+#' @param data Access to the data, which can be of one of the three following types:
+#' \itemize{
+#'   \item data.frame: each line contains its ID in the first cell, and all values after
+#'   \item connection: any R connection object (e.g. a file) providing lines as described above
+#'   \item function: a custom way to retrieve the curves; it has two arguments: the start index
+#'     (start) and number of curves (n); see example in package vignette.
+#' }
+#' @param K Number of clusters
+#' @param nb_series_per_chunk (Maximum) number of series in each group
+#' @param min_series_per_chunk Minimum number of series in each group
+#' @param writeTmp Function to write temporary wavelets coefficients (+ identifiers);
+#'   see defaults in defaults.R
+#' @param readTmp Function to read temporary wavelets coefficients (see defaults.R)
+#' @param wf Wavelet transform filter; see ?wt.filter. Default: haar
+#' @param WER "end" to apply stage 2 after stage 1 has iterated and finished, or "mix"
+#'   to apply it after every stage 1
+#' @param ncores number of parallel processes; if NULL, use parallel::detectCores()
+#'
+#' @return A data.frame of the final medoids curves (identifiers + values)
+epclust = function(data, K, nb_series_per_chunk, min_series_per_chunk=10*K,
+       writeTmp=defaultWriteTmp, readTmp=defaultReadTmp, wf="haar", WER="end", ncores=NULL)
+{
+       #TODO: setRefClass(...) to avoid copy data:
+       #http://stackoverflow.com/questions/2603184/r-pass-by-reference
 
-       #on input: can be data or con; data handled by writing it to file (ascii or bin ?!),
+       #0) check arguments
+       if (!is.data.frame(data) && !is.function(data))
+               tryCatch(
+                       {
+                               if (is.character(data))
+                               {
+                                       data_con = file(data, open="r")
+                               } else if (!isOpen(data))
+                               {
+                                       open(data)
+                                       data_con = data
+                               }
+                       },
+                       error="data should be a data.frame, a function or a valid connection")
+       if (!is.integer(K) || K < 2)
+               stop("K should be an integer greater or equal to 2")
+       if (!is.integer(nb_series_per_chunk) || nb_series_per_chunk < K)
+               stop("nb_series_per_chunk should be an integer greater or equal to K")
+       if (!is.function(writeTmp) || !is.function(readTmp))
+               stop("read/writeTmp should be functional (see defaults.R)")
+       if (WER!="end" && WER!="mix")
+               stop("WER takes values in {'end','mix'}")
+       #concerning ncores, any non-integer type will be treated as "use parallel:detectCores()"
 
+       #1) acquire data (process curves, get as coeffs)
+       #TODO: for data.frame and custom function, run in parallel (connections are sequential[?!])
+       index = 1
+       nb_curves = 0
+       repeat
+       {
+               coeffs_chunk = NULL
+               if (is.data.frame(data))
+               {
+                       #full data matrix
+                       if (index < nrow(data))
+                       {
+                               coeffs_chunk = curvesToCoeffs(
+                                       data[index:(min(index+nb_series_per_chunk-1,nrow(data))),], wf)
+                       }
+               } else if (is.function(data))
+               {
+                       #custom user function to retrieve next n curves, probably to read from DB
+                       coeffs_chunk = curvesToCoeffs( data(index, nb_series_per_chunk), wf )
+               } else
+               {
+                       #incremental connection
+                       #TODO: find a better way to parse than using a temp file
+                       ascii_lines = readLines(data_con, nb_series_per_chunk)
+                       if (length(ascii_lines > 0))
+                       {
+                               series_chunk_file = ".tmp/series_chunk"
+                               writeLines(ascii_lines, series_chunk_file)
+                               coeffs_chunk = curvesToCoeffs( read.csv(series_chunk_file), wf )
+                       }
+               }
+               if (is.null(coeffs_chunk))
+                       break
+               writeTmp(coeffs_chunk)
+               nb_curves = nb_curves + nrow(coeffs_chunk)
+               index = index + nb_series_per_chunk
+       }
+       if (exists(data_con))
+               close(data_con)
+       if (nb_curves < min_series_per_chunk)
+               stop("Not enough data: less rows than min_series_per_chunk!")
 
-       if (!is.null(data))
+       #2) process coeffs (by nb_series_per_chunk) and cluster them in parallel
+       library(parallel)
+       ncores = ifelse(is.integer(ncores), ncores, parallel::detectCores())
+       cl = parallel::makeCluster(ncores)
+       parallel::clusterExport(cl=cl, varlist=c("TODO:", "what", "to", "export?"), envir=environment())
+       #TODO: be careful of writing to a new temp file, then flush initial one, then re-use it...
+       repeat
        {
-               #full data matrix
-               index = 1
-               n = nrow(data)
-               while (index < n)
+               #while there is jobs to do (i.e. size of tmp "file" is greater than nb_series_per_chunk)
+               nb_workers = nb_curves %/% nb_series_per_chunk
+               indices = list()
+               #indices[[i]] == (start_index,number_of_elements)
+               for (i in 1:nb_workers)
+                       indices[[i]] = c(nb_series_per_chunk*(i-1)+1, nb_series_per_chunk)
+               remainder = nb_curves %% nb_series_per_chunk
+               if (remainder >= min_series_per_chunk)
+               {
+                       nb_workers = nb_workers + 1
+                       indices[[nb_workers]] = c(nb_curves-remainder+1, nb_curves)
+               } else if (remainder > 0)
                {
-                       getCoeffs(data
-                       index = index + nbSeriesPerChunk
+                       #spread the load among other workers
+                       #...
                }
-       } else if (!is.null(con))
+               li = parallel::parLapply(cl, indices, processChunk, K, WER=="mix")
+               #C) flush tmp file (current parallel processes will write in it)
+       }
+       parallel::stopCluster(cl)
+
+       #3) readTmp last results, apply PAM on it, and return medoids + identifiers
+       final_coeffs = readTmp(1, nb_series_per_chunk)
+       if (nrow(final_coeffs) == K)
        {
-               #incremental connection
-               #read it one by one and get coeffs until nbSeriesPerChunk
-               #then launch a clustering task............
-               readLines()
-       } else
-               stop("at least 'data' or 'con' argument must be present")
+               return ( list( medoids=coeffsToCurves(final_coeffs[,2:ncol(final_coeffs)]),
+                       ids=final_coeffs[,1] ) )
+       }
+       pam_output = getClusters(as.matrix(final_coeffs[,2:ncol(final_coeffs)]), K)
+       medoids = coeffsToCurves(pam_output$medoids, wf)
+       ids = final_coeffs[,1] [pam_output$ranks]
 
+       #4) apply stage 2 (in parallel ? inside task 2) ?)
+       if (WER == "end")
+       {
+               #from center curves, apply stage 2...
+               #TODO:
+       }
+
+       return (list(medoids=medoids, ids=ids))
 }
 
-getCoeffs = function(series)
+processChunk = function(indice, K, WER)
 {
-       #... return wavelets coeffs : compute in parallel !
+       #1) retrieve data
+       coeffs = readTmp(indice[1], indice[2])
+       #2) cluster
+       cl = getClusters(as.matrix(coeffs[,2:ncol(coeffs)]), K)
+       #3) WER (optional)
+       #TODO:
 }
+
+#TODO: difficulté : retrouver courbe à partir de l'identifiant (DB ok mais le reste ?)
+#aussi : que passe-t-on aux noeuds ? curvesToCoeffs en // ?
+#enfin : WER ?!