With sync_mean to average synchrones: bad idea, will be removed
[epclust.git] / epclust / R / main.R
index cbc92b1..2af6f90 100644 (file)
@@ -11,7 +11,7 @@
 #'     \item Divide series into \code{ntasks} groups to process in parallel. In each task:
 #'     \enumerate{
 #'       \item iterate the first clustering algorithm on its aggregated outputs,
-#'         on inputs of size \code{nb_items_clust}
+#'         on inputs of size \code{nb_items_clust1}
 #'       \item optionally, if WER=="mix":
 #'         a) compute the K1 synchrones curves,
 #'         b) compute WER distances (K1xK1 matrix) between synchrones and
 #'   }
 #' @param K1 Number of clusters to be found after stage 1 (K1 << N [number of series])
 #' @param K2 Number of clusters to be found after stage 2 (K2 << K1)
-#' @param nb_per_chunk (Maximum) number of items to retrieve in one batch, for both types of
-#'   retrieval: resp. series and contribution; in a vector of size 2
-#' @param algo_clust1 Clustering algorithm for stage 1. A function which takes (data, K)
+#' @param nb_series_per_chunk (Maximum) number of series to retrieve in one batch
+#' @param algoClust1 Clustering algorithm for stage 1. A function which takes (data, K)
 #'   as argument where data is a matrix in columns and K the desired number of clusters,
-#'   and outputs K medoids ranks. Default: PAM
-#' @param algo_clust2 Clustering algorithm for stage 2. A function which takes (dists, K)
+#'   and outputs K medoids ranks. Default: PAM. In our method, this function is called
+#'   on iterated medoids during stage 1
+#' @param algoClust2 Clustering algorithm for stage 2. A function which takes (dists, K)
 #'   as argument where dists is a matrix of distances and K the desired number of clusters,
-#'   and outputs K clusters representatives (curves). Default: k-means
-#' @param nb_items_clust1 (Maximum) number of items in input of the clustering algorithm
-#'   for stage 1
+#'   and outputs K medoids ranks. Default: PAM.  In our method, this function is called
+#'   on a matrix of K1 x K1 (WER) distances computed between synchrones
+#' @param nb_items_clust1 (~Maximum) number of items in input of the clustering algorithm
+#'   for stage 1. At worst, a clustering algorithm might be called with ~2*nb_items_clust1
+#'   items; but this could only happen at the last few iterations.
 #' @param wav_filt Wavelet transform filter; see ?wavelets::wt.filter
 #' @param contrib_type Type of contribution: "relative", "logit" or "absolute" (any prefix)
 #' @param WER "end" to apply stage 2 after stage 1 has fully iterated, or "mix" to apply
 #'   stage 2 at the end of each task
+#' @param sync_mean TRUE to compute a synchrone as a mean curve, FALSE for a sum
 #' @param random TRUE (default) for random chunks repartition
 #' @param ntasks Number of tasks (parallel iterations to obtain K1 [if WER=="end"]
 #'   or K2 [if WER=="mix"] medoids); default: 1.
 #' series = do.call( cbind, lapply( 1:6, function(i)
 #'   do.call(cbind, wmtsa::wavBootstrap(ref_series[i,], n.realization=400)) ) )
 #' #dim(series) #c(2400,10001)
-#' medoids_ascii = claws(series, K1=60, K2=6, nb_per_chunk=c(200,500), verbose=TRUE)
+#' medoids_ascii = claws(series, K1=60, K2=6, 200, verbose=TRUE)
 #'
 #' # Same example, from CSV file
 #' csv_file = "/tmp/epclust_series.csv"
 #' write.table(series, csv_file, sep=",", row.names=FALSE, col.names=FALSE)
-#' medoids_csv = claws(csv_file, K1=60, K2=6, nb_per_chunk=c(200,500))
+#' medoids_csv = claws(csv_file, K1=60, K2=6, 200)
 #'
 #' # Same example, from binary file
 #' bin_file <- "/tmp/epclust_series.bin"
 #' endian <- "little"
 #' binarize(csv_file, bin_file, 500, nbytes, endian)
 #' getSeries <- function(indices) getDataInFile(indices, bin_file, nbytes, endian)
-#' medoids_bin <- claws(getSeries, K1=60, K2=6, nb_per_chunk=c(200,500))
+#' medoids_bin <- claws(getSeries, K1=60, K2=6, 200)
 #' unlink(csv_file)
 #' unlink(bin_file)
 #'
 #'   df_series <- dbGetQuery(series_db, request)
 #'   as.matrix(df_series[,"value"], nrow=serie_length)
 #' }
-#' medoids_db = claws(getSeries, K1=60, K2=6, nb_per_chunk=c(200,500))
+#' medoids_db = claws(getSeries, K1=60, K2=6, 200))
 #' dbDisconnect(series_db)
 #'
 #' # All computed medoids should be the same:
 #' digest::sha1(medoids_db)
 #' }
 #' @export
-claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
+claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_series_per_chunk,
        nb_items_clust1=7*K1,
-       algo_clust1=function(data,K) cluster::pam(data,K,diss=FALSE),
-       algo_clust2=function(dists,K) stats::kmeans(dists,K,iter.max=50,nstart=3),
-       wav_filt="d8",contrib_type="absolute",
-       WER="end",
+       algoClust1=function(data,K) cluster::pam(t(data),K,diss=FALSE)$id.med,
+       algoClust2=function(dists,K) cluster::pam(dists,K,diss=TRUE)$id.med,
+       wav_filt="d8", contrib_type="absolute",
+       WER="end",sync_mean=TRUE,
        random=TRUE,
        ntasks=1, ncores_tasks=1, ncores_clust=4,
        sep=",",
@@ -155,25 +158,22 @@ claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
        }
        K1 <- .toInteger(K1, function(x) x>=2)
        K2 <- .toInteger(K2, function(x) x>=2)
-       if (!is.numeric(nb_per_chunk) || length(nb_per_chunk)!=2)
-               stop("'nb_per_chunk': numeric, size 2")
-       nb_per_chunk[1] <- .toInteger(nb_per_chunk[1], function(x) x>=1)
-       # A batch of contributions should have at least as many elements as a batch of series,
-       # because it always contains much less values
-       nb_per_chunk[2] <- max(.toInteger(nb_per_chunk[2],function(x) x>=1), nb_per_chunk[1])
+       nb_series_per_chunk <- .toInteger(nb_series_per_chunk, function(x) x>=1)
+       # K1 (number of clusters at step 1) cannot exceed nb_series_per_chunk, because we will need
+       # to load K1 series in memory for clustering stage 2.
+       if (K1 > nb_series_per_chunk)
+               stop("'K1' cannot exceed 'nb_series_per_chunk'")
        nb_items_clust1 <- .toInteger(nb_items_clust1, function(x) x>K1)
        random <- .toLogical(random)
-       tryCatch
-       (
-               {ignored <- wavelets::wt.filter(wav_filt)},
-               error = function(e) stop("Invalid wavelet filter; see ?wavelets::wt.filter")
-       )
+       tryCatch( {ignored <- wavelets::wt.filter(wav_filt)},
+               error = function(e) stop("Invalid wavelet filter; see ?wavelets::wt.filter") )
        ctypes = c("relative","absolute","logit")
        contrib_type = ctypes[ pmatch(contrib_type,ctypes) ]
        if (is.na(contrib_type))
                stop("'contrib_type' in {'relative','absolute','logit'}")
        if (WER!="end" && WER!="mix")
                stop("'WER': in {'end','mix'}")
+       sync_mean <- .toLogical(sync_mean)
        random <- .toLogical(random)
        ntasks <- .toInteger(ntasks, function(x) x>=1)
        ncores_tasks <- .toInteger(ncores_tasks, function(x) x>=1)
@@ -210,7 +210,7 @@ claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
        if (verbose)
                cat("...Compute contributions and serialize them\n")
        nb_curves = binarizeTransform(getSeries,
-               function(series) curvesToContribs(series, wf, ctype),
+               function(series) curvesToContribs(series, wav_filt, contrib_type),
                contribs_file, nb_series_per_chunk, nbytes, endian)
        getContribs = function(indices) getDataInFile(indices, contribs_file, nbytes, endian)
 
@@ -235,9 +235,9 @@ claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
                # Initialize parallel runs: outfile="" allow to output verbose traces in the console
                # under Linux. All necessary variables are passed to the workers.
                cl = parallel::makeCluster(ncores_tasks, outfile="")
-               varlist = c("getSeries","getContribs","K1","K2","algo_clust1","algo_clust2",
-                       "nb_per_chunk","nb_items_clust","ncores_clust","sep","nbytes","endian",
-                       "verbose","parll")
+               varlist = c("getSeries","getContribs","K1","K2","algoClust1","algoClust2",
+                       "nb_series_per_chunk","nb_items_clust1","ncores_clust","sep",
+                       "nbytes","endian","verbose","parll")
                if (WER=="mix")
                        varlist = c(varlist, "medoids_file")
                parallel::clusterExport(cl, varlist, envir = environment())
@@ -254,14 +254,14 @@ claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
                if (parll && ntasks>1)
                        require("epclust", quietly=TRUE)
                indices_medoids = clusteringTask1(
-                       inds, getContribs, K1, nb_series_per_chunk, ncores_clust, verbose, parll)
+                       inds, getContribs, K1, algoClust1, nb_series_per_chunk, ncores_clust, verbose, parll)
                if (WER=="mix")
                {
                        if (parll && ntasks>1)
                                require("bigmemory", quietly=TRUE)
                        medoids1 = bigmemory::as.big.matrix( getSeries(indices_medoids) )
-                       medoids2 = clusteringTask2(medoids1, K2, getSeries, nb_curves, nb_series_per_chunk,
-                               nbytes, endian, ncores_clust, verbose, parll)
+                       medoids2 = clusteringTask2(medoids1, K2, algoClust2, getSeries, nb_curves,
+                               nb_series_per_chunk, sync_mean, nbytes, endian, ncores_clust, verbose, parll)
                        binarize(medoids2, medoids_file, nb_series_per_chunk, sep, nbytes, endian)
                        return (vector("integer",0))
                }
@@ -304,26 +304,29 @@ claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
        if (WER=="mix")
        {
                indices = seq_len(ntasks*K2)
-               # Now series must be retrieved from synchrones_file
-               getSeries = function(inds) getDataInFile(inds, synchrones_file, nbytes, endian)
+               # Now series (synchrones) must be retrieved from medoids_file
+               getSeries = function(inds) getDataInFile(inds, medoids_file, nbytes, endian)
                # Contributions must be re-computed
                unlink(contribs_file)
                index = 1
                if (verbose)
                        cat("...Serialize contributions computed on synchrones\n")
                ignored = binarizeTransform(getSeries,
-                       function(series) curvesToContribs(series, wf, ctype),
+                       function(series) curvesToContribs(series, wav_filt, contrib_type),
                        contribs_file, nb_series_per_chunk, nbytes, endian)
        }
 
+#TODO: check THAT
+
+
        # Run step2 on resulting indices or series (from file)
        if (verbose)
                cat("...Run final // stage 1 + stage 2\n")
-       indices_medoids = clusteringTask1(
-               indices, getContribs, K1, nb_series_per_chunk, ncores_tasks*ncores_clust, verbose, parll)
+       indices_medoids = clusteringTask1(indices, getContribs, K1, algoClust1,
+               nb_series_per_chunk, ncores_tasks*ncores_clust, verbose, parll)
        medoids1 = bigmemory::as.big.matrix( getSeries(indices_medoids) )
-       medoids2 = clusteringTask2(medoids1, K2, getRefSeries, nb_curves, nb_series_per_chunk,
-               nbytes, endian, ncores_tasks*ncores_clust, verbose, parll)
+       medoids2 = clusteringTask2(medoids1, K2, algoClust2, getRefSeries, nb_curves,
+               nb_series_per_chunk, sync_mean, nbytes, endian, ncores_tasks*ncores_clust, verbose, parll)
 
        # Cleanup: remove temporary binary files and their folder
        unlink(bin_dir, recursive=TRUE)
@@ -344,14 +347,15 @@ claws <- function(getSeries, K1, K2, nb_per_chunk,
 #' @return A [big.]matrix of size log(L) x n containing contributions in columns
 #'
 #' @export
-curvesToContribs = function(series, wav_filt, contrib_type)
+curvesToContribs = function(series, wav_filt, contrib_type, coin=FALSE)
 {
+       series = as.matrix(series) #1D serie could occur
        L = nrow(series)
        D = ceiling( log2(L) )
        nb_sample_points = 2^D
        apply(series, 2, function(x) {
                interpolated_curve = spline(1:L, x, n=nb_sample_points)$y
-               W = wavelets::dwt(interpolated_curve, filter=wf, D)@W
+               W = wavelets::dwt(interpolated_curve, filter=wav_filt, D)@W
                nrj = rev( sapply( W, function(v) ( sqrt( sum(v^2) ) ) ) )
                if (contrib_type!="absolute")
                        nrj = nrj / sum(nrj)