Remove debug traces, inline matrix index function
[morpheus.git] / pkg / src / functions.c
index 42bb134..1c7295a 100644 (file)
 #include <stdlib.h>
 
-//index matrix (by columns)
-int mi(int i, int j, int d1, int d2)
+// Index matrix (by columns)
+int inline mi(int i, int j, int d1, int d2)
 {
-       return j*d1+i;
+  return j*d1 + i;
 }
 
-//index 3-tensor (by columns, matrices ordered by last dim)
-int ti(int i, int j, int k, int d1, int d2, int d3)
+// Index 3-tensor (by columns, matrices ordered by last dim)
+int inline ti(int i, int j, int k, int d1, int d2, int d3)
 {
-       return k*d1*d2 + j*d1 + i;
+  return k*d1*d2 + j*d1 + i;
 }
 
-// Emprical cross-moment of order 2 between X size nxd and Y size n
+// Empirical cross-moment of order 2 between X size nxd and Y size n
 void Moments_M2(double* X, double* Y, int* pn, int* pd, double* M2)
 {
-       int n=*pn, d=*pd;
-       //double* M2 = (double*)calloc(d*d,sizeof(double));
-
-       // M2 = E[Y*X^*2] - E[Y*e^*2] = E[Y (X^*2 - I)]
-       for (int j=0; j<d; j++)
-       {
-               for (int i=0; i<n; i++)
-               {
-                       M2[mi(j,j,d,d)] -= Y[i] / n;
-                       for (int k=0; k<d; k++)
-                               M2[mi(j,k,d,d)] += Y[i] * X[mi(i,j,n,d)]*X[mi(i,k,n,d)] / n;
-               }
-       }
+  int n=*pn, d=*pd;
+  //double* M2 = (double*)calloc(d*d,sizeof(double));
+
+  // M2 = E[Y*X^*2] - E[Y*e^*2] = E[Y (X^*2 - I)]
+  for (int j=0; j<d; j++)
+  {
+    for (int i=0; i<n; i++)
+    {
+      M2[mi(j,j,d,d)] -= Y[i] / n;
+      for (int k=0; k<d; k++)
+        M2[mi(j,k,d,d)] += Y[i] * X[mi(i,j,n,d)]*X[mi(i,k,n,d)] / n;
+    }
+  }
 }
 
-// Emprical cross-moment of order 3 between X size nxd and Y size n
+// Empirical cross-moment of order 3 between X size nxd and Y size n
 void Moments_M3(double* X, double* Y, int* pn, int* pd, double* M3)
 {
-       int n=*pn, d=*pd;
-       //double* M3 = (double*)calloc(d*d*d,sizeof(double));
-
-       // M3 = E[Y*X^*3] - E[Y*e*X*e] - E[Y*e*e*X] - E[Y*X*e*e]
-       for (int j=0; j<d; j++)
-       {
-               for (int k=0; k<d; k++)
-               {
-                       for (int i=0; i<n; i++)
-                       {
-                               double tensor_elt = Y[i]*X[mi(i,k,n,d)] / n;
-                               M3[ti(j,k,j,d,d,d)] -= tensor_elt;
-                               M3[ti(j,j,k,d,d,d)] -= tensor_elt;
-                               M3[ti(k,j,j,d,d,d)] -= tensor_elt;
-                               for (int o=0; o<d; o++)
-                                       M3[ti(j,k,o,d,d,d)] += Y[i] * X[mi(i,j,n,d)]*X[mi(i,k,n,d)]*X[mi(i,o,n,d)] / n;
-                       }
-               }
-       }
+  int n=*pn, d=*pd;
+  //double* M3 = (double*)calloc(d*d*d,sizeof(double));
+
+  // M3 = E[Y*X^*3] - E[Y*e*X*e] - E[Y*e*e*X] - E[Y*X*e*e]
+  for (int j=0; j<d; j++)
+  {
+    for (int k=0; k<d; k++)
+    {
+      for (int i=0; i<n; i++)
+      {
+        double tensor_elt = Y[i]*X[mi(i,k,n,d)] / n;
+        M3[ti(j,k,j,d,d,d)] -= tensor_elt;
+        M3[ti(j,j,k,d,d,d)] -= tensor_elt;
+        M3[ti(k,j,j,d,d,d)] -= tensor_elt;
+        for (int o=0; o<d; o++)
+          M3[ti(j,k,o,d,d,d)] += Y[i] * X[mi(i,j,n,d)]*X[mi(i,k,n,d)]*X[mi(i,o,n,d)] / n;
+      }
+    }
+  }
 }
 
-void Compute_Omega(double* X, double* Y, int* pn, int* pd, double* W)
+// W = 1/N sum( t(g(Zi,theta)) g(Zi,theta) )
+// with g(Zi, theta) = i-th contribution to all moments (size dim) - real moments
+void Compute_Omega(double* X, int* Y, double* M, int* pn, int* pd, double* W)
 {
-  // TODO: formula 1/N sum( t(g(Zi,theta)) g(Zi,theta) )
-  // = 1/N sum( t( (XiYi-...) - theta[i] ) ( ... ) )
-  // --> similar to Moments_M2 and M3 above
+  int n=*pn, d=*pd;
+  int dim = d + d*d + d*d*d;
+  //double* W = (double*)malloc(dim*dim*sizeof(double));
+
+  // (Re)Initialize W:
+  for (int j=0; j<dim; j++)
+  {
+    for (int k=0; k<dim; k++)
+      W[j*dim+k] = 0.0;
+  }
+  double* g = (double*)malloc(dim*sizeof(double));
+  for (int i=0; i<n; i++)
+  {
+    // g == gi:
+    for (int j=0; j<d; j++)
+      g[j] = Y[i] * X[mi(i,j,n,d)] - M[j];
+    for (int j=d; j<d+(d*d); j++)
+    {
+      int idx1 = (j-d) % d; //num row
+      int idx2 = ((j-d) - idx1) / d; //num col
+      g[j] = 0.0;
+      if (idx1 == idx2)
+        g[j] -= Y[i];
+      g[j] += Y[i] * X[mi(i,idx1,n,d)]*X[mi(i,idx2,n,d)] - M[j];
+    }
+    for (int j=d+d*d; j<dim; j++)
+    {
+      int idx1 = (j-d-d*d) % d; //num row
+      int idx2 = ((j-d-d*d - idx1) / d) %d; //num col
+      int idx3 = (((j-d-d*d - idx1) / d) - idx2) / d; //num "depth"
+      g[j] = 0.0;
+      if (idx1 == idx2)
+        g[j] -= Y[i] * X[mi(i,idx3,n,d)];
+      if (idx1 == idx3)
+        g[j] -= Y[i] * X[mi(i,idx2,n,d)];
+      if (idx2 == idx3)
+        g[j] -= Y[i] * X[mi(i,idx1,n,d)];
+      g[j] += Y[i] * X[mi(i,idx1,n,d)]*X[mi(i,idx2,n,d)]*X[mi(i,idx3,n,d)] - M[j];
+    }
+    // Add 1/n t(gi) %*% gi to W
+    for (int j=0; j<dim; j++)
+    {
+      for (int k=0; k<dim; k++)
+        W[j*dim+k] += g[j] * g[k] / n;
+    }
+  }
+  free(g);
 }