fix test.constructionModelesLassoMLE; TODO: det(rho[,,r]) ? numerical errors ? ....
[valse.git] / src / sources / constructionModelesLassoMLE.c
1 #include "EMGLLF.h"
2 #include "utils.h"
3 #include <stdlib.h>
4 #include <gsl/gsl_linalg.h>
5 #include <omp.h>
6
7 // TODO: comment on constructionModelesLassoMLE purpose
8 void constructionModelesLassoMLE_core(
9 // IN parameters
10 const Real* phiInit, // parametre initial de moyenne renormalisé
11 const Real* rhoInit, // parametre initial de variance renormalisé
12 const Real* piInit,// parametre initial des proportions
13 const Real* gamInit, // paramètre initial des probabilités a posteriori de chaque échantillon
14 int mini,// nombre minimal d'itérations dans l'algorithme EM
15 int maxi,// nombre maximal d'itérations dans l'algorithme EM
16 Real gamma,// valeur de gamma : puissance des proportions dans la pénalisation
17 //pour un Lasso adaptatif
18 const Real* glambda, // valeur des paramètres de régularisation du Lasso
19 const Real* X, // régresseurs
20 const Real* Y, // réponse
21 Real seuil,// seuil pour prendre en compte une variable
22 Real tau,// seuil pour accepter la convergence
23 const int* A1, // matrice des coefficients des parametres selectionnes
24 const int* A2, // matrice des coefficients des parametres non selectionnes
25 // OUT parameters
26 Real* phi,// estimateur ainsi calculé par le Lasso
27 Real* rho,// estimateur ainsi calculé par le Lasso
28 Real* pi, // estimateur ainsi calculé par le Lasso
29 Real* llh, // estimateur ainsi calculé par le Lasso
30 // additional size parameters
31 int n, // taille de l'echantillon
32 int p, // nombre de covariables
33 int m, // taille de Y (multivarié)
34 int k, // nombre de composantes
35 int L) // taille de glambda
36 {
37 //preparation: phi,rho,pi = 0, llh=+Inf
38 for (int u=0; u<p*m*k*L; u++)
39 phi[u] = 0.;
40 for (int u=0; u<m*m*k*L; u++)
41 rho[u] = 0.;
42 for (int u=0; u<k*L; u++)
43 pi[u] = 0.;
44 for (int u=0; u<L*2; u++)
45 llh[u] = INFINITY;
46
47 //initiate parallel section
48 int lambdaIndex;
49 omp_set_num_threads(OMP_NUM_THREADS);
50 #pragma omp parallel default(shared) private(lambdaIndex)
51 {
52 #pragma omp for schedule(dynamic,CHUNK_SIZE) nowait
53 for (lambdaIndex=0; lambdaIndex<L; lambdaIndex++)
54 {
55 //a = A1[,1,lambdaIndex] ; a = a[a!=0]
56 int* a = (int*)malloc(p*sizeof(int));
57 int lengthA = 0;
58 for (int j=0; j<p; j++)
59 {
60 if (A1[ai(j,0,lambdaIndex,p,m+1,L)] != 0)
61 a[lengthA++] = A1[ai(j,0,lambdaIndex,p,m+1,L)] - 1;
62 }
63 if (lengthA == 0)
64 {
65 free(a);
66 continue;
67 }
68
69 //Xa = X[,a]
70 Real* Xa = (Real*)malloc(n*lengthA*sizeof(Real));
71 for (int i=0; i<n; i++)
72 {
73 for (int j=0; j<lengthA; j++)
74 Xa[mi(i,j,n,lengthA)] = X[mi(i,a[j],n,p)];
75 }
76
77 //phia = phiInit[a,,]
78 Real* phia = (Real*)malloc(lengthA*m*k*sizeof(Real));
79 for (int j=0; j<lengthA; j++)
80 {
81 for (int mm=0; mm<m; mm++)
82 {
83 for (int r=0; r<k; r++)
84 phia[ai(j,mm,r,lengthA,m,k)] = phiInit[ai(a[j],mm,r,p,m,k)];
85 }
86 }
87
88 //Call to EMGLLF
89 Real* phiLambda = (Real*)malloc(lengthA*m*k*sizeof(Real));
90 Real* rhoLambda = (Real*)malloc(m*m*k*sizeof(Real));
91 Real* piLambda = (Real*)malloc(k*sizeof(Real));
92 Real* LLF = (Real*)malloc((maxi+1)*sizeof(Real));
93 Real* S = (Real*)malloc(lengthA*m*k*sizeof(Real));
94 EMGLLF_core(phia,rhoInit,piInit,gamInit,mini,maxi,gamma,0.,Xa,Y,tau,
95 phiLambda,rhoLambda,piLambda,LLF,S,
96 n,lengthA,m,k);
97 free(Xa);
98 free(phia);
99 free(LLF);
100 free(S);
101
102 //Assign results to current variables
103 for (int j=0; j<lengthA; j++)
104 {
105 for (int mm=0; mm<m; mm++)
106 {
107 for (int r=0; r<k; r++)
108 phi[ai4(a[j],mm,r,lambdaIndex,p,m,k,L)] = phiLambda[ai(j,mm,r,lengthA,m,k)];
109 }
110 }
111 free(phiLambda);
112 for (int u=0; u<m; u++)
113 {
114 for (int v=0; v<m; v++)
115 {
116 for (int r=0; r<k; r++)
117 rho[ai4(u,v,r,lambdaIndex,m,m,k,L)] = rhoLambda[ai(u,v,r,m,m,k)];
118 }
119 }
120 free(rhoLambda);
121 for (int r=0; r<k; r++)
122 pi[mi(r,lambdaIndex,k,L)] = piLambda[r];
123 free(piLambda);
124
125 int dimension = 0;
126 int* b = (int*)malloc(m*sizeof(int));
127 for (int j=0; j<p; j++)
128 {
129 //b = A2[j,2:dim(A2)[2],lambdaIndex] ; b = b[b!=0]
130 int lengthB = 0;
131 for (int mm=0; mm<m; mm++)
132 {
133 if (A2[ai(j,mm+1,lambdaIndex,p,m+1,L)] != 0)
134 b[lengthB++] = A2[ai(j,mm+1,lambdaIndex,p,m+1,L)] - 1;
135 }
136 if (lengthB > 0)
137 {
138 //phi[A2[j,1,lambdaIndex],b,,lambdaIndex] = 0.
139 for (int mm=0; mm<lengthB; mm++)
140 {
141 for (int r=0; r<k; r++)
142 phi[ai4(A2[ai(j,0,lambdaIndex,p,m+1,L)]-1, b[mm], r, lambdaIndex, p, m, k, L)] = 0.;
143 }
144 }
145
146 //c = A1[j,2:dim(A1)[2],lambdaIndex] ; dimension = dimension + sum(c!=0)
147 for (int mm=0; mm<m; mm++)
148 {
149 if (A1[ai(j,mm+1,lambdaIndex,p,m+1,L)] != 0)
150 dimension++;
151 }
152 }
153 free(b);
154
155 int signum;
156 Real* densite = (Real*)calloc(L*n,sizeof(Real));
157 Real sumLogDensit = 0.0;
158 gsl_matrix* matrix = gsl_matrix_alloc(m, m);
159 gsl_permutation* permutation = gsl_permutation_alloc(m);
160 Real* YiRhoR = (Real*)malloc(m*sizeof(Real));
161 Real* XiPhiR = (Real*)malloc(m*sizeof(Real));
162 for (int i=0; i<n; i++)
163 {
164 for (int r=0; r<k; r++)
165 {
166 //compute det(rho(:,:,r,lambdaIndex)) [TODO: avoid re-computations]
167 for (int u=0; u<m; u++)
168 {
169 for (int v=0; v<m; v++)
170 matrix->data[u*m+v] = rho[ai4(u,v,r,lambdaIndex,m,m,k,L)];
171 }
172 gsl_linalg_LU_decomp(matrix, permutation, &signum);
173 Real detRhoR = gsl_linalg_LU_det(matrix, signum);
174
175 //compute Y(i,:)*rho(:,:,r,lambdaIndex)
176 for (int u=0; u<m; u++)
177 {
178 YiRhoR[u] = 0.0;
179 for (int v=0; v<m; v++)
180 YiRhoR[u] += Y[mi(i,v,n,m)] * rho[ai4(v,u,r,lambdaIndex,m,m,k,L)];
181 }
182
183 //compute X(i,a)*phi(a,:,r,lambdaIndex)
184 for (int u=0; u<m; u++)
185 {
186 XiPhiR[u] = 0.0;
187 for (int v=0; v<lengthA; v++)
188 XiPhiR[u] += X[mi(i,a[v],n,p)] * phi[ai4(a[v],u,r,lambdaIndex,p,m,k,L)];
189 }
190 // NOTE: On peut remplacer X par Xa dans ce dernier calcul,
191 // mais je ne sais pas si c'est intéressant ...
192
193 // compute dotProduct < delta . delta >
194 Real dotProduct = 0.0;
195 for (int u=0; u<m; u++)
196 dotProduct += (YiRhoR[u]-XiPhiR[u]) * (YiRhoR[u]-XiPhiR[u]);
197
198 densite[mi(lambdaIndex,i,L,n)] +=
199 (pi[mi(r,lambdaIndex,k,L)]*detRhoR/pow(sqrt(2.0*M_PI),m))*exp(-dotProduct/2.0);
200 }
201 sumLogDensit += log(densite[lambdaIndex*n+i]);
202 }
203 llh[mi(lambdaIndex,0,L,2)] = sumLogDensit;
204 llh[mi(lambdaIndex,1,L,2)] = (dimension+m+1)*k-1;
205
206 free(a);
207 free(YiRhoR);
208 free(XiPhiR);
209 free(densite);
210 gsl_matrix_free(matrix);
211 gsl_permutation_free(permutation);
212 }
213 }
214 }