Fix constructionModelesLassoMLE: phiInit was reshaped from array to matrix. Add examp...
[valse.git] / pkg / R / constructionModelesLassoMLE.R
index e8013a2..0584382 100644 (file)
 #' constructionModelesLassoMLE
 #'
-#' TODO: description
+#' Construct a collection of models with the Lasso-MLE procedure.
 #'
-#' @param ...
+#' @param phiInit an initialization for phi, get by initSmallEM.R
+#' @param rhoInit an initialization for rho, get by initSmallEM.R
+#' @param piInit an initialization for pi, get by initSmallEM.R
+#' @param gamInit an initialization for gam, get by initSmallEM.R
+#' @param mini integer, minimum number of iterations in the EM algorithm, by default = 10
+#' @param maxi integer, maximum number of iterations in the EM algorithm, by default = 100
+#' @param gamma integer for the power in the penaly, by default = 1
+#' @param X matrix of covariates (of size n*p)
+#' @param Y matrix of responses (of size n*m)
+#' @param eps real, threshold to say the EM algorithm converges, by default = 1e-4
+#' @param S output of selectVariables.R
+#' @param ncores Number of cores, by default = 3
+#' @param fast TRUE to use compiled C code, FALSE for R code only
+#' @param verbose TRUE to show some execution traces
 #'
-#' @return ...
+#' @return a list with several models, defined by phi, rho, pi, llh
 #'
-#' export
-constructionModelesLassoMLE = function(phiInit, rhoInit, piInit, gamInit, mini, maxi,
-       gamma, X, Y, thresh, tau, S, ncores=3, artefact = 1e3, verbose=FALSE)
+#' @export
+constructionModelesLassoMLE <- function(phiInit, rhoInit, piInit, gamInit, mini,
+  maxi, gamma, X, Y, eps, S, ncores, fast, verbose)
 {
-       if (ncores > 1)
-       {
-               cl = parallel::makeCluster(ncores)
-               parallel::clusterExport( cl, envir=environment(),
-                       varlist=c("phiInit","rhoInit","gamInit","mini","maxi","gamma","X","Y","thresh",
-                       "tau","S","ncores","verbose") )
-       }
+  if (ncores > 1)
+  {
+    cl <- parallel::makeCluster(ncores, outfile = "")
+    parallel::clusterExport(cl, envir = environment(), varlist = c("phiInit",
+      "rhoInit", "gamInit", "mini", "maxi", "gamma", "X", "Y", "eps", "S",
+      "ncores", "fast", "verbose"))
+  }
 
-       # Individual model computation
-       computeAtLambda <- function(lambda)
-       {
-               if (ncores > 1)
-                       require("valse") #nodes start with an empty environment
+  # Individual model computation
+  computeAtLambda <- function(lambda)
+  {
+    if (ncores > 1)
+      require("valse")  #nodes start with an empty environment
 
-               if (verbose)
-                       print(paste("Computations for lambda=",lambda))
+    if (verbose)
+      print(paste("Computations for lambda=", lambda))
 
-               n = dim(X)[1]
-               p = dim(phiInit)[1]
-               m = dim(phiInit)[2]
-               k = dim(phiInit)[3]
+    n <- nrow(X)
+    p <- ncol(X)
+    m <- ncol(Y)
+    k <- length(piInit)
+    sel.lambda <- S[[lambda]]$selected
+    # col.sel = which(colSums(sel.lambda)!=0) #if boolean matrix
+    col.sel <- which(sapply(sel.lambda, length) > 0)  #if list of selected vars
+    if (length(col.sel) == 0)
+      return(NULL)
 
-               sel.lambda = S[[lambda]]$selected
-#              col.sel = which(colSums(sel.lambda)!=0) #if boolean matrix
-               col.sel <- which( sapply(sel.lambda,length) > 0 ) #if list of selected vars
+    # lambda == 0 because we compute the EMV: no penalization here
+    res <- EMGLLF(array(phiInit[col.sel, , ], dim=c(length(col.sel),m,k)),
+      rhoInit, piInit, gamInit, mini, maxi, gamma, 0,
+      as.matrix(X[, col.sel]), Y, eps, fast)
 
-               if (length(col.sel) == 0)
-                       return (NULL)
+    # Eval dimension from the result + selected
+    phiLambda2 <- res$phi
+    rhoLambda <- res$rho
+    piLambda <- res$pi
+    phiLambda <- array(0, dim = c(p, m, k))
+    for (j in seq_along(col.sel))
+      phiLambda[col.sel[j], sel.lambda[[j]], ] <- phiLambda2[j, sel.lambda[[j]], ]
+    dimension <- length(unlist(sel.lambda))
 
-               # lambda == 0 because we compute the EMV: no penalization here
-               res = EMGLLF(phiInit[col.sel,,],rhoInit,piInit,gamInit,mini,maxi,gamma,0,
-                       X[,col.sel],Y,tau)
-               
-               # Eval dimension from the result + selected
-               phiLambda2 = res$phi
-               rhoLambda = res$rho
-               piLambda = res$pi
-               phiLambda = array(0, dim = c(p,m,k))
-               for (j in seq_along(col.sel))
-                       phiLambda[col.sel[j],,] = phiLambda2[j,,]
-               dimension = length(unlist(sel.lambda))
+    ## Affectations
+    Gam <- matrix(0, ncol = length(piLambda), nrow = n)
+    for (i in 1:n)
+    {
+      for (r in 1:length(piLambda))
+      {
+        sqNorm2 <- sum((Y[i, ] %*% rhoLambda[, , r] - X[i, ] %*% phiLambda[, , r])^2)
+        Gam[i, r] <- piLambda[r] * exp(-0.5 * sqNorm2) * det(rhoLambda[, , r])
+      }
+    }
+    Gam2 <- Gam/rowSums(Gam)
+    affec <- apply(Gam2, 1, which.max)
+    proba <- Gam2
+    LLH <- c(sum(log(apply(Gam,1,sum))), (dimension + m + 1) * k - 1)
+    # ## Computation of the loglikelihood
+    # # Precompute det(rhoLambda[,,r]) for r in 1...k
+    # detRho <- sapply(1:k, function(r) gdet(rhoLambda[, , r]))
+    # sumLogLLH <- 0
+    # for (i in 1:n)
+    # {
+    #   # Update gam[,]; use log to avoid numerical problems
+    #   logGam <- sapply(1:k, function(r) {
+    #     log(piLambda[r]) + log(detRho[r]) - 0.5 *
+    #       sum((Y[i, ] %*% rhoLambda[, , r] - X[i, ] %*% phiLambda[, , r])^2)
+    #   })
+    #
+    #   #logGam <- logGam - max(logGam) #adjust without changing proportions -> change the LLH
+    #   gam <- exp(logGam)
+    #   norm_fact <- sum(gam)
+    #   sumLogLLH <- sumLogLLH + log(norm_fact) - m/2* log(2 * base::pi)
+    # }
+    #llhLambda <- c(-sumLogLLH/n, (dimension + m + 1) * k - 1)
+    list(phi = phiLambda, rho = rhoLambda, pi = piLambda, llh = LLH, affec = affec, proba = proba)
+  }
 
-               # Computation of the loglikelihood
-               densite = vector("double",n)
-               for (r in 1:k)
-               {
-                       delta = (Y%*%rhoLambda[,,r] - (X[, col.sel]%*%phiLambda[col.sel,,r]))/artefact
-                       print(max(delta))
-                       densite = densite + piLambda[r] *
-                               det(rhoLambda[,,r])/(sqrt(2*base::pi))^m * exp(-tcrossprod(delta)/2.0)
-               }
-               llhLambda = c( sum(artefact^2 * log(densite)), (dimension+m+1)*k-1 )
-               list("phi"= phiLambda, "rho"= rhoLambda, "pi"= piLambda, "llh" = llhLambda)
-       }
+  # For each lambda, computation of the parameters
+  out <-
+    if (ncores > 1) {
+      parLapply(cl, 1:length(S), computeAtLambda)
+    } else {
+      lapply(1:length(S), computeAtLambda)
+    }
 
-       # For each lambda, computation of the parameters
-       out =
-               if (ncores > 1)
-                       parLapply(cl, 1:length(S), computeAtLambda)
-       else
-               lapply(1:length(S), computeAtLambda)
+  if (ncores > 1)
+    parallel::stopCluster(cl)
 
-       if (ncores > 1)
-               parallel::stopCluster(cl)
-
-       out
+  out
 }