basic test OK, but problem with 'fast' EMGLLF output in last EMilie test
[valse.git] / pkg / R / main.R
index 8f845f4..d29fe69 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-#' valse
+#' valse 
 #'
 #' Main function
 #'
 #' @param eps real, threshold to say the EM algorithm converges, by default = 1e-4
 #' @param kmin integer, minimum number of clusters, by default = 2
 #' @param kmax integer, maximum number of clusters, by default = 10
-#' @param rang.min integer, minimum rank in the low rank procedure, by default = 1
-#' @param rang.max integer, maximum rank in the
+#' @param rank.min integer, minimum rank in the low rank procedure, by default = 1
+#' @param rank.max integer, maximum rank in the low rank procedure, by default = 5
+#' @param ncores_outer Number of cores for the outer loop on k
+#' @param ncores_inner Number of cores for the inner loop on lambda
+#' @param thresh real, threshold to say a variable is relevant, by default = 1e-8
+#' @param grid_lambda, a vector with regularization parameters if known, by default numeric(0)
+#' @param size_coll_mod (Maximum) size of a collection of models
+#' @param fast TRUE to use compiled C code, FALSE for R code only
+#' @param verbose TRUE to show some execution traces
 #'
 #' @return a list with estimators of parameters
 #'
 #' @examples
 #' #TODO: a few examples
 #' @export
-valse = function(X, Y, procedure='LassoMLE', selecMod='DDSE', gamma=1, mini=10, maxi=50,
-       eps=1e-4, kmin=2, kmax=2, rang.min=1, rang.max=10, ncores_outer=1, ncores_inner=3,
-       verbose=FALSE)
+valse <- function(X, Y, procedure = "LassoMLE", selecMod = "DDSE", gamma = 1, mini = 10, 
+  maxi = 50, eps = 1e-04, kmin = 2, kmax = 3, rank.min = 1, rank.max = 5, ncores_outer = 1, 
+  ncores_inner = 1, thresh = 1e-08, grid_lambda = numeric(0), size_coll_mod = 10,
+  fast = TRUE, verbose = FALSE, plot = TRUE)
 {
-  p = dim(X)[2]
-  m = dim(Y)[2]
-  n = dim(X)[1]
+  n <- nrow(X)
+  p <- ncol(X)
+  m <- ncol(Y)
 
-  if (verbose)
-               print("main loop: over all k and all lambda")
+  if (verbose) 
+    print("main loop: over all k and all lambda")
 
-       if (ncores_outer > 1)
-       {
-               cl = parallel::makeCluster(ncores_outer)
-               parallel::clusterExport( cl=cl, envir=environment(), varlist=c("X","Y","procedure",
-                       "selecMod","gamma","mini","maxi","eps","kmin","kmax","rang.min","rang.max",
-                       "ncores_outer","ncores_inner","verbose","p","m","k","tableauRecap") )
-       }
+  if (ncores_outer > 1) {
+    cl <- parallel::makeCluster(ncores_outer, outfile = "")
+    parallel::clusterExport(cl = cl, envir = environment(), varlist = c("X", 
+      "Y", "procedure", "selecMod", "gamma", "mini", "maxi", "eps", "kmin", 
+      "kmax", "rank.min", "rank.max", "ncores_outer", "ncores_inner", "thresh", 
+      "size_coll_mod", "verbose", "p", "m"))
+  }
 
-       # Compute models with k components
-       computeModels <- function(k)
-       {
-               if (ncores_outer > 1)
-                       require("valse") #nodes start with an empty environment
+  # Compute models with k components
+  computeModels <- function(k)
+  {
+    if (ncores_outer > 1) 
+      require("valse") #nodes start with an empty environment
 
-               if (verbose)
-                       print(paste("Parameters initialization for k =",k))
-               #smallEM initializes parameters by k-means and regression model in each component,
-    #doing this 20 times, and keeping the values maximizing the likelihood after 10
-    #iterations of the EM algorithm.
-    P = initSmallEM(k, X, Y)
-    grid_lambda <- computeGridLambda(P$phiInit, P$rhoInit, P$piInit, P$gamInit, X, Y,
-                       gamma, mini, maxi, eps)
-               # TODO: 100 = magic number
-    if (length(grid_lambda)>100)
-      grid_lambda = grid_lambda[seq(1, length(grid_lambda), length.out = 100)]
+    if (verbose) 
+      print(paste("Parameters initialization for k =", k))
+    # smallEM initializes parameters by k-means and regression model in each
+    # component, doing this 20 times, and keeping the values maximizing the
+    # likelihood after 10 iterations of the EM algorithm.
+    P <- initSmallEM(k, X, Y, fast)
+    if (length(grid_lambda) == 0)
+    {
+      grid_lambda <- computeGridLambda(P$phiInit, P$rhoInit, P$piInit, P$gamInit, 
+                                       X, Y, gamma, mini, maxi, eps, fast)
+    }
+    if (length(grid_lambda) > size_coll_mod) 
+      grid_lambda <- grid_lambda[seq(1, length(grid_lambda), length.out = size_coll_mod)]
 
-               if (verbose)
-                       print("Compute relevant parameters")
-    #select variables according to each regularization parameter
-    #from the grid: S$selected corresponding to selected variables
-    S = selectVariables(P$phiInit, P$rhoInit, P$piInit, P$gamInit, mini, maxi, gamma,
-                       grid_lambda, X, Y, 1e-8, eps, ncores_inner) #TODO: 1e-8 as arg?! eps?
+    if (verbose) 
+      print("Compute relevant parameters")
+    # select variables according to each regularization parameter from the grid:
+    # S$selected corresponding to selected variables
+    S <- selectVariables(P$phiInit, P$rhoInit, P$piInit, P$gamInit, mini, maxi, 
+      gamma, grid_lambda, X, Y, thresh, eps, ncores_inner, fast)
 
-    if (procedure == 'LassoMLE')
-               {
-      if (verbose)
-                               print('run the procedure Lasso-MLE')
-      #compute parameter estimations, with the Maximum Likelihood
-      #Estimator, restricted on selected variables.
-      models <- constructionModelesLassoMLE(phiInit, rhoInit, piInit, gamInit, mini,
-                               maxi, gamma, X, Y, thresh, eps, S$selected, ncores_inner, verbose)
-    }
-               else
-               {
-      if (verbose)
-                               print('run the procedure Lasso-Rank')
-      #compute parameter estimations, with the Low Rank
-      #Estimator, restricted on selected variables.
-      models <- constructionModelesLassoRank(S$Pi, S$Rho, mini, maxi, X, Y, eps, A1,
-                               rank.min, rank.max, ncores_inner, verbose)
+    if (procedure == "LassoMLE") {
+      if (verbose) 
+        print("run the procedure Lasso-MLE")
+      # compute parameter estimations, with the Maximum Likelihood Estimator,
+      # restricted on selected variables.
+      models <- constructionModelesLassoMLE(P$phiInit, P$rhoInit, P$piInit, 
+        P$gamInit, mini, maxi, gamma, X, Y, eps, S, ncores_inner, fast, verbose)
+    } else {
+      if (verbose) 
+        print("run the procedure Lasso-Rank")
+      # compute parameter estimations, with the Low Rank Estimator, restricted on
+      # selected variables.
+      models <- constructionModelesLassoRank(S, k, mini, maxi, X, Y, eps, rank.min, 
+        rank.max, ncores_inner, fast, verbose)
     }
+    # warning! Some models are NULL after running selectVariables
+    models <- models[sapply(models, function(cell) !is.null(cell))]
     models
   }
 
-       # List (index k) of lists (index lambda) of models
-       models_list <-
-               #if (ncores_k > 1)
-         if (ncores_outer > 1)
-                       parLapply(cl, kmin:kmax, computeModels)
-               else
-                       lapply(kmin:kmax, computeModels)
-       #if (ncores_k > 1)
-       if (ncores_outer > 1)
-               parallel::stopCluster(cl)
+  # List (index k) of lists (index lambda) of models
+  models_list <-
+    if (ncores_outer > 1) {
+      parLapply(cl, kmin:kmax, computeModels)
+    } else {
+      lapply(kmin:kmax, computeModels)
+    }
+  if (ncores_outer > 1) 
+    parallel::stopCluster(cl)
 
-       if (! requireNamespace("capushe", quietly=TRUE))
-       {
-               warning("'capushe' not available: returning all models")
-               return (models_list)
-       }
+  if (!requireNamespace("capushe", quietly = TRUE))
+  {
+    warning("'capushe' not available: returning all models")
+    return(models_list)
+  }
 
-       # Get summary "tableauRecap" from models ; TODO: jusqu'à ligne 114 à mon avis là c'est faux :/
-       tableauRecap = t( sapply( models_list, function(models) {
-               llh = do.call(rbind, lapply(models, function(model) model$llh))
-    LLH = llh[-1,1]
-    D = llh[-1,2]
-               c(LLH, D, rep(k, length(model)), 1:length(model))
-       } ))
-       if (verbose)
-               print('Model selection')
-  tableauRecap = tableauRecap[rowSums(tableauRecap[, 2:4])!=0,]
-  tableauRecap = tableauRecap[!is.infinite(tableauRecap[,1]),]
-  data = cbind(1:dim(tableauRecap)[1], tableauRecap[,2], tableauRecap[,2], tableauRecap[,1])
+  # Get summary 'tableauRecap' from models
+  tableauRecap <- do.call(rbind, lapply(seq_along(models_list), function(i)
+  {
+    models <- models_list[[i]]
+    # For a collection of models (same k, several lambda):
+    LLH <- sapply(models, function(model) model$llh[1])
+    k <- length(models[[1]]$pi)
+    sumPen <- sapply(models, function(model) k * (dim(model$rho)[1] + sum(model$phi[, 
+      , 1] != 0) + 1) - 1)
+    data.frame(model = paste(i, ".", seq_along(models), sep = ""), pen = sumPen/n, 
+      complexity = sumPen, contrast = -LLH)
+  }))
+  tableauRecap <- tableauRecap[which(tableauRecap[, 4] != Inf), ]
+  
+  
+  if (verbose == TRUE)
+    print(tableauRecap)
+  modSel <- capushe::capushe(tableauRecap, n)
+  indModSel <- if (selecMod == "DDSE") 
+  {
+    as.numeric(modSel@DDSE@model)
+  } else if (selecMod == "Djump") 
+  {
+    as.numeric(modSel@Djump@model)
+  } else if (selecMod == "BIC") 
+  {
+    modSel@BIC_capushe$model
+  } else if (selecMod == "AIC") 
+  {
+    modSel@AIC_capushe$model
+  }
+    
+  listMod <- as.integer(unlist(strsplit(as.character(indModSel), "[.]")))
+  modelSel <- models_list[[listMod[1]]][[listMod[2]]]
+  modelSel$tableau <- tableauRecap
+  
+  if (plot)
+    print(plot_valse(X, Y, modelSel, n))
 
-  modSel = capushe::capushe(data, n)
-  indModSel <-
-               if (selecMod == 'DDSE')
-                       as.numeric(modSel@DDSE@model)
-               else if (selecMod == 'Djump')
-                       as.numeric(modSel@Djump@model)
-               else if (selecMod == 'BIC')
-                       modSel@BIC_capushe$model
-               else if (selecMod == 'AIC')
-                       modSel@AIC_capushe$model
-  model[[tableauRecap[indModSel,3]]][[tableauRecap[indModSel,4]]]
+  return(modelSel)
 }