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StatArray: covariance estimators
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1b8638e797
commit
0da6c5fc4c
@ -41,21 +41,25 @@ public:
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||||
// constructors
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||||
StatArray(void);
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explicit StatArray(const Index size);
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||||
EIGEN_EXPR_CTOR(StatArray, unique_arg(StatArray<T, os>), Base,
|
||||
ArrayBase)
|
||||
EIGEN_EXPR_CTOR(StatArray, unique_arg(StatArray<T, os>), Base, ArrayBase)
|
||||
// destructor
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virtual ~StatArray(void) = default;
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// access
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Index size(void) const;
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void resize(const Index size);
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// operators
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T & operator[](const Index s);
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||||
const T & operator[](const Index s) const;
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// statistics
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||||
void bin(Index binSize);
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||||
T mean(const Index pos, const Index n) const;
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||||
T mean(const Index pos = 0, const Index n = -1) const;
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||||
T mean(void) const;
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||||
T variance(const Index pos, const Index n) const;
|
||||
T variance(void) const;
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||||
T covariance(const StatArray<T, os> &array, const Index pos = 0,
|
||||
const Index n = -1) const;
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||||
T covarianceMatrix(const StatArray<T, os> &array, const Index pos = 0,
|
||||
const Index n = -1) const;
|
||||
T variance(const Index pos = 0, const Index n = -1) const;
|
||||
T varianceMatrix(const Index pos = 0, const Index n = -1) const;
|
||||
public:
|
||||
static const Index offset = os;
|
||||
};
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||||
@ -63,12 +67,18 @@ public:
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||||
// reduction operations
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||||
namespace ReducOp
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||||
{
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||||
// general templates
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||||
template <typename T>
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||||
inline T square(const T &a);
|
||||
inline T prod(const T &a, const T &b);
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||||
template <typename T>
|
||||
inline T tensProd(const T &v1, const T &v2);
|
||||
template <typename T>
|
||||
inline T sum(const T &a, const T &b);
|
||||
// matrix specializations
|
||||
template <>
|
||||
inline DMat square(const DMat &a);
|
||||
inline DMat prod(const DMat &a, const DMat &b);
|
||||
template <>
|
||||
inline DMat tensProd(const DMat &v1, const DMat &v2);
|
||||
}
|
||||
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||||
/******************************************************************************
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||||
@ -92,6 +102,12 @@ Index StatArray<T, os>::size(void) const
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||||
return Base::size() - os;
|
||||
}
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||||
|
||||
template <typename T, Index os>
|
||||
void StatArray<T, os>::resize(const Index size)
|
||||
{
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||||
Base::resize(size + os);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// operators ///////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||||
template <typename T, Index os>
|
||||
T & StatArray<T, os>::operator[](const Index s)
|
||||
@ -130,42 +146,71 @@ void StatArray<T, os>::bin(Index binSize)
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||||
template <typename T, Index os>
|
||||
T StatArray<T, os>::mean(const Index pos, const Index n) const
|
||||
{
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T result;
|
||||
T result;
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||||
const Index m = (n >= 0) ? n : size();
|
||||
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||||
if (n)
|
||||
if (m)
|
||||
{
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||||
result = this->segment(pos+os, n).redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
result = this->segment(pos+os, m).redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return result/static_cast<double>(n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <typename T, Index os>
|
||||
T StatArray<T, os>::mean(void) const
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||||
T StatArray<T, os>::covariance(const StatArray<T, os> &array, const Index pos,
|
||||
const Index n) const
|
||||
{
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||||
return mean(0, size());
|
||||
T s1, s2, prs, res;
|
||||
const Index m = (n >= 0) ? n : size();
|
||||
|
||||
if (m)
|
||||
{
|
||||
auto arraySeg = array.segment(pos+os, m);
|
||||
auto thisSeg = this->segment(pos+os, m);
|
||||
|
||||
s1 = thisSeg.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
s2 = arraySeg.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
prs = thisSeg.binaryExpr(arraySeg, &ReducOp::prod<T>)
|
||||
.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
res = prs - ReducOp::prod(s1, s2)/static_cast<double>(m);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return res/static_cast<double>(m - 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <typename T, Index os>
|
||||
T StatArray<T, os>::covarianceMatrix(const StatArray<T, os> &array,
|
||||
const Index pos, const Index n) const
|
||||
{
|
||||
T s1, s2, prs, res;
|
||||
const Index m = (n >= 0) ? n : size();
|
||||
|
||||
if (m)
|
||||
{
|
||||
auto arraySeg = array.segment(pos+os, m);
|
||||
auto thisSeg = this->segment(pos+os, m);
|
||||
|
||||
s1 = thisSeg.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
s2 = arraySeg.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
prs = thisSeg.binaryExpr(arraySeg, &ReducOp::tensProd<T>)
|
||||
.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
res = prs - ReducOp::tensProd(s1, s2)/static_cast<double>(m);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return res/static_cast<double>(m - 1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <typename T, Index os>
|
||||
T StatArray<T, os>::variance(const Index pos, const Index n) const
|
||||
{
|
||||
T s, sqs, result;
|
||||
|
||||
if (n)
|
||||
{
|
||||
s = this->segment(pos+os, n).redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
sqs = this->segment(pos+os, n).unaryExpr(&ReducOp::square<T>)
|
||||
.redux(&ReducOp::sum<T>);
|
||||
result = sqs - ReducOp::square(s)/static_cast<double>(n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return result/static_cast<double>(n - 1);
|
||||
return covariance(*this, pos, n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <typename T, Index os>
|
||||
T StatArray<T, os>::variance(void) const
|
||||
T StatArray<T, os>::varianceMatrix(const Index pos, const Index n) const
|
||||
{
|
||||
return variance(0, size());
|
||||
return covarianceMatrix(*this, pos, n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// reduction operations ////////////////////////////////////////////////////////
|
||||
@ -176,15 +221,34 @@ inline T ReducOp::sum(const T &a, const T &b)
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <typename T>
|
||||
inline T ReducOp::square(const T &a)
|
||||
inline T ReducOp::prod(const T &a, const T &b)
|
||||
{
|
||||
return a*a;
|
||||
return a*b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <typename T>
|
||||
inline T ReducOp::tensProd(const T &v1 __unused, const T &v2 __unused)
|
||||
{
|
||||
LATAN_ERROR(Implementation,
|
||||
"tensorial product not implemented for this type");
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <>
|
||||
inline DMat ReducOp::square(const DMat &a)
|
||||
inline DMat ReducOp::prod(const DMat &a, const DMat &b)
|
||||
{
|
||||
return a.cwiseProduct(a);
|
||||
return a.cwiseProduct(b);
|
||||
}
|
||||
|
||||
template <>
|
||||
inline DMat ReducOp::tensProd(const DMat &v1, const DMat &v2)
|
||||
{
|
||||
if ((v1.cols() != 1)||(v2.cols() != 1))
|
||||
{
|
||||
LATAN_ERROR(Size,
|
||||
"tensorial product is only valid with column vectors");
|
||||
}
|
||||
|
||||
return v1*v2.transpose();
|
||||
}
|
||||
|
||||
END_NAMESPACE
|
||||
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