source: branches/help/GDE/TREEPUZZLE/src/util.c

Last change on this file was 8616, checked in by westram, 13 years ago

merge from e4fix [8190] [8196] [8198] [8197] [8199] [8221] [8226]

  • callallcallbacks
    • allow repeated calls for all orders
    • avoid infinite descent into recursive filters
    • avoid config managers
  • fixes via callallcallbacks
    • some un-/over-handled errors
    • missing transaction
  • make
    • optionally keep preprocesser output
  • tests
    • only explain broken/wanted expectations if warning was shown
    • added TEST_EXPECT__BROKENIF
  • spelling
    • intervall → interval
  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 15.7 KB
Line 
1/*
2 * util.c
3 *
4 *
5 * Part of TREE-PUZZLE 5.0 (June 2000)
6 *
7 * (c) 1999-2000 by Heiko A. Schmidt, Korbinian Strimmer,
8 *                  M. Vingron, and Arndt von Haeseler
9 * (c) 1995-1999 by Korbinian Strimmer and Arndt von Haeseler
10 *
11 * All parts of the source except where indicated are distributed under
12 * the GNU public licence.  See http://www.opensource.org for details.
13 */
14
15
16#include "util.h"
17
18#define STDOUT     stdout
19#ifndef PARALLEL             /* because printf() runs significantly faster */
20                             /* than fprintf(stdout) on an Apple McIntosh  */
21                             /* (HS) */
22#       define FPRINTF    printf
23#       define STDOUTFILE
24#else
25#       define FPRINTF    fprintf
26#       define STDOUTFILE STDOUT,
27        extern int PP_NumProcs;
28        extern int PP_Myid;
29        long int PP_randn;
30        long int PP_rand;
31#endif
32
33
34/*
35 * memory allocation error handler
36 */
37
38void maerror(const char *message)
39{
40        FPRINTF(STDOUTFILE "\n\n\nUnable to proceed (lack of memory: %s)\n\n", message);
41        FPRINTF(STDOUTFILE "Hint for Macintosh users:\n");
42        FPRINTF(STDOUTFILE "Use the <Get Info> command of the Finder to increase the memory partition!\n\n");
43        exit(1);
44}
45
46
47/*
48 * memory allocate double vectors, matrices, and cubes
49 */
50
51dvector new_dvector(int n)
52{
53        dvector v;
54
55        v = (dvector) malloc((unsigned) (n * sizeof(double)));
56        if (v == NULL) maerror("step 1 in new_dvector");
57
58        return v;
59}
60
61dmatrix new_dmatrix(int nrow, int ncol)
62{
63        int i;
64        dmatrix m;
65
66        m = (dmatrix) malloc((unsigned) (nrow * sizeof(dvector)));
67        if (m == NULL) maerror("step 1 in in new_dmatrix");
68
69        *m = (dvector) malloc((unsigned) (nrow * ncol * sizeof(double)));
70        if (*m == NULL) maerror("step 2 in in new_dmatrix");
71
72        for (i = 1; i < nrow; i++) m[i] = m[i-1] + ncol;
73
74        return m;
75}
76
77dcube new_dcube(int ntri, int nrow, int ncol)
78{
79        int i, j;
80        dcube c;
81
82        c = (dcube) malloc((unsigned) (ntri * sizeof(dmatrix)));
83        if (c == NULL) maerror("step 1 in in new_dcube");
84
85        *c = (dmatrix) malloc((unsigned) (ntri * nrow * sizeof(dvector)));
86        if (*c == NULL) maerror("step 2 in in new_dcube");
87
88        **c = (dvector) malloc((unsigned) (ntri * nrow * ncol * sizeof(double)));
89        if (**c == NULL) maerror("step 3 in in new_dcube");
90
91        for (j = 1; j < nrow; j++) c[0][j] = c[0][j-1] + ncol;
92
93        for (i = 1; i < ntri; i++) {
94                c[i] = c[i-1] + nrow;
95                c[i][0] = c[i-1][0] + nrow * ncol;
96                for (j = 1; j < nrow; j++) c[i][j] = c[i][j-1] + ncol;
97        }
98
99        return c;
100}
101
102void free_dvector(dvector v)
103{
104        free((double *) v);
105}
106
107void free_dmatrix(dmatrix m)
108{
109        free((double *) *m);
110        free((double *) m);
111}
112
113void free_dcube(dcube c)
114{
115        free((double *) **c);
116        free((double *) *c);
117        free((double *) c);
118}
119
120
121/*
122 * memory allocate char vectors, matrices, and cubes
123 */
124
125cvector new_cvector(int n)
126{
127        cvector v;
128
129        v = (cvector) malloc((unsigned)n * sizeof(char));
130        if (v == NULL) maerror("step1 in new_cvector");
131
132        return v;
133}
134
135cmatrix new_cmatrix(int nrow, int ncol)
136{
137        int i;
138        cmatrix m;
139
140        m = (cmatrix) malloc((unsigned) (nrow * sizeof(cvector)));
141        if (m == NULL) maerror("step 1 in new_cmatrix");
142
143        *m = (cvector) malloc((unsigned) (nrow * ncol * sizeof(char)));
144        if (*m == NULL) maerror("step 2 in new_cmatrix");
145
146        for (i = 1; i < nrow; i++) m[i] = m[i-1] + ncol;
147
148        return m;
149}
150
151ccube new_ccube(int ntri, int nrow, int ncol)
152{
153        int i, j;
154        ccube c;
155
156        c = (ccube) malloc((unsigned) (ntri * sizeof(cmatrix)));
157        if (c == NULL) maerror("step 1 in new_ccube");
158
159        *c = (cmatrix) malloc((unsigned) (ntri * nrow * sizeof(cvector)));
160        if (*c == NULL) maerror("step 2 in new_ccube");
161
162        **c = (cvector) malloc((unsigned) (ntri * nrow * ncol * sizeof(char)));
163        if (**c == NULL) maerror("step 3 in new_ccube");
164
165        for (j = 1; j < nrow; j++) c[0][j] = c[0][j-1] + ncol;
166
167        for (i = 1; i < ntri; i++) {
168                c[i] = c[i-1] + nrow;
169                c[i][0] = c[i-1][0] + nrow * ncol;
170                for (j = 1; j < nrow; j++) c[i][j] = c[i][j-1] + ncol;
171        }
172
173        return c;
174}
175
176void free_cvector(cvector v)
177{
178        free((char *) v);
179}
180
181void free_cmatrix(cmatrix m)
182{
183        free((char *) *m);
184        free((char *) m);
185}
186
187void free_ccube(ccube c)
188{
189        free((char *) **c);
190        free((char *) *c);
191        free((char *) c);
192}
193
194
195/*
196 * memory allocate int vectors, matrices, and cubes
197 */
198
199ivector new_ivector(int n)
200{
201        ivector v;
202
203        v = (ivector) malloc((unsigned) (n * sizeof(int)));
204        if (v == NULL) maerror("step 1 in new_ivector");
205
206        return v;
207}
208
209imatrix new_imatrix(int nrow, int ncol)
210{
211        int i;
212        imatrix m;
213
214        m = (imatrix) malloc((unsigned) (nrow * sizeof(ivector)));
215        if (m == NULL) maerror("step 1 in new_imatrix");
216
217        *m = (ivector) malloc((unsigned) (nrow * ncol * sizeof(int)));
218        if (*m == NULL) maerror("step 2 in new_imatrix");
219
220        for (i = 1; i < nrow; i++) m[i] = m[i-1] + ncol;
221
222        return m;
223}
224
225icube new_icube(int ntri, int nrow, int ncol)
226{
227        int i, j;
228        icube c;
229
230        c = (icube) malloc((unsigned) (ntri * sizeof(imatrix)));
231        if (c == NULL) maerror("step 1 in new_icube");
232
233        *c = (imatrix) malloc((unsigned) (ntri * nrow * sizeof(ivector)));
234        if (*c == NULL) maerror("step 2 in new_icube");
235
236        **c = (ivector) malloc((unsigned) (ntri * nrow * ncol * sizeof(int)));
237        if (**c == NULL) maerror("step 3 in new_icube");
238
239        for (j = 1; j < nrow; j++) c[0][j] = c[0][j-1] + ncol;
240
241        for (i = 1; i < ntri; i++) {
242                c[i] = c[i-1] + nrow;
243                c[i][0] = c[i-1][0] + nrow * ncol;
244                for (j = 1; j < nrow; j++) c[i][j] = c[i][j-1] + ncol;
245        }
246
247        return c;
248}
249
250void free_ivector(ivector v)
251{
252        free((int *) v);
253}
254
255void free_imatrix(imatrix m)
256{
257        free((int *) *m);
258        free((int *) m);
259}
260
261void free_icube(icube c)
262{
263        free((int *) **c);
264        free((int *) *c);
265        free((int *) c);
266}
267
268
269/*
270 * memory allocate uli vectors, matrices, and cubes
271 */
272
273ulivector new_ulivector(int n)
274{
275        ulivector v;
276
277        v = (ulivector) malloc((unsigned) (n * sizeof(uli)));
278        if (v == NULL) maerror("step 1 in new_ulivector");
279
280        return v;
281}
282
283ulimatrix new_ulimatrix(int nrow, int ncol)
284{
285        int i;
286        ulimatrix m;
287
288        m = (ulimatrix) malloc((unsigned) (nrow * sizeof(ulivector)));
289        if (m == NULL) maerror("step 1 in new_ulimatrix");
290
291        *m = (ulivector) malloc((unsigned) (nrow * ncol * sizeof(uli)));
292        if (*m == NULL) maerror("step 2 in new_ulimatrix");
293
294        for (i = 1; i < nrow; i++) m[i] = m[i-1] + ncol;
295
296        return m;
297}
298
299ulicube new_ulicube(int ntri, int nrow, int ncol)
300{
301        int i, j;
302        ulicube c;
303
304        c = (ulicube) malloc((unsigned) (ntri * sizeof(ulimatrix)));
305        if (c == NULL) maerror("step 1 in new_ulicube");
306
307        *c = (ulimatrix) malloc((unsigned) (ntri * nrow * sizeof(ulivector)));
308        if (*c == NULL) maerror("step 2 in new_ulicube");
309
310        **c = (ulivector) malloc((unsigned) (ntri * nrow * ncol * sizeof(uli)));
311        if (**c == NULL) maerror("step 3 in new_ulicube");
312
313        for (j = 1; j < nrow; j++) c[0][j] = c[0][j-1] + ncol;
314
315        for (i = 1; i < ntri; i++) {
316                c[i] = c[i-1] + nrow;
317                c[i][0] = c[i-1][0] + nrow * ncol;
318                for (j = 1; j < nrow; j++) c[i][j] = c[i][j-1] + ncol;
319        }
320
321        return c;
322}
323
324void free_ulivector(ulivector v)
325{
326        free((uli *) v);
327}
328
329void free_ulimatrix(ulimatrix m)
330{
331        free((uli *) *m);
332        free((uli *) m);
333}
334
335void free_ulicube(ulicube c)
336{
337        free((uli *) **c);
338        free((uli *) *c);
339        free((uli *) c);
340}
341
342
343/******************************************************************************/
344/* random numbers generator  (Numerical recipes)                              */
345/******************************************************************************/
346
347/* definitions */
348#define IM1 2147483563
349#define IM2 2147483399
350#define AM (1.0/IM1)
351#define IMM1 (IM1-1)
352#define IA1 40014
353#define IA2 40692
354#define IQ1 53668
355#define IQ2 52774
356#define IR1 12211
357#define IR2 3791
358#define NTAB 32
359#define NDIV (1+IMM1/NTAB)
360#define EPS 1.2e-7
361#define RNMX (1.0-EPS)
362
363/* variable */
364long idum;
365
366double randomunitinterval()
367/* Long period (> 2e18) random number generator. Returns a uniform random
368   deviate between 0.0 and 1.0 (exclusive of endpoint values).
369
370   Source:
371   Press et al., "Numerical recipes in C", Cambridge University Press, 1992
372   (chapter 7 "Random numbers", ran2 random number generator) */
373{
374        int j;
375        long k;
376        static long idum2=123456789;
377        static long iy=0;
378        static long iv[NTAB];
379        double temp;
380
381        if (idum <= 0) {
382                if (-(idum) < 1)
383                        idum=1;
384                else
385                        idum=-(idum);
386                idum2=(idum);
387                for (j=NTAB+7;j>=0;j--) {
388                        k=(idum)/IQ1;
389                        idum=IA1*(idum-k*IQ1)-k*IR1;
390                        if (idum < 0)
391                                idum += IM1;
392                        if (j < NTAB)
393                                iv[j] = idum;
394                }
395                iy=iv[0];
396        }
397        k=(idum)/IQ1;
398        idum=IA1*(idum-k*IQ1)-k*IR1;
399        if (idum < 0)
400                idum += IM1;
401        k=idum2/IQ2;
402        idum2=IA2*(idum2-k*IQ2)-k*IR2;
403        if (idum2 < 0)
404                idum2 += IM2;
405        j=iy/NDIV;
406        iy=iv[j]-idum2;
407        iv[j] = idum;
408        if (iy < 1)
409                iy += IMM1;
410        if ((temp=AM*iy) > RNMX)
411                return RNMX;
412        else
413                return temp;
414}
415
416#undef IM1
417#undef IM2
418#undef AM
419#undef IMM1
420#undef IA1
421#undef IA2
422#undef IQ1
423#undef IQ2
424#undef IR1
425#undef IR2
426#undef NTAB
427#undef NDIV
428#undef EPS
429#undef RNMX
430
431int initrandom(int seed)
432{
433   srand((unsigned) time(NULL));
434   if (seed < 0)
435        seed = rand();
436   idum=-(long) seed;
437#  ifdef PARALLEL
438        {
439        int n;
440        for (n=0; n<PP_Myid; n++)
441                (void) randomunitinterval();
442#       ifdef PVERBOSE1
443           fprintf(stderr, "(%2d) !!! random seed set to %d, %dx drawn !!!\n", PP_Myid, seed, n);
444#       endif
445        }
446#  else
447#       ifdef PVERBOSE1
448           fprintf(stderr, "!!! random seed set to %d !!!\n", seed);
449#       endif
450#  endif
451   return (seed);
452}  /* initrandom */
453
454
455/* returns a random integer in the range [0; n - 1] */
456int randominteger(int n)
457{
458        int t;
459#  ifndef FIXEDINTRAND
460#       ifndef PARALLEL
461                t = (int) floor(randomunitinterval()*n);
462                return t;
463#       else
464                int m;
465                for (m=1; m<PP_NumProcs; m++)
466                        (void) randomunitinterval();
467                PP_randn+=(m-1); PP_rand++;
468                return (int) floor(randomunitinterval()*n);
469#       endif
470#  else
471        fprintf(stderr, "!!! fixed \"random\" integers for testing purposes !!!\n");
472        return (int)0;
473#  endif /* FIXEDINTRAND */
474}
475
476/* Draw s numbers from the set 0,1,2,..,t-1 and put them
477   into slist (every number can be drawn only one time) */
478void chooser(int t, int s, ivector slist)
479{
480        int i, j, k, l;
481        ivector isfree;
482
483        isfree = new_ivector(t);
484        for (i = 0; i < t; i++) isfree[i] = TRUE;
485        for (i = 0; i < s; i++) {
486                /* random integer in the range [0, t-1-i] */
487                j = randominteger(t-i);
488                k = -1;
489                l = -1;
490                do {
491                        k++;
492                        if (isfree[k] == TRUE) l++;
493                } while ( l != j);
494                slist[i] = k;
495                isfree[k] = FALSE;
496        }
497        free_ivector(isfree);
498}
499
500/* a realloc function that works also on non-ANSI compilers */
501void *myrealloc(void *p, size_t s)
502{
503        if (p == NULL) return malloc(s);
504        else return realloc(p, s);
505}
506
507/* safer variant of gets */
508/* Reads characters from stdin until a newline character or EOF
509   is received.  The newline is not made part of the string.
510   If an error occurs a null string \0 is returned */
511cvector mygets()
512{
513        int c, n;
514        cvector str;
515
516        str = new_cvector(100);
517
518        n = 0;
519        c = getchar();
520        while (c != '\n' && c != '\r' && n < 99 && c != EOF && !ferror(stdin))
521        {
522                str[n] = (char) c;
523                c = getchar();
524                n++;
525        }
526        if (c == EOF || ferror(stdin))
527        {
528                str[0] = '\0';
529        }
530        else
531        {
532                str[n] = '\0';
533        }
534
535        return str;
536}
537
538
539
540/******************************************************************************/
541/* minimization of a function by Brents method (Numerical Recipes)            */
542/******************************************************************************/
543
544double brent(double, double, double, double (*f )(double ), double, double *, double *, double, double, double);
545
546
547#define ITMAX 100
548#define CGOLD 0.3819660
549#define GOLD 1.618034
550#define GLIMIT 100.0
551#define TINY 1.0e-20
552#define ZEPS 1.0e-10
553#define SHFT(a,b,c,d) (a)=(b);(b)=(c);(c)=(d);
554#define SIGN(a,b) ((b) >= 0.0 ? fabs(a) : -fabs(a))
555
556/* Brents method in one dimension */
557double brent(double ax, double bx, double cx, double (*f)(double), double tol,
558        double *foptx, double *f2optx, double fax, double fbx, double fcx)
559{
560        int iter;
561        double a,b,d=0,etemp,fu,fv,fw,fx,p,q,r,tol1,tol2,u,v,w,x,xm;
562        double xw,wv,vx;
563        double e=0.0;
564
565        a=(ax < cx ? ax : cx);
566        b=(ax > cx ? ax : cx);
567        x=bx;
568        fx=fbx;
569        if (fax < fcx) {
570                w=ax;
571                fw=fax;
572                v=cx;
573                fv=fcx;
574        } else {
575                w=cx;
576                fw=fcx;
577                v=ax;
578                fv=fax;
579        }
580        for (iter=1;iter<=ITMAX;iter++) {
581                xm=0.5*(a+b);
582                tol2=2.0*(tol1=tol*fabs(x)+ZEPS);
583                if (fabs(x-xm) <= (tol2-0.5*(b-a))) {
584                        *foptx = fx;
585                        xw = x-w;
586                        wv = w-v;
587                        vx = v-x;
588                        *f2optx = 2.0*(fv*xw + fx*wv + fw*vx)/
589                                (v*v*xw + x*x*wv + w*w*vx);
590                        return x;
591                }
592                if (fabs(e) > tol1) {
593                        r=(x-w)*(fx-fv);
594                        q=(x-v)*(fx-fw);
595                        p=(x-v)*q-(x-w)*r;
596                        q=2.0*(q-r);
597                        if (q > 0.0) p = -p;
598                        q=fabs(q);
599                        etemp=e;
600                        e=d;
601                        if (fabs(p) >= fabs(0.5*q*etemp) || p <= q*(a-x) || p >= q*(b-x))
602                                d=CGOLD*(e=(x >= xm ? a-x : b-x));
603                        else {
604                                d=p/q;
605                                u=x+d;
606                                if (u-a < tol2 || b-u < tol2)
607                                        d=SIGN(tol1,xm-x);
608                        }
609                } else {
610                        d=CGOLD*(e=(x >= xm ? a-x : b-x));
611                }
612                u=(fabs(d) >= tol1 ? x+d : x+SIGN(tol1,d));
613                fu=(*f)(u);
614                if (fu <= fx) {
615                        if (u >= x) a=x; else b=x;
616                        SHFT(v,w,x,u)
617                        SHFT(fv,fw,fx,fu)
618                } else {
619                        if (u < x) a=u; else b=u;
620                        if (fu <= fw || w == x) {
621                                v=w;
622                                w=u;
623                                fv=fw;
624                                fw=fu;
625                        } else if (fu <= fv || v == x || v == w) {
626                                v=u;
627                                fv=fu;
628                        }
629                }
630        }
631        *foptx = fx;
632        xw = x-w;
633        wv = w-v;
634        vx = v-x;
635        *f2optx = 2.0*(fv*xw + fx*wv + fw*vx)/
636                (v*v*xw + x*x*wv + w*w*vx);
637        return x;
638}
639#undef ITMAX
640#undef CGOLD
641#undef ZEPS
642#undef SHFT
643#undef SIGN
644#undef GOLD
645#undef GLIMIT
646#undef TINY
647
648/* one-dimensional minimization - as input a lower and an upper limit and a trial
649  value for the minimum is needed: xmin < xguess < xmax
650  the function and a fractional tolerance has to be specified
651  onedimenmin returns the optimal x value and the value of the function
652  and its second derivative at this point
653  */
654double onedimenmin(double xmin, double xguess, double xmax, double (*f)(double),
655        double tol, double *fx, double *f2x)
656{
657        double eps, optx, ax, bx, cx, fa, fb, fc;
658
659        /* first attempt to bracketize minimum */
660        eps = xguess*tol*50.0;
661        ax = xguess - eps;
662        if (ax < xmin) ax = xmin;
663        bx = xguess;
664        cx = xguess + eps;
665        if (cx > xmax) cx = xmax;
666
667        /* check if this works */
668        fa = (*f)(ax);
669        fb = (*f)(bx);
670        fc = (*f)(cx);
671
672        /* if it works use these borders else be conservative */
673        if ((fa < fb) || (fc < fb)) {
674                if (ax != xmin) fa = (*f)(xmin);
675                if (cx != xmax) fc = (*f)(xmax);
676                optx = brent(xmin, xguess, xmax, f, tol, fx, f2x, fa, fb, fc);
677        } else
678                optx = brent(ax, bx, cx, f, tol, fx, f2x, fa, fb, fc);
679
680        return optx; /* return optimal x */
681}
682
683/* two-dimensional minimization with borders and calculations of standard errors */
684/* we optimize along basis vectors - not very optimal but it seems to work well */
685void twodimenmin(double tol,
686        int active1, double min1, double *x1, double max1, double (*func1)(double), double *err1,
687        int active2, double min2, double *x2, double max2, double (*func2)(double), double *err2)
688{
689        int it, nump, change;
690        double x1old, x2old;
691        double fx, f2x;
692
693        it = 0;
694        nump = 0;
695
696        /* count number of parameters */
697        if (active1) nump++;
698        if (active2) nump++;
699
700        do { /* repeat until nothing changes any more */
701                it++;
702                change = FALSE;
703
704                /* optimize first variable */
705                if (active1) {
706
707                        if ((*x1) <= min1) (*x1) = min1 + 0.2*(max1-min1);
708                        if ((*x1) >= max1) (*x1) = max1 - 0.2*(max1-min1);
709                        x1old = (*x1);
710                        (*x1) = onedimenmin(min1, (*x1), max1, func1, tol, &fx, &f2x);
711                        if ((*x1) < min1) (*x1) = min1;
712                        if ((*x1) > max1) (*x1) = max1;
713                        /* same tolerance as 1D minimization */
714                        if (fabs((*x1) - x1old) > 3.3*tol) change = TRUE;
715
716                        /* standard error */
717                        f2x = fabs(f2x);
718                        if (1.0/(max1*max1) < f2x) (*err1) = sqrt(1.0/f2x);
719                        else (*err1) = max1;
720
721                }
722
723                /* optimize second variable */
724                if (active2) {
725
726                        if ((*x2) <= min2) (*x2) = min2 + 0.2*(max2-min2);
727                        if ((*x2) >= max2) (*x2) = max2 - 0.2*(max2-min2);
728                        x2old = (*x2);
729                        (*x2) = onedimenmin(min2, (*x2), max2, func2, tol, &fx, &f2x);
730                        if ((*x2) < min2) (*x2) = min2;
731                        if ((*x2) > max2) (*x2) = max2;
732                        /* same tolerance as 1D minimization */
733                        if (fabs((*x2) - x2old) > 3.3*tol) change = TRUE;
734
735                        /* standard error */
736                        f2x = fabs(f2x);
737                        if (1.0/(max2*max2) < f2x) (*err2) = sqrt(1.0/f2x);
738                        else (*err2) = max2;
739
740                }
741
742                if (nump == 1) return;
743
744        } while (it != MAXITS && change);
745
746        return;
747}
748
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.