1 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
2 | // SparseMatrix.h |
---|
3 | // |
---|
4 | // Sparse matrix computations |
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5 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
6 | |
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7 | #ifndef SPARSEMATRIX_H |
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8 | #define SPARSEMATRIX_H |
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9 | |
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10 | #include <iostream> |
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11 | |
---|
12 | using namespace std; |
---|
13 | |
---|
14 | const float POSTERIOR_CUTOFF = 0.01; // minimum posterior probability |
---|
15 | // value that is maintained in the |
---|
16 | // sparse matrix representation |
---|
17 | |
---|
18 | typedef pair<int,float> PIF; // Sparse matrix entry type |
---|
19 | // first --> column |
---|
20 | // second --> value |
---|
21 | |
---|
22 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
23 | // SparseMatrix |
---|
24 | // |
---|
25 | // Class for sparse matrix computations |
---|
26 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
27 | |
---|
28 | class SparseMatrix { |
---|
29 | |
---|
30 | int seq1Length, seq2Length; // dimensions of matrix |
---|
31 | VI rowSize; // rowSize[i] = # of cells in row i |
---|
32 | SafeVector<PIF> data; // data values |
---|
33 | SafeVector<SafeVector<PIF>::iterator> rowPtrs; // pointers to the beginning of each row |
---|
34 | |
---|
35 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
36 | // SparseMatrix::SparseMatrix() |
---|
37 | // |
---|
38 | // Private constructor. |
---|
39 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
40 | |
---|
41 | SparseMatrix (){} |
---|
42 | |
---|
43 | public: |
---|
44 | |
---|
45 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
46 | // SparseMatrix::SparseMatrix() |
---|
47 | // |
---|
48 | // Constructor. Builds a sparse matrix from a posterior matrix. |
---|
49 | // Note that the expected format for the posterior matrix is as |
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50 | // a (seq1Length+1) x (seq2Length+1) matrix where the 0th row |
---|
51 | // and 0th column are ignored (they should contain all zeroes). |
---|
52 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
53 | |
---|
54 | SparseMatrix (int seq1Length, int seq2Length, const VF &posterior) : |
---|
55 | seq1Length (seq1Length), seq2Length (seq2Length) { |
---|
56 | |
---|
57 | int numCells = 0; |
---|
58 | |
---|
59 | assert (seq1Length > 0); |
---|
60 | assert (seq2Length > 0); |
---|
61 | |
---|
62 | // calculate memory required; count the number of cells in the |
---|
63 | // posterior matrix above the threshold |
---|
64 | VF::const_iterator postPtr = posterior.begin(); |
---|
65 | for (int i = 0; i <= seq1Length; i++){ |
---|
66 | for (int j = 0; j <= seq2Length; j++){ |
---|
67 | if (*(postPtr++) >= POSTERIOR_CUTOFF){ |
---|
68 | assert (i != 0 && j != 0); |
---|
69 | numCells++; |
---|
70 | } |
---|
71 | } |
---|
72 | } |
---|
73 | |
---|
74 | // allocate memory |
---|
75 | data.resize(numCells); |
---|
76 | rowSize.resize (seq1Length + 1); rowSize[0] = -1; |
---|
77 | rowPtrs.resize (seq1Length + 1); rowPtrs[0] = data.end(); |
---|
78 | |
---|
79 | // build sparse matrix |
---|
80 | postPtr = posterior.begin() + seq2Length + 1; // note that we're skipping the first row here |
---|
81 | SafeVector<PIF>::iterator dataPtr = data.begin(); |
---|
82 | for (int i = 1; i <= seq1Length; i++){ |
---|
83 | postPtr++; // and skipping the first column of each row |
---|
84 | rowPtrs[i] = dataPtr; |
---|
85 | for (int j = 1; j <= seq2Length; j++){ |
---|
86 | if (*postPtr >= POSTERIOR_CUTOFF){ |
---|
87 | dataPtr->first = j; |
---|
88 | dataPtr->second = *postPtr; |
---|
89 | dataPtr++; |
---|
90 | } |
---|
91 | postPtr++; |
---|
92 | } |
---|
93 | rowSize[i] = dataPtr - rowPtrs[i]; |
---|
94 | } |
---|
95 | } |
---|
96 | |
---|
97 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
98 | // SparseMatrix::GetRowPtr() |
---|
99 | // |
---|
100 | // Returns the pointer to a particular row in the sparse matrix. |
---|
101 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
102 | |
---|
103 | SafeVector<PIF>::iterator GetRowPtr (int row) const { |
---|
104 | assert (row >= 1 && row <= seq1Length); |
---|
105 | return rowPtrs[row]; |
---|
106 | } |
---|
107 | |
---|
108 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
109 | // SparseMatrix::GetValue() |
---|
110 | // |
---|
111 | // Returns value at a particular row, column. |
---|
112 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
113 | |
---|
114 | float GetValue (int row, int col){ |
---|
115 | assert (row >= 1 && row <= seq1Length); |
---|
116 | assert (col >= 1 && col <= seq2Length); |
---|
117 | for (int i = 0; i < rowSize[row]; i++){ |
---|
118 | if (rowPtrs[row][i].first == col) return rowPtrs[row][i].second; |
---|
119 | } |
---|
120 | return 0; |
---|
121 | } |
---|
122 | |
---|
123 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
124 | // SparseMatrix::GetRowSize() |
---|
125 | // |
---|
126 | // Returns the number of entries in a particular row. |
---|
127 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
128 | |
---|
129 | int GetRowSize (int row) const { |
---|
130 | assert (row >= 1 && row <= seq1Length); |
---|
131 | return rowSize[row]; |
---|
132 | } |
---|
133 | |
---|
134 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
135 | // SparseMatrix::GetSeq1Length() |
---|
136 | // |
---|
137 | // Returns the first dimension of the matrix. |
---|
138 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
139 | |
---|
140 | int GetSeq1Length () const { |
---|
141 | return seq1Length; |
---|
142 | } |
---|
143 | |
---|
144 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
145 | // SparseMatrix::GetSeq2Length() |
---|
146 | // |
---|
147 | // Returns the second dimension of the matrix. |
---|
148 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
149 | |
---|
150 | int GetSeq2Length () const { |
---|
151 | return seq2Length; |
---|
152 | } |
---|
153 | |
---|
154 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
155 | // SparseMatrix::GetRowPtr |
---|
156 | // |
---|
157 | // Returns the pointer to a particular row in the sparse matrix. |
---|
158 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
159 | |
---|
160 | int GetNumCells () const { |
---|
161 | return data.size(); |
---|
162 | } |
---|
163 | |
---|
164 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
165 | // SparseMatrix::Print() |
---|
166 | // |
---|
167 | // Prints out a sparse matrix. |
---|
168 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
169 | |
---|
170 | void Print (ostream &outfile) const { |
---|
171 | outfile << "Sparse Matrix:" << endl; |
---|
172 | for (int i = 1; i <= seq1Length; i++){ |
---|
173 | outfile << " " << i << ":"; |
---|
174 | for (int j = 0; j < rowSize[i]; j++){ |
---|
175 | outfile << " (" << rowPtrs[i][j].first << "," << rowPtrs[i][j].second << ")"; |
---|
176 | } |
---|
177 | outfile << endl; |
---|
178 | } |
---|
179 | } |
---|
180 | |
---|
181 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
182 | // SparseMatrix::ComputeTranspose() |
---|
183 | // |
---|
184 | // Returns a new sparse matrix containing the transpose of the |
---|
185 | // current matrix. |
---|
186 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
187 | |
---|
188 | SparseMatrix *ComputeTranspose () const { |
---|
189 | |
---|
190 | // create a new sparse matrix |
---|
191 | SparseMatrix *ret = new SparseMatrix(); |
---|
192 | int numCells = data.size(); |
---|
193 | |
---|
194 | ret->seq1Length = seq2Length; |
---|
195 | ret->seq2Length = seq1Length; |
---|
196 | |
---|
197 | // allocate memory |
---|
198 | ret->data.resize (numCells); |
---|
199 | ret->rowSize.resize (seq2Length + 1); ret->rowSize[0] = -1; |
---|
200 | ret->rowPtrs.resize (seq2Length + 1); ret->rowPtrs[0] = ret->data.end(); |
---|
201 | |
---|
202 | // compute row sizes |
---|
203 | for (int i = 1; i <= seq2Length; i++) ret->rowSize[i] = 0; |
---|
204 | for (int i = 0; i < numCells; i++) |
---|
205 | ret->rowSize[data[i].first]++; |
---|
206 | |
---|
207 | // compute row ptrs |
---|
208 | for (int i = 1; i <= seq2Length; i++){ |
---|
209 | ret->rowPtrs[i] = (i == 1) ? ret->data.begin() : ret->rowPtrs[i-1] + ret->rowSize[i-1]; |
---|
210 | } |
---|
211 | |
---|
212 | // now fill in data |
---|
213 | SafeVector<SafeVector<PIF>::iterator> currPtrs = ret->rowPtrs; |
---|
214 | |
---|
215 | for (int i = 1; i <= seq1Length; i++){ |
---|
216 | SafeVector<PIF>::iterator row = rowPtrs[i]; |
---|
217 | for (int j = 0; j < rowSize[i]; j++){ |
---|
218 | currPtrs[row[j].first]->first = i; |
---|
219 | currPtrs[row[j].first]->second = row[j].second; |
---|
220 | currPtrs[row[j].first]++; |
---|
221 | } |
---|
222 | } |
---|
223 | |
---|
224 | return ret; |
---|
225 | } |
---|
226 | |
---|
227 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
228 | // SparseMatrix::GetPosterior() |
---|
229 | // |
---|
230 | // Return the posterior representation of the sparse matrix. |
---|
231 | ///////////////////////////////////////////////////////////////// |
---|
232 | |
---|
233 | VF *GetPosterior () const { |
---|
234 | |
---|
235 | // create a new posterior matrix |
---|
236 | VF *posteriorPtr = new VF((seq1Length+1) * (seq2Length+1)); assert (posteriorPtr); |
---|
237 | VF &posterior = *posteriorPtr; |
---|
238 | |
---|
239 | // build the posterior matrix |
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240 | for (int i = 0; i < (seq1Length+1) * (seq2Length+1); i++) posterior[i] = 0; |
---|
241 | for (int i = 1; i <= seq1Length; i++){ |
---|
242 | VF::iterator postPtr = posterior.begin() + i * (seq2Length+1); |
---|
243 | for (int j = 0; j < rowSize[i]; j++){ |
---|
244 | postPtr[rowPtrs[i][j].first] = rowPtrs[i][j].second; |
---|
245 | } |
---|
246 | } |
---|
247 | |
---|
248 | return posteriorPtr; |
---|
249 | } |
---|
250 | |
---|
251 | }; |
---|
252 | |
---|
253 | #endif |
---|