source: trunk/GDE/PROBCONS/probcons/SparseMatrix.h

Last change on this file was 10405, checked in by aboeckma, 11 years ago

added probcons

File size: 8.0 KB
Line 
1/////////////////////////////////////////////////////////////////
2// SparseMatrix.h
3//
4// Sparse matrix computations
5/////////////////////////////////////////////////////////////////
6
7#ifndef SPARSEMATRIX_H
8#define SPARSEMATRIX_H
9
10#include <iostream>
11
12using namespace std;
13
14const float POSTERIOR_CUTOFF = 0.01;         // minimum posterior probability
15                                             // value that is maintained in the
16                                             // sparse matrix representation
17
18typedef 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
28class 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
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
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
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.