src/corrtype.cpp

   1 #include "corrtype.h"
   2
   3 // деструктор класса
   4 correlationType::~correlationType() {}
   5
   6 // конструктор класса для инициализации
   7 correlationType::correlationType() {}
   8
   9 correlationType::correlationType(const std::vector< RVec > &ref, int wnd, int taau, int tau_st, float crlUp, float effRad, int mod,
  10                                  const std::string &out, const std::vector< int > &indx,
  11                                  const std::vector< std::vector < std::vector < size_t > > > &sels,
  12                                  const std::vector< std::string > &rsNames) {
  13     setDefaults(ref, wnd, taau, tau_st, crlUp, effRad, mod, out, indx, sels, rsNames);
  14 }
  15
  16 void correlationType::setDefaults(const std::vector< RVec > &ref, int wnd, int taau, int tau_st, float crlUp, float effRad, int mod,
  17                                   const std::string &out, const std::vector< int > &indx,
  18                                   const std::vector< std::vector < std::vector < size_t > > > &sels,
  19                                   const std::vector< std::string > &rsNames) {
  20     // очень странная штука в индуском стиле... зачем столько ифов?!!!
  21     if (ref.size() != 0) {reference = ref;}
  22     if (wnd != -1) {window = wnd;}
  23     if (taau != -1) {tau = taau;}
  24     if (tau_st != -1) {tauStep = tau_st;}
  25     if (crlUp != -1) {crlUpBorder = crlUp;}
  26     if (effRad != -1) {effRadius = effRad;}
  27     if (mod != -1) {mode = mod;}
  28     if (out != "") {outputName = out;}
  29     if (sels.size() != 0) {selections = sels;}
  30     if (rsNames.size() > 0) {resNames = rsNames;}
  31     if (indx.size() > 0) {index = indx;}
  32     subGraphRouts.resize(0);
  33     trajectoryPartition();
  34 }
  35
  36 void correlationType::update(const int frameNum, const std::vector< RVec > &curFrame) {
  37     std::cout << "\t ola001" << std::endl;
  38     trajectory.push_back(curFrame);
  39     std::cout << "\t ola002" << std::endl;
  40     int temp = window + tau;
  41     std::cout << "\t ola003" << std::endl;
  42     if (trajectory.size() == temp + 1) {
  43         std::cout << "\t ola003.1" << std::endl;
  44         trajectory.erase(trajectory.begin());
  45         std::cout << "\t ola003.2" << std::endl;
  46     }
  47     std::cout << "\t ola004" << std::endl;
  48     if (mode == 1) {
  49         std::cout << "\t ola005" << std::endl;
  50         if ( ((frameNum - temp + 1) >= 0) && ((frameNum - temp + 1) % tauStep == 0)) {
  51             std::cout << "\t ola006" << std::endl;
  52             correlationEval();
  53             std::cout << "\t ola007" << std::endl;
  54             selections.erase(selections.begin());
  55             std::cout << "\t ola008" << std::endl;
  56             std::cout << "\n\t\tcorrEval successful\n" << std::endl;
  57         }
  58         std::cout << "\t ola009" << std::endl;
  59     }
  60 }
  61
  62 void correlationType::readEval() {
  63     if (mode == 0) {
  64         readWriteCorrelations(0);
  65         subGraphRouts.resize(subGraphRouts.size() + 1);
  66         graphCalculations(1, static_cast< size_t >(tau));
  67         graphBackBoneEvaluation();
  68     }
  69 }
  70
  71 void correlationType::printData() {
  72     printOutputData();
  73 }
  74
  75 void correlationType::trajectoryPartition() {
  76     std::vector< bool > temp1;
  77     std::pair< size_t, size_t > temp2;
  78     float temp3;
  79     std::vector< std::vector < std::vector < size_t > > > selectionsTemp;
  80     selectionsTemp.resize(selections.size());
  81     for (size_t i1 {0}; i1 < selections.size(); i1++) {
  82         selectionsTemp[i1].resize(selections[i1].size());
  83         for (size_t i2 {0}; i2 < selections[i1].size(); i2++) {
  84             selectionsTemp[i1][i2].resize(0);
  85             for (size_t i3 {0}; i3 < selections[i1][i2].size(); i3++) {
  86                 for (size_t i4 {0}; i4 < index.size(); i4++) {
  87                     if (selections[i1][i2][i3] == index[i4]) {
  88                         selectionsTemp[i1][i2].push_back(i4);
  89                         break;
  90                     }
  91                 }
  92             }
  93         }
  94     }
  95     selections = selectionsTemp;
  96     for (auto &k : selections) {
  97         temp1.resize(0);
  98         temp1.resize(index.size(), true);
  99         for (auto &i : k) {
 100             for (auto &j : i) {
 101                 temp1[j] = false;
 102             }
 103         }
 104         for (size_t i {0}; i < temp1.size(); i++) {
 105             if (temp1[i]) {
 106                 temp3 = std::numeric_limits<float>::max();
 107                 for (size_t f {0}; f < k.size(); f++) {
 108                     for (size_t j {0}; j < k[f].size(); j++) {
 109                         if (float temp4 {(reference[k[f][j]] - reference[i]).norm()}; temp3 > temp4) {
 110                             temp3 = temp4;
 111                             temp2 = std::make_pair(f, j);
 112                         }
 113                     }
 114                 }
 115                 k[temp2.first].push_back(i);
 116             }
 117         }
 118     }
 119 }
 120
 121 void correlationType::readWriteCorrelations(int rwMode) {
 122     FILE *file;
 123     if (rwMode == 1) {
 124         file = std::fopen((outputName + "-matrixData").c_str(), "a");
 125         for (size_t i {0}; i < matrixes.size(); i++) {
 126             std::fprintf(file, "%d %lud\n", count, i);
 127             for (size_t j {0}; j < matrixes[i].size(); j++) {
 128                 for (size_t f {0}; f < matrixes[i][j].size(); f++) {
 129                     std::fprintf(file, "%.4f ", matrixes[i][j][f]); //~16
 130                 }
 131                 std::fprintf(file, "\n");
 132             }
 133         }
 134         std::fclose(file);
 135       }
 136     if (rwMode == 0) {
 137         file = std::fopen((outputName + "-matrixData").c_str(), "r+");
 138         matrixes.resize(0);
 139         matrixes.resize(static_cast< unsigned int >(tau + 1));
 140         for (size_t i {0}; i < static_cast< size_t >(tau + 1); i++) {
 141             int t0, t1, t2 = std::fscanf(file, "%d %d\n", &t0, &t1);
 142             matrixes[i].resize(0);
 143             matrixes[i].resize(index.size());
 144             for (size_t j {0}; j < index.size(); j++) {
 145                 matrixes[i][j].resize(index.size());
 146                 for (size_t k {0}; k < index.size(); k++) {
 147                     t2 = std::fscanf(file, "%lf ", &matrixes[i][j][k]);
 148                 }
 149             }
 150         }
 151     }
 152 }
 153
 154 inline void correlationType::trajectoryFitting() {
 155     std::vector< std::vector< std::pair< size_t, size_t > > > pairs;
 156     pairs.resize(0);
 157     pairs.resize(selections.front().size());
 158     for (size_t i {0}; i < selections.front().size(); i++) {
 159         pairs[i].resize(0);
 160         for (size_t j {0}; j < selections.front()[i].size(); j++) {
 161             pairs[i].push_back(std::make_pair(selections.front()[i][j], selections.front()[i][j]));
 162         }
 163     }
 164     fitTrajectory.resize(0);
 165     fitTrajectory.resize(selections.front().size(), trajectory);
 166     #pragma omp parallel for schedule(dynamic) firstprivate(reference)
 167     for (size_t i = 0; i < selections.front().size(); i++) {
 168         for (size_t j {0}; j < fitTrajectory[i].size(); j++) {
 169             MyFitNew(reference, fitTrajectory[i][j], pairs[i], 0);
 170         }
 171     }
 172     #pragma omp barrier
 173     for (size_t i {0}; i < selections.front().size(); i++) {
 174         for (size_t j {0}; j < selections.front()[i].size(); j++) {
 175             for (size_t k {0}; k < fitTrajectory[i].size(); k++) {
 176                 trajectory[k][selections.front()[i][j]] = fitTrajectory[i][k][selections.front()[i][j]];
 177             }
 178         }
 179     }
 180 }
 181
 182 inline void correlationType::matrixNullFitting() {
 183     matrixes.resize(0);
 184     matrixes.resize(static_cast< size_t >(tau + 1));
 185     for (auto &i : matrixes) {
 186         i.resize(0);
 187         i.resize(index.size());
 188         for (auto &j : i) {
 189             j.resize(0);
 190             j.resize(index.size());
 191             for (auto &k : j) {
 192                 k = 0.;
 193             }
 194         }
 195     }
 196 }
 197
 198 void correlationType::correlationEval() {
 199     trajectoryFitting();
 200     matrixNullFitting();
 201     std::vector< std::vector< double > > a, b, c;
 202     std::vector< double > d;
 203     d.resize(index.size(), 0.);
 204     #pragma omp parallel for ordered schedule(dynamic) shared(matrixes) firstprivate(trajectory, reference)
 205     for (size_t i = 0; i <= static_cast< size_t >(tau); i++) {
 206         a.resize(0); b.resize(0); c.resize(0);
 207         a.resize(index.size(), d); b.resize(index.size(), d); c.resize(index.size(), d);
 208         for (size_t j {0}; j < static_cast< size_t >(window); j++) {
 209             for (size_t k1 {0}; k1 < index.size(); k1++) {
 210                 for (size_t k2 {0}; k2 < index.size(); k2++) {
 211                     RVec temp1, temp2;
 212                     temp1 = trajectory[j][k1]     - reference[k1];
 213                     temp2 = trajectory[j + i][k2] - reference[k2];
 214                     a[k1][k2] +=   (static_cast<double>(temp1[0]) * static_cast<double>(temp2[0]) +
 215                                     static_cast<double>(temp1[1]) * static_cast<double>(temp2[1]) +
 216                                     static_cast<double>(temp1[2]) * static_cast<double>(temp2[2]));
 217                     b[k1][k2] +=   (static_cast<double>(temp1[0]) * static_cast<double>(temp1[0]) +
 218                                     static_cast<double>(temp1[1]) * static_cast<double>(temp1[1]) +
 219                                     static_cast<double>(temp1[2]) * static_cast<double>(temp1[2]));
 220                     c[k1][k2] +=   (static_cast<double>(temp2[0]) * static_cast<double>(temp2[0]) +
 221                                     static_cast<double>(temp2[1]) * static_cast<double>(temp2[1]) +
 222                                     static_cast<double>(temp2[2]) * static_cast<double>(temp2[2]));
 223                 }
 224             }
 225         }
 226         for (size_t j {0}; j < index.size(); j++) {
 227             for (size_t k {0}; k < index.size(); k++) {
 228                 matrixes[i][j][k] = a[j][k] / (std::sqrt(b[j][k] * c[j][k]));
 229             }
 230         }
 231     }
 232     #pragma omp barrier
 233     for (size_t i {0}; i < matrixes.size(); i++) {
 234         for (size_t j {0}; j < matrixes[i].size(); j++) {
 235             for (size_t k {0}; k < matrixes[i][j].size(); k++) {
 236                 matrixes[i][j][k] = std::round(matrixes[i][j][k] * 10000) / 10000;
 237             }
 238         }
 239     }
 240     readWriteCorrelations(1);
 241     count++;
 242 }
 243
 244 void correlationType::graphCalculations(size_t tauStart, size_t tauEnd) {
 245     graph.resize(0);
 246     graph.resize(index.size());
 247     subGraphPoints.resize(0);
 248     subGraphRbr.resize(0);
 249     for (size_t i {0}; i < index.size(); i++) {
 250         graph[i].resize(index.size(), std::make_pair(0, -1));
 251     }
 252     RVec temp;
 253     for (size_t i {tauStart}; i <= tauEnd; i++) {
 254         for (size_t j {0}; j < index.size(); j++) {
 255             for (size_t k {j}; k < index.size(); k++) {
 256                 temp = reference[j] - reference[k];
 257                 if (double tempIf {std::max(std::abs(matrixes[i][j][k]), std::abs(matrixes[i][k][j]))}; (tempIf >= static_cast< double >(crlUpBorder)) &&
 258                     (static_cast< float >(norm(temp)) <= effRadius) && (std::abs(graph[j][k].first) < tempIf)) {
 259                     graph[j][k].first = tempIf;
 260                     graph[j][k].second = static_cast< int >(i);
 261                 }
 262             }
 263         }
 264     }
 265     std::vector< bool > graph_flags;
 266     graph_flags.resize(0);
 267     graph_flags.resize(index.size(), true);
 268     std::vector< size_t > a;
 269     std::vector< std::pair< size_t, size_t > > b;
 270     a.resize(0);
 271     b.resize(0);
 272     std::vector< size_t > width1, width2, tempSubGraph;
 273     for (size_t i {0}; i < index.size(); i++) {
 274         if (graph_flags[i]) {
 275             subGraphPoints.push_back(a);
 276             subGraphRbr.push_back(b);
 277             width1.resize(0);
 278             width2.resize(0);
 279             tempSubGraph.resize(0);
 280             width1.push_back(i);
 281             tempSubGraph.push_back(i);
 282             graph_flags[i] = false;
 283             while(width1.size() > 0) {
 284                 width2.resize(0);
 285                 for (size_t j {0}; j < width1.size(); j++) {
 286                     for (size_t k {0}; k < index.size(); k++) {
 287                         if ((graph[width1[j]][k].second > -1) && graph_flags[k]) {
 288                             width2.push_back(k);
 289                             graph_flags[k] = false;
 290                         }
 291                     }
 292                 }
 293                 width1 = width2;
 294                 for (size_t j {0}; j < width2.size(); j++) {
 295                     tempSubGraph.push_back(width2[j]);
 296                 }
 297             }
 298             subGraphPoints.back() = tempSubGraph;
 299             for (size_t j {0}; j < tempSubGraph.size(); j++) {
 300                 for (size_t k {0}; k < index.size(); k++) {
 301                     if (graph[tempSubGraph[j]][k].second > -1) {
 302                         subGraphRbr.back().push_back(std::make_pair(tempSubGraph[j], k));
 303                     }
 304                 }
 305             }
 306         }
 307     }
 308 }
 309
 310 bool correlationType::myComparisonFunction (const std::pair< int, double > i, const std::pair< int, double > j) {
 311     return i.second < j.second;
 312 }
 313
 314 void correlationType::graphBackBoneEvaluation() {
 315     std::vector< double >                       key;
 316     std::vector< long >                         path;
 317     std::vector< std::pair< size_t, double > >  que;
 318     std::vector< std::pair< size_t, size_t > >  a;
 319     size_t                                      v;
 320     a.resize(0);
 321     subGraphRouts.back().resize(0);
 322     for (size_t i {0}; i < subGraphPoints.size(); i++) {
 323         key.resize(0);
 324         path.resize(0);
 325         que.resize(0);
 326         v = 0;
 327         if (subGraphPoints[i].size() > 2) {
 328             key.resize(index.size(), 2);
 329             path.resize(index.size(), -1);
 330             key[subGraphPoints[i][0]] = 0;
 331             for (size_t j {0}; j < subGraphPoints[i].size(); j++) {
 332                 que.push_back(std::make_pair(subGraphPoints[i][j], key[subGraphPoints[i][j]]));
 333             }
 334             std::sort(que.begin(), que.end(), myComparisonFunction);
 335             while (!que.empty()) {
 336                 v = que.front().first;
 337                 que.erase(que.begin());
 338                 for (size_t j {0}; j < subGraphRbr[i].size(); j++) {
 339                     long u {-1};
 340                     if (subGraphRbr[i][j].first == v) {
 341                         u = subGraphRbr[i][j].second;
 342                     } else if (subGraphRbr[i][j].second == v) {
 343                         u = subGraphRbr[i][j].first;
 344                     }
 345                     bool flag {false};
 346                     size_t pos {0};
 347                     for (size_t k {0}; k < que.size(); k++) {
 348                         if (que[k].first == u) {
 349                             flag = true;
 350                             pos = k;
 351                             k = que.size() + 1;
 352                         }
 353                     }
 354                     if (double tempIf {1. - std::abs(graph[v][static_cast< size_t >(u)].first)};
 355                             flag && (key[static_cast< size_t >(u)] > tempIf)) {
 356                         path[static_cast< size_t >(u)] = v;
 357                         key[static_cast< size_t >(u)] = tempIf;
 358                         que[pos].second = key[static_cast< size_t >(u)];
 359                         sort(que.begin(), que.end(), myComparisonFunction);
 360                     }
 361                 }
 362             }
 363             subGraphRouts.back().push_back(a);
 364             for (size_t j {0}; j < index.size(); j++) {
 365                 if (path[j] != -1) {
 366                     subGraphRouts.back().back().push_back(std::make_pair(path[j], j));
 367                 }
 368             }
 369         }
 370     }
 371 }
 372
 373 void correlationType::printOutputData() {
 374     FILE *file {std::fopen((outputName + "-arrowsData.txt").c_str(), "w+")};
 375     size_t same, pre {0};
 376     std::vector< std::tuple< int, int, std::vector< int > > > table;
 377     table.resize(0);
 378     std::vector< int > a;
 379     for (size_t i {0}; i < subGraphRouts.size(); i++) {
 380         same = i;
 381         for (size_t j {i + 1}; j < subGraphRouts.size(); j++) {
 382             if (subGraphRouts[j] == subGraphRouts[i]) {
 383                 same = j;
 384             } else {
 385                 break;
 386             }
 387         }
 388         if (i == same) {
 389             std::fprintf(file, "\n Starting time point = %d | correlations >= %0.2f | tau = %d | window = %d\n\n", static_cast< int >(i) * tauStep, static_cast< double >(crlUpBorder), tau, window);
 390         } else {
 391             std::fprintf(file, "\n Starting time point = [%d ; %d] | correlations >= %0.2f | tau = %d | window = %d\n\n", static_cast< int >(i) * tauStep, static_cast< int >(same) * tauStep, static_cast< double >(crlUpBorder), tau, window);
 392         }
 393         for (size_t j {0}; j < subGraphRouts[i].size(); j++) {
 394             for (size_t k {0}; k < subGraphRouts[i][j].size(); k++) {
 395                 std::fprintf(file, "cgo_arrow (id %3d), (id %3d), radius=0.05\n", index[subGraphRouts[i][j][k].first] + 1, index[subGraphRouts[i][j][k].second] + 1);
 396             }
 397             std::fprintf(file, "\n");
 398         }
 399         table.resize(0);
 400         for (auto &j : subGraphRouts[i]) {
 401             for (auto &k : j) {
 402                 bool flag1 {true}, flag2 {true};
 403                 for (size_t m {0}; m < table.size(); m++) {
 404                     if (std::get<0>(table[m]) == index[k.first]) {
 405                         std::get<1>(table[m])++;
 406                         std::get<2>(table[m]).push_back(index[k.second]);
 407                         flag1 = false;
 408                     }
 409                     if (std::get<0>(table[m]) == index[k.second]) {
 410                         std::get<1>(table[m])++;
 411                         std::get<2>(table[m]).push_back(index[k.first]);
 412                         flag2 = false;
 413                     }
 414                 }
 415                 if (flag1) {
 416                     a.resize(0);
 417                     a.push_back(index[k.second]);
 418                     table.push_back(std::make_tuple(index[k.first], 1, a));
 419                 }
 420                 if (flag2) {
 421                     a.resize(0);
 422                     a.push_back(index[k.first]);
 423                     table.push_back(std::make_tuple(index[k.second], 1, a));
 424                 }
 425             }
 426         }
 427         for (size_t j {0}; j < table.size(); j++) {
 428             std::fprintf(file, "residue %s connections %d | ", (resNames[static_cast< size_t >(std::find(index.begin(), index.end(), std::get<0>(table[j])) - index.begin())]).c_str(), std::get<1>(table[j]));
 429             for (size_t k {0}; k < std::get<2>(table[j]).size(); k++) {
 430                 std::fprintf(file, "%s ", (resNames[static_cast< size_t >(std::find(index.begin(), index.end(), std::get<2>(table[j])[k]) - index.begin())]).c_str());
 431             }
 432             std::fprintf(file, "\n");
 433         }
 434         if (pre != 0) {
 435             std::vector< std::vector< std::pair< size_t, size_t > > > temp01, temp02;
 436             std::vector< std::pair< size_t, size_t > > temp03, temp04, temp05;
 437             temp01 = subGraphRouts[pre];
 438             temp02 = subGraphRouts[same];
 439             temp03.resize(0);
 440             temp04.resize(0);
 441             temp05.resize(0);
 442             for (auto &j : temp01) {
 443                 for (auto &k : j) {
 444                     temp03.push_back(k);
 445                 }
 446             }
 447             for (auto &j : temp02) {
 448                 for (auto &k : j) {
 449                     temp04.push_back(k);
 450                 }
 451             }
 452             std::sort(temp03.begin(), temp03.end());
 453             std::sort(temp04.begin(), temp04.end());
 454             std::set_difference(temp03.begin(), temp03.end(), temp04.begin(), temp04.end(), std::inserter(temp05, temp05.begin()));
 455             std::fprintf(file, "minus:\n");
 456             for (auto &j : temp05) {
 457                 std::fprintf(file, "cgo_arrow (id %3d), (id %3d), radius=0.05\n", index[j.first] + 1, index[j.second] + 1);
 458             }
 459             temp05.resize(0);
 460             std::set_difference(temp04.begin(), temp04.end(), temp03.begin(), temp03.end(), std::inserter(temp05, temp05.begin()));
 461             std::fprintf(file, "plus:\n");
 462             for (auto &j : temp05) {
 463                 std::fprintf(file, "cgo_arrow (id %3d), (id %3d), radius=0.05\n", index[j.first] + 1, index[j.second] + 1);
 464             }
 465         }
 466         pre = same;
 467         i = same;
 468     }
 469     std::fclose(file);
 470 }