src/domaintype.cpp

   1 #include "domaintype.h"
   2
   3 // деструктор класса
   4 domainType::~domainType() {}
   5
   6 // конструктор класса для полноценной инициализации данных
   7 domainType::domainType(const std::vector< size_t > &index, const std::vector< RVec > &reference,
   8                     const int windowSize, const int domainMinimumSize,
   9                     const int domainSearchAlgorythm, const int timeStepBetweenWindowStarts,
  10                     const unsigned int sliceNum, const double epsilon, const double delta,
  11                     const std::string &outPutFileName) {
  12     setDefaults(index, reference, windowSize, domainMinimumSize, domainSearchAlgorythm, timeStepBetweenWindowStarts, sliceNum, epsilon, delta, outPutFileName);
  13 }
  14
  15 // функция заполнения необходимых данных для вычисления структурных доменов
  16 void domainType::setDefaults(const std::vector< size_t > &index, const std::vector< RVec > &reference,
  17                         const int windowSize, const int domainMinimumSize,
  18                         const int domainSearchAlgorythm, const int timeStepBetweenWindows,
  19                         const unsigned int sliceNum, const double epsilon, const double delta,
  20                         const std::string &outPutFileName) {
  21     graph.resize(0);
  22     structIndex = index;
  23     refTable.resize(reference.size());
  24     for (size_t i {0}; i < reference.size(); ++i) {
  25         refTable[i].resize(0);
  26         for (size_t j {0}; j < reference.size(); ++j) {
  27             refTable[i].push_back(reference[i] - reference[j]);
  28         }
  29     }
  30     epsilon > 0 ? eps = epsilon : eps = 0.2;
  31     delta > 0 && delta <= 1 ? dlt = delta : dlt = 0.95;
  32     windowSize > 0 ? window = windowSize : window = 1000;
  33     domainMinimumSize > 3 ? dms = domainMinimumSize : dms = 4;
  34     domainSearchAlgorythm > -1 && domainSearchAlgorythm < 3 ? dsa = domainSearchAlgorythm : dsa = 0;
  35     timeStepBetweenWindows > 0 ? ts = timeStepBetweenWindows : ts = window / 10;
  36     outPutFileName.size() > 0 ? outPut = outPutFileName : outPut = std::chrono::system_clock::to_time_t(std::chrono::system_clock::now());
  37     domsizes.resize(0);
  38     domsizes.resize(sliceNum);
  39     updateCount = 0;
  40 }
  41
  42 // фукнция обновления данных для выделения структурных доменов
  43 void domainType::update(const std::vector< std::vector< RVec > > &frame, const int frameNumber) {
  44     // инициализируем новое "окно", громакс считает кадры с нуля
  45     if (frameNumber % ts == 0) {
  46         graph.resize(graph.size() + 1);
  47         graph.back().resize(structIndex.size() - static_cast< size_t >(dms) + 1);
  48         for (auto &i : graph.back()) {
  49             setGraph(i);
  50         }
  51     }
  52     // заполняем матрицы данных для структурных доменов для всех текущих "окон"
  53     for (auto &i : graph) {
  54         #pragma omp parallel for
  55         for (size_t j = 0; j < i.size(); ++j) {
  56             for (size_t k1 {0}; k1 < i[j].size(); ++k1) {
  57                 for (size_t k2 {k1}; k2 < i[j].size(); ++k2) {
  58                     if ((frame[j][k1] - frame[j][k2] - refTable[k1][k2]).norm() <= static_cast< float >(eps)) {
  59                         if (k1 != k2) {
  60                             ++i[j][k1][k2].num;
  61                             ++i[j][k2][k1].num;
  62                         } else {
  63                             ++i[j][k1][k2].num;
  64                         }
  65                     }
  66                 }
  67             }
  68         }
  69         #pragma omp barrier
  70     }
  71     // обновляем число эффективных обновлений
  72     if (graph.size() > 0) {
  73         ++updateCount;
  74     }
  75     // в случае, если число обновлений равно размеру окна, выделяем на нём домены
  76     if (updateCount == window) {
  77         getDomains();
  78         print(frameNumber);
  79     }
  80 }
  81
  82 // инициализация матриц соотношений в структуре
  83 void domainType::setGraph(std::vector< std::vector< node > > &smallGraph) {
  84     smallGraph.resize(0);
  85     smallGraph.resize(refTable.size());
  86     for (size_t i {0}; i < refTable.size(); ++i) {
  87         smallGraph[i].resize(0);
  88         smallGraph[i].resize(refTable.size());
  89         for (size_t j {0}; j < refTable.size(); ++j) {
  90             smallGraph[i][j].num = 0;
  91             smallGraph[i][j].check = false;
  92         }
  93     }
  94 }
  95
  96 // "зануление" элементов матриц вошедших в домен
  97 void domainType::deleteDomainFromGraph(const std::vector< size_t > &domain) {
  98     for (auto &i : graph.front()) {
  99         for (const auto &j : domain) {
 100             for (size_t k {0}; k < i.size(); ++k) {
 101                 i[j][k].check = false;
 102                 i[k][j].check = false;
 103             }
 104         }
 105     }
 106 }
 107
 108 // подсчёт размеров всех потенциально возможных доменов и проверка на наличие домена для выделения
 109  bool domainType::searchDomainSizes() {
 110     bool flag {false};
 111     for (size_t i {0}; i < graph.front().size(); ++i) {
 112         domsizes[i].resize(0); // необходимо переопределять память
 113         domsizes[i].resize(graph.front()[i].size(), 0);
 114         for (size_t j {0}; j < graph.front()[i].size(); ++j) {
 115             for (const auto &k : graph.front()[i][j]) {
 116                 if (k.check) {
 117                     ++domsizes[i][j];
 118                 }
 119             }
 120             if ((!flag) && (domsizes[i][j] >= dms)) {
 121                 flag = true;
 122             }
 123         }
 124     }
 125     return flag;
 126 }
 127
 128 // функция выделения доменов
 129 void domainType::getDomains() {
 130     // проверка элементов матриц на создание на их основе доменов
 131     for (auto &i : graph.front()) {
 132         for (auto &j : i) {         //  -> матрица соотношений в структуре всё на всё
 133             for (auto &k : j) {     //  -> матрица соотношений в структуре всё на всё
 134                 if (k.num >= window * dlt) {
 135                     k.check = true;
 136                 }
 137             }
 138         }
 139     }
 140     domains.resize(0);
 141     // итеративное выделение доменов одним из трёх способов
 142     while (searchDomainSizes()) {
 143         size_t t1 {0}, t2 {0};
 144         for (size_t i {0}; i < domsizes.size(); ++i) {
 145             for (size_t j {0}; j < domsizes[i].size(); ++j) {
 146                 // вынуждены выделять первый домен из равных по кол-ву элементов
 147                 if ((dsa == 0) && (domsizes[i][j] > domsizes[t1][t2])) {
 148                     t1 = i;
 149                     t2 = j;
 150                 }
 151                 if ((dsa == 2) && (domsizes[i][j] >= dms) && ((domsizes[i][j] < domsizes[t1][t2]) || (domsizes[t1][t2] < dms))) {
 152                     t1 = i;
 153                     t2 = j;
 154                 }
 155             }
 156         }
 157         // выделяем найдённый домен
 158         domains.resize(domains.size() + 1);
 159         for (size_t i {0}; i < graph.front()[t1][t2].size(); ++i) {
 160             if (graph.front()[t1][t2][i].check) {
 161                 domains.back().push_back(i);
 162             }
 163         }
 164         //выход из поиска доменов при данном режиме обработки
 165         if (dsa == 1) {
 166             break;
 167         }
 168         // удаляем выделенный домен из матриц
 169         deleteDomainFromGraph(domains.back());
 170     }
 171     // удаляем рассматриваемое окно
 172     graph.erase(graph.begin());
 173     // смещаем счётчик обновлений для следующего окна
 174     updateCount = std::max(0, window - ts);
 175 }
 176
 177 // функция печати ndx и selectionList файлов
 178 void domainType::print(int currentFrame) {
 179     if (domains.size() == 0) {
 180         return;
 181     }
 182     FILE *ndxFile {std::fopen(outPut.c_str(), "a+")}, *slFile {std::fopen(("selectionList-" + outPut.substr(0, outPut.size() - 4)).c_str(), "a+")};
 183     short int writeCount {0};
 184     for (size_t i {0}; i < domains.size(); ++i) {
 185         // domain - стартовая позиция в фреймах - номер домена - минимальный размер домена -
 186         // константа тепловых колебаний (отклонения) - константа входимости (отклонения)
 187         std::fprintf(ndxFile, "[domain-stPos-%06d-num-%03lu-dms-%03d-epsi-%04.3f-delta-%04.3f]\n", currentFrame - window + 1, i + 1, dms, eps, dlt);
 188         std::fprintf(slFile, "group %cdomain-stPos-%06d-num-%03lu-dms-%03d-epsi-%04.3f-delta-%04.3f%c;\n", '"', currentFrame - window + 1, i + 1, dms, eps, dlt, '"');
 189         writeCount = 0;
 190         std::printf("\n");
 191         for (size_t j {0}; j < domains[i].size(); ++j) {
 192             ++writeCount;
 193             if (writeCount > 20) {
 194                 writeCount -= 20;
 195                 std::fprintf(ndxFile, "\n");
 196             }
 197             std::fprintf(ndxFile, "%5lu ", structIndex[domains[i][j]] + 1);
 198             std::printf("%5lu ", structIndex[domains[i][j]] + 1);
 199         }
 200         std::fprintf(ndxFile,"\n\n");
 201         std::printf("\n\n");
 202     }
 203     std::fprintf(ndxFile,"\n");
 204     std::fclose(ndxFile);
 205     std::fclose(slFile);
 206 }