Updated copyrights
[libdai.git] / utils / fginfo.cpp
index b1fa2e2..df6a942 100644 (file)
@@ -1,6 +1,7 @@
-/*  Copyright (C) 2006-2008  Joris Mooij  [j dot mooij at science dot ru dot nl]
-    Radboud University Nijmegen, The Netherlands
-    
+/*  Copyright (C) 2006-2008  Joris Mooij  [joris dot mooij at tuebingen dot mpg dot de]
+    Radboud University Nijmegen, The Netherlands /
+    Max Planck Institute for Biological Cybernetics, Germany
+
     This file is part of libDAI.
 
     libDAI is free software; you can redistribute it and/or modify
 */
 
 
-#include "../factorgraph.h"
 #include <iostream>
-#include <stdlib.h>
+#include <cstdlib>
+#include <dai/factorgraph.h>
+#include <dai/jtree.h>
+
 
 using namespace std;
+using namespace dai;
+
+
+void findLoopClusters( const FactorGraph & fg, std::set<VarSet> &allcl, VarSet newcl, const Var & root, size_t length, VarSet vars ) {
+    for( VarSet::const_iterator in = vars.begin(); in != vars.end(); in++ ) {
+        VarSet ind = fg.delta( *in );
+        if( (newcl.size()) >= 2 && ind.contains( root ) ) {
+            allcl.insert( newcl | *in );
+        }
+        else if( length > 1 )
+            findLoopClusters( fg, allcl, newcl | *in, root, length - 1, ind / newcl );
+    }
+}
+
+
+size_t countLoops( const FactorGraph & fg, size_t loopdepth ) {
+    set<VarSet> loops;
+    for( vector<Var>::const_iterator i0 = fg.vars.begin(); i0 != fg.vars.end(); i0++ ) {
+        VarSet i0d = fg.delta(*i0);
+        if( loopdepth > 1 )
+            findLoopClusters( fg, loops, *i0, *i0, loopdepth - 1, i0d );
+    }
+    return loops.size();
+}
+
+
+bool hasShortLoops( const std::vector<Factor> &P ) {
+    bool found = false;
+    vector<Factor>::const_iterator I, J;
+    for( I = P.begin(); I != P.end(); I++ ) {
+        J = I;
+        J++;
+        for( ; J != P.end(); J++ )
+            if( (I->vars() & J->vars()).size() >= 2 ) {
+                found = true;
+                break;
+            }
+        if( found )
+            break;
+    }
+    return found;
+}
+
+
+bool hasNegatives( const std::vector<Factor> &P ) {
+    bool found = false;
+    for( size_t I = 0; I < P.size(); I++ )
+        if( P[I].hasNegatives() ) {
+            found = true;
+            break;
+        }
+    return found;
+}
 
 
 int main( int argc, char *argv[] ) {
-    if( argc != 2 ) {
-        cout << "Usage: " << argv[0] << " <in.fg>" << endl << endl;
+    if( argc != 3 ) {
+        cout << "Usage: " << argv[0] << " <in.fg> <tw>" << endl << endl;
         cout << "Reports some characteristics of the .fg network." << endl;
+        cout << "Also calculates treewidth (which may take some time) unless <tw> == 0." << endl;
         return 1;
     } else {
         // Read factorgraph
         FactorGraph fg;
         char *infile = argv[1];
+        int calc_tw = atoi(argv[2]);
+        fg.ReadFromFile( infile );
 
-        if( fg.ReadFromFile( infile ) ) {
-            cerr << "Error reading file " << infile << endl;
-            return 2;
-        } else {
-            cout << "Number of variables: " << fg.nrVars() << endl;
-            cout << "Number of factors:   " << fg.nrFactors() << endl;
-            cout << "Connected:           " << fg.isConnected() << endl;
-//          cout << "Treewidth:           " << endl;
-
-            double cavsum_lcbp = 0.0;
-            double cavsum_lcbp2 = 0.0;
-            size_t max_Delta_size = 0;
-            for( size_t i = 0; i < fg.nrVars(); i++ ) {
-                VarSet di = fg.delta(fg.var(i));
-                size_t Ds = fg.Delta(fg.var(i)).stateSpace();
-                if( Ds > max_Delta_size )
-                    max_Delta_size = Ds;
-                cavsum_lcbp += di.stateSpace();
-                for( VarSet::const_iterator j = di.begin(); j != di.end(); j++ )
-                    cavsum_lcbp2 += j->states();
-            }
-            cout << "Maximum pancake has " << max_Delta_size << " states" << endl;
-            cout << "LCBP with full cavities needs " << cavsum_lcbp << " BP runs" << endl;
-            cout << "LCBP with only pairinteractions needs " << cavsum_lcbp2 << " BP runs" << endl;
+        cout << "Number of variables:   " << fg.nrVars() << endl;
+        cout << "Number of factors:     " << fg.nrFactors() << endl;
+        cout << "Connected:             " << fg.isConnected() << endl;
+        cout << "Tree:                  " << fg.isTree() << endl;
+        cout << "Has short loops:       " << hasShortLoops(fg.factors()) << endl;
+        cout << "Has negatives:         " << hasNegatives(fg.factors()) << endl;
+        cout << "Binary variables?      " << fg.isBinary() << endl;
+        cout << "Pairwise interactions? " << fg.isPairwise() << endl;
+        if( calc_tw ) {
+            std::pair<size_t,size_t> tw = treewidth(fg);
+            cout << "Treewidth:           " << tw.first << endl;
+            cout << "Largest cluster for JTree has " << tw.second << " states " << endl;
+        }
+        double stsp = 1.0;
+        for( size_t i = 0; i < fg.nrVars(); i++ )
+            stsp *= fg.var(i).states();
+        cout << "Total state space:   " << stsp << endl;
 
-            return 0;
+        double cavsum_lcbp = 0.0;
+        double cavsum_lcbp2 = 0.0;
+        size_t max_Delta_size = 0;
+        map<size_t,size_t> cavsizes;
+        for( size_t i = 0; i < fg.nrVars(); i++ ) {
+            VarSet di = fg.delta(i);
+            if( cavsizes.count(di.size()) )
+                cavsizes[di.size()]++;
+            else
+                cavsizes[di.size()] = 1;
+            size_t Ds = nrStates( fg.Delta(i) );
+            if( Ds > max_Delta_size )
+                max_Delta_size = Ds;
+            cavsum_lcbp += nrStates( di );
+            for( VarSet::const_iterator j = di.begin(); j != di.end(); j++ )
+                cavsum_lcbp2 += j->states();
         }
+        cout << "Maximum pancake has " << max_Delta_size << " states" << endl;
+        cout << "LCBP with full cavities needs " << cavsum_lcbp << " BP runs" << endl;
+        cout << "LCBP with only pairinteractions needs " << cavsum_lcbp2 << " BP runs" << endl;
+        cout << "Cavity sizes: ";
+        for( map<size_t,size_t>::const_iterator it = cavsizes.begin(); it != cavsizes.end(); it++ ) 
+            cout << it->first << "(" << it->second << ") ";
+        cout << endl;
+
+        cout << "Type: " << (fg.isPairwise() ? "pairwise" : "higher order") << " interactions, " << (fg.isBinary() ? "binary" : "nonbinary") << " variables" << endl;
+
+        if( fg.isPairwise() ) {
+            bool girth_reached = false;
+            size_t loopdepth;
+            for( loopdepth = 2; loopdepth <= fg.nrVars() && !girth_reached; loopdepth++ ) {
+                size_t nr_loops = countLoops( fg, loopdepth );
+                cout << "Loops up to " << loopdepth << " variables: " << nr_loops << endl;
+                if( nr_loops > 0 )
+                    girth_reached = true;
+            }
+            if( girth_reached )
+                cout << "Girth: " << loopdepth-1 << endl;
+            else
+                cout << "Girth: infinity" << endl;
+        }
+
+        return 0;
     }
 }
-