Mac binaries
[jabaws.git] / website / archive / binaries / mac / src / disembl / Tisean_3.0.1 / source_c / lfo-run.c
diff --git a/website/archive/binaries/mac/src/disembl/Tisean_3.0.1/source_c/lfo-run.c b/website/archive/binaries/mac/src/disembl/Tisean_3.0.1/source_c/lfo-run.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8b8ea13
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,456 @@
+/*
+ *   This file is part of TISEAN
+ *
+ *   Copyright (c) 1998-2007 Rainer Hegger, Holger Kantz, Thomas Schreiber
+ *
+ *   TISEAN is free software; you can redistribute it and/or modify
+ *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ *   (at your option) any later version.
+ *
+ *   TISEAN is distributed in the hope that it will be useful,
+ *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ *   GNU General Public License for more details.
+ *
+ *   You should have received a copy of the GNU General Public License
+ *   along with TISEAN; if not, write to the Free Software
+ *   Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
+ */
+/*Author: Rainer Hegger. Last modified: Sep 29, 2000 */
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <limits.h>
+#include <math.h>
+#include "routines/tsa.h"
+
+#define WID_STR "Makes a local linear fit for multivariate data\n\
+and iterates a trajectory"
+
+#define NMAX 128
+
+char onscreen=1,epsset=0,*outfile=NULL;
+char *infile=NULL;
+unsigned int nmax=(NMAX-1);
+unsigned int verbosity=0xff;
+long **box,*list,*found;
+double **series,**cast;
+double *interval,*min,epsilon;
+
+unsigned int embed=2,dim=1,dim1,DELAY=1;
+char *column=NULL,dimset=0,do_zeroth=0;
+int MINN=30;
+unsigned long LENGTH=ULONG_MAX,FLENGTH=1000,exclude=0;
+double EPS0=1.e-3,EPSF=1.2;
+
+double **mat,**imat,*vec,*localav,*foreav;
+
+void show_options(char *progname)
+{
+  what_i_do(progname,WID_STR);
+  fprintf(stderr," Usage: %s [Options]\n",progname);
+  fprintf(stderr," Options:\n");
+  fprintf(stderr,"Everything not being a valid option will be interpreted"
+          " as a possible"
+          " datafile.\nIf no datafile is given stdin is read. Just - also"
+          " means stdin\n");
+  fprintf(stderr,"\t-l # of data to be used [default whole file]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-x # of lines to be ignored [default 0]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-c column [default 1,...,# of components]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-m #of components,embedding dimension [default 1,2]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-d delay for the embedding [default 1]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-L # of iterations [default 1000]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-k # of neighbors  [default 30]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-r size of initial neighborhood ["
+         " default (data interval)/1000]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-f factor to increase size [default 1.2]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-0 perfom a zeroth order fit [default not set]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-o output file [default 'datafile'.cast;"
+         " no -o means write to stdout]\n");
+  fprintf(stderr,"\t-V verbosity level [default 1]\n\t\t"
+          "0='only panic messages'\n\t\t"
+          "1='+ input/output messages'\n");
+  fprintf(stderr,"\t-h  show these options\n");
+  exit(0);
+}
+
+void scan_options(int n,char **in)
+{
+  char *out;
+
+  if ((out=check_option(in,n,'l','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lu",&LENGTH);
+  if ((out=check_option(in,n,'x','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lu",&exclude);
+  if ((out=check_option(in,n,'c','s')) != NULL) {
+    column=out;
+    dimset=1;
+  }
+  if ((out=check_option(in,n,'m','2')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u,%u",&dim,&embed);
+  if ((out=check_option(in,n,'d','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&DELAY);
+  if ((out=check_option(in,n,'L','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lu",&FLENGTH);
+  if ((out=check_option(in,n,'k','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&MINN);
+  if ((out=check_option(in,n,'0','n')) != NULL)
+    do_zeroth=1;
+  if ((out=check_option(in,n,'V','u')) != NULL)
+    sscanf(out,"%u",&verbosity);
+  if ((out=check_option(in,n,'r','f')) != NULL) {
+    epsset=1;
+    sscanf(out,"%lf",&EPS0);
+  }
+  if ((out=check_option(in,n,'f','f')) != NULL)
+    sscanf(out,"%lf",&EPSF);
+  if ((out=check_option(in,n,'o','o')) != NULL) {
+    onscreen=0;
+    if (strlen(out) > 0)
+      outfile=out;
+  }
+}
+
+void put_in_boxes(void)
+{
+  int i,j,n;
+  static int hdim;
+  double epsinv;
+
+  hdim=(embed-1)*DELAY;
+  epsinv=1.0/epsilon;
+  for (i=0;i<NMAX;i++)
+    for (j=0;j<NMAX;j++)
+      box[i][j]= -1;
+
+  for (n=hdim;n<LENGTH-1;n++) {
+    i=(int)(series[0][n]*epsinv)&nmax;
+    j=(int)(series[dim1][n-hdim]*epsinv)&nmax;
+    list[n]=box[i][j];
+    box[i][j]=n;
+  }
+}
+
+unsigned int hfind_neighbors(void)
+{
+  char toolarge;
+  int i,j,i1,i2,j1,k,l,element;
+  static int hdim;
+  unsigned nfound=0;
+  double max,dx,epsinv;
+
+  hdim=(embed-1)*DELAY;
+  epsinv=1.0/epsilon;
+  i=(int)(cast[hdim][0]*epsinv)&nmax;
+  j=(int)(cast[0][dim1]*epsinv)&nmax;
+  
+  for (i1=i-1;i1<=i+1;i1++) {
+    i2=i1&nmax;
+    for (j1=j-1;j1<=j+1;j1++) {
+      element=box[i2][j1&nmax];
+      while (element != -1) {
+       max=0.0;
+       toolarge=0;
+       for (l=0;l<dim;l++) {
+         for (k=0;k<=hdim;k += DELAY) {
+           dx=fabs(series[l][element-k]-cast[hdim-k][l]);
+           max=(dx>max) ? dx : max;
+           if (max > epsilon) {
+             toolarge=1;
+             break;
+           }
+         }
+         if (toolarge)
+           break;
+       }
+       if (max <= epsilon)
+         found[nfound++]=element;
+       element=list[element];
+      }
+    }
+  }
+  return nfound;
+}
+
+void multiply_matrix(double **mat,double *vec)
+{
+  double *hvec;
+  long i,j;
+
+  check_alloc(hvec=(double*)malloc(sizeof(double)*dim*embed));
+  for (i=0;i<dim*embed;i++) {
+    hvec[i]=0.0;
+    for (j=0;j<dim*embed;j++)
+      hvec[i] += mat[i][j]*vec[j];
+  }
+  for (i=0;i<dim*embed;i++)
+    vec[i]=hvec[i];
+  free(hvec);
+}
+
+void make_fit(int number,double *newcast)
+{
+  double *sj,*si,lavi,lavj,fav;
+  long i,i1,j,j1,hi,hj,hi1,hj1,n,which;
+  static int hdim;
+
+  hdim=(embed-1)*DELAY;
+
+  for (i=0;i<dim*embed;i++)
+    localav[i]=0.0;
+  for (i=0;i<dim;i++)
+    foreav[i]=0.0;
+
+  for (n=0;n<number;n++) {
+    which=found[n];
+    for (j=0;j<dim;j++) {
+      sj=series[j];
+      foreav[j] += sj[which+1];
+      for (j1=0;j1<embed;j1++) {
+       hj=j*embed+j1;
+       localav[hj] += sj[which-j1*DELAY];
+      }
+    }
+  }
+
+  for (i=0;i<dim*embed;i++)
+    localav[i] /= number;
+  for (i=0;i<dim;i++)
+    foreav[i] /= number;
+
+  for (i=0;i<dim;i++) {
+    si=series[i];
+    for (i1=0;i1<embed;i1++) {
+      hi=i*embed+i1;
+      lavi=localav[hi];
+      hi1=i1*DELAY;
+      for (j=0;j<dim;j++) {
+       sj=series[j];
+       for (j1=0;j1<embed;j1++) {
+         hj=j*embed+j1;
+         lavj=localav[hj];
+         hj1=j1*DELAY;
+         mat[hi][hj]=0.0;
+         if (hj >= hi) {
+           for (n=0;n<number;n++) {
+             which=found[n];
+             mat[hi][hj] += (si[which-hi1]-lavi)*(sj[which-hj1]-lavj);
+           }
+         }
+       }
+      }
+    }
+  }
+  
+  for (i=0;i<dim*embed;i++)
+    for (j=i;j<dim*embed;j++) {
+      mat[i][j] /= number;
+      mat[j][i]=mat[i][j];
+    }
+  
+  imat=invert_matrix(mat,dim*embed);
+
+  for (i=0;i<dim;i++) {
+    si=series[i];
+    fav=foreav[i];
+    for (j=0;j<dim;j++) {
+      sj=series[j];
+      for (j1=0;j1<embed;j1++) {
+       hj=j*embed+j1;
+       lavj=localav[hj];
+       hj1=j1*DELAY;
+       vec[hj]=0.0;
+       for (n=0;n<number;n++) {
+         which=found[n];
+         vec[hj] += (si[which+1]-fav)*(sj[which-hj1]-lavj);
+       }
+       vec[hj] /= number;
+      }
+    }
+
+    multiply_matrix(imat,vec);
+
+    newcast[i]=foreav[i];
+    for (j=0;j<dim;j++) {
+      for (j1=0;j1<embed;j1++) {
+       hj=j*embed+j1;
+       newcast[i] += vec[hj]*(cast[hdim-j1*DELAY][j]-localav[hj]);
+      }
+    }
+  }
+  
+  for (i=0;i<dim*embed;i++)
+    free(imat[i]);
+  free(imat);
+}
+
+void make_zeroth(int number,double *newcast)
+{
+  unsigned long i,d;
+  double *sj;
+  
+  for (d=0;d<dim;d++) {
+    newcast[d]=0.0;
+    sj=series[d]+1;
+    for (i=0;i<number;i++)
+      newcast[d] += sj[found[i]];
+    newcast[d] /= number;
+  }
+}
+
+int main(int argc,char **argv)
+{
+  char stdi=0,done;
+  long i,j,hdim,actfound;
+  double maxinterval,*swap,*newcast;
+  FILE *file=NULL;
+  
+  if (scan_help(argc,argv))
+    show_options(argv[0]);
+  
+  scan_options(argc,argv);
+#ifndef OMIT_WHAT_I_DO
+  if (verbosity&VER_INPUT)
+    what_i_do(argv[0],WID_STR);
+#endif
+  
+  infile=search_datafile(argc,argv,NULL,verbosity);
+  if (infile == NULL)
+    stdi=1;
+  
+  if (outfile == NULL) {
+    if (!stdi) {
+      check_alloc(outfile=(char*)calloc(strlen(infile)+6,(size_t)1));
+      strcpy(outfile,infile);
+      strcat(outfile,".cast");
+    }
+    else {
+      check_alloc(outfile=(char*)calloc((size_t)11,(size_t)1));
+      strcpy(outfile,"stdin.cast");
+    }
+  }
+  if (!onscreen)
+    test_outfile(outfile);
+  
+  hdim=(embed-1)*DELAY+1;
+  if (column == NULL)
+    series=(double**)get_multi_series(infile,&LENGTH,exclude,&dim,"",dimset,
+                                     verbosity);
+  else
+    series=(double**)get_multi_series(infile,&LENGTH,exclude,&dim,column,
+                                     dimset,verbosity);
+  check_alloc(min=(double*)malloc(sizeof(double)*dim));
+  check_alloc(interval=(double*)malloc(sizeof(double)*dim));
+  dim1=dim-1;
+  maxinterval=0.0;
+  for (i=0;i<dim;i++) {
+    rescale_data(series[i],LENGTH,&min[i],&interval[i]);
+    if (interval[i] > maxinterval)
+      maxinterval=interval[i];
+  }
+  
+  check_alloc(cast=(double**)malloc(sizeof(double*)*hdim));
+  for (i=0;i<hdim;i++)
+    check_alloc(cast[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*dim));
+  check_alloc(newcast=(double*)malloc(sizeof(double)*dim));
+    
+  check_alloc(list=(long*)malloc(sizeof(long)*LENGTH));
+  check_alloc(found=(long*)malloc(sizeof(long)*LENGTH));
+  check_alloc(box=(long**)malloc(sizeof(long*)*NMAX));
+  for (i=0;i<NMAX;i++)
+    check_alloc(box[i]=(long*)malloc(sizeof(long)*NMAX));
+  
+  check_alloc(localav=(double*)malloc(sizeof(double)*dim*embed));
+  check_alloc(foreav=(double*)malloc(sizeof(double)*dim));
+  check_alloc(vec=(double*)malloc(sizeof(double)*dim*embed));
+  check_alloc(mat=(double**)malloc(sizeof(double*)*dim*embed));
+  for (i=0;i<dim*embed;i++)
+    check_alloc(mat[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*dim*embed));
+
+  if (epsset)
+    EPS0 /= maxinterval;
+
+  for (j=0;j<dim;j++)
+    for (i=0;i<hdim;i++)
+      cast[i][j]=series[j][LENGTH-hdim+i];
+  
+  if (!onscreen) {
+    file=fopen(outfile,"w");
+    if (verbosity&VER_INPUT)
+      fprintf(stderr,"Opened %s for writing\n",outfile);
+  }
+  else {
+    if (verbosity&VER_INPUT)
+      fprintf(stderr,"Writing to stdout\n");
+  }
+
+  for (i=0;i<FLENGTH;i++) {
+    done=0;
+    epsilon=EPS0/EPSF;
+    while (!done) {
+      epsilon*=EPSF;
+      put_in_boxes();
+      actfound=hfind_neighbors();
+      if (actfound >= MINN) {
+       if (!do_zeroth)
+         make_fit(actfound,newcast);
+       else
+         make_zeroth(actfound,newcast);
+       if (onscreen) {
+         for (j=0;j<dim-1;j++)
+           printf("%e ",newcast[j]*interval[j]+min[j]);
+         printf("%e\n",newcast[dim-1]*interval[dim-1]+min[dim-1]);
+         fflush(stdout);
+       }
+       else {
+         for (j=0;j<dim-1;j++)
+           fprintf(file,"%e ",newcast[j]*interval[j]+min[j]);
+         fprintf(file,"%e\n",newcast[dim-1]*interval[dim-1]+min[dim-1]);
+         fflush(file);
+       }
+       done=1;
+       for (j=0;j<dim;j++) {
+         if ((newcast[j] > 2.0) || (newcast[j] < -1.0)) {
+           fprintf(stderr,"Forecast failed. Escaping data region!\n");
+           exit(NSTEP__ESCAPE_REGION);
+         }
+       }
+
+       swap=cast[0];
+       for (j=0;j<hdim-1;j++)
+         cast[j]=cast[j+1];
+       cast[hdim-1]=swap;
+       for (j=0;j<dim;j++)
+         cast[hdim-1][j]=newcast[j];
+      }
+    }
+  }
+  if (!onscreen)
+    fclose(file);
+  
+  if (outfile != NULL)
+    free(outfile);
+  for (i=0;i<embed*dim;i++)
+    free(mat[i]);
+  free(mat);
+  for (i=0;i<hdim;i++)
+    free(cast[i]);
+  free(cast);
+  free(newcast);
+  free(found);
+  free(list);
+  for (i=0;i<NMAX;i++)
+    free(box[i]);
+  free(box);
+  free(vec);
+  free(localav);
+  free(foreav);
+  free(min);
+  free(interval);
+  for (i=0;i<dim;i++)
+    free(series[i]);
+  free(series);
+
+  return 0;
+}