STAT/TKDTree.h

   1 #ifndef ROOT_TKDTree
   2 #define ROOT_TKDTree
   3
   4 #ifndef ROOT_TObject
   5 #include "TObject.h"
   6 #endif
   7
   8 #include "TMath.h"
   9
  10
  11 template <typename Index, typename Value> class TKDTree : public TObject
  12 {
  13 public:
  14
  15   TKDTree();
  16   TKDTree(Index npoints, Index ndim, UInt_t bsize, Value **data);
  17   ~TKDTree();
  18   // Get indexes of left and right daughter nodes
  19   Int_t GetLeft(Int_t inode)  const    {return inode*2+1;}
  20   Int_t GetRight(Int_t inode) const    {return (inode+1)*2;}
  21   Int_t GetParent(Int_t inode) const  {return inode/2;}
  22   //
  23   // getters
  24   Index*  GetPointsIndexes(Int_t node) const {
  25     if(node < fNnodes) return 0x0;
  26     Int_t offset = (node >= fCrossNode) ? (node-fCrossNode)*fBucketSize : fOffset+(node-fNnodes)*fBucketSize;
  27     return &fIndPoints[offset];
  28   }
  29   UChar_t GetNodeAxis(Int_t id) const {return (id < 0 || id >= fNnodes) ? 0 : fAxis[id];}
  30   Value   GetNodeValue(Int_t id) const {return (id < 0 || id >= fNnodes) ? 0 : fValue[id];}
  31   Int_t   GetNNodes() const {return fNnodes;}
  32   Value*  GetBoundaries();
  33   Value*  GetBoundary(const Int_t node);
  34   static  Int_t   GetIndex(Int_t row, Int_t collumn){return collumn+(1<<row);}
  35   static void GetCoord(Int_t index, Int_t &row, Int_t &collumn){for (row=0; index>=(16<<row);row+=4); for (; index>=(2<<row);row++);collumn= index-(1<<row);};
  36   Bool_t  FindNearestNeighbors(const Value *point, const Int_t kNN, Index *&i, Value *&d);
  37   Index   FindNode(const Value * point);
  38   void    FindPoint(Value * point, Index &index, Int_t &iter);
  39   void    FindInRangeA(Value * point, Value * delta, Index *res , Index &npoints,Index & iter, Int_t bnode);
  40   void    FindInRangeB(Value * point, Value * delta, Index *res , Index &npoints,Index & iter, Int_t bnode);
  41   void    FindBNodeA(Value * point, Value * delta, Int_t &inode);
  42   Bool_t  IsTerminal(Index inode) const {return (inode>=fNnodes);}
  43   Value   KOrdStat(Index ntotal, Value *a, Index k, Index *index) const;
  44   void    MakeBoundaries(Value *range = 0x0);
  45   void    SetData(Index npoints, Index ndim, UInt_t bsize, Value **data);
  46   void    Spread(Index ntotal, Value *a, Index *index, Value &min, Value &max) const;
  47
  48
  49  protected:
  50   void            Build();  // build tree
  51
  52  private:
  53   TKDTree(const TKDTree &); // not implemented
  54   TKDTree<Index, Value>& operator=(const TKDTree<Index, Value>&); // not implemented
  55   void            CookBoundaries(const Int_t node, Bool_t left);
  56
  57
  58  protected:
  59   Bool_t  fDataOwner;  //! Toggle ownership of the data
  60   Int_t   fNnodes;     // size of node array
  61   Index   fNDim;       // number of dimensions
  62   Index   fNDimm;      // dummy 2*fNDim
  63   Index   fNpoints;    // number of multidimensional points
  64   Index   fBucketSize; // limit statistic for nodes
  65   UChar_t *fAxis;      //[fNnodes] nodes cutting axis
  66   Value   *fValue;     //[fNnodes] nodes cutting value
  67   //
  68   Value   *fRange;     //[fNDimm] range of data for each dimension
  69   Value   **fData;     //! data points
  70   Value   *fBoundaries;//! nodes boundaries - check class doc
  71
  72   // kNN related data
  73  protected:
  74   Int_t   fkNNdim;     //! current kNN arrays allocated dimension
  75   Index   *fkNN;       //! k nearest neighbors indexes
  76   Value   *fkNNdist;   //! k nearest neighbors distances
  77   Value   *fDistBuffer;//! working space for kNN
  78   Index   *fIndBuffer; //! working space for kNN
  79
  80  private:
  81   Index   *fIndPoints; //! array of points indexes
  82   Int_t   fRowT0;      //! smallest terminal row
  83   Int_t   fCrossNode;  //! cross node
  84   Int_t   fOffset;     //! offset in fIndPoints
  85
  86   ClassDef(TKDTree, 1)  // KD tree
  87 };
  88
  89
  90 typedef TKDTree<Int_t, Double_t> TKDTreeID;
  91 typedef TKDTree<Int_t, Float_t> TKDTreeIF;
  92
  93 // Test functions:
  94 TKDTreeIF *  TKDTreeTestBuild();
  95
  96
  97
  98 //_________________________________________________________________
  99 template <typename  Index, typename Value>
 100 void TKDTree<Index, Value>::FindBNodeA(Value *point, Value *delta, Int_t &inode){
 101   //
 102   // find the smallest node covering the full range - start
 103   //
 104   inode =0;
 105   for (;inode<fNnodes;){
 106     if (TMath::Abs(point[fAxis[inode]] - fValue[inode])<delta[fAxis[inode]]) break;
 107     inode = (point[fAxis[inode]] < fValue[inode]) ? (inode*2)+1: (inode*2)+2;
 108   }
 109 }
 110
 111 //_________________________________________________________________
 112 template <typename  Index, typename Value>
 113 Value* TKDTree<Index, Value>::GetBoundaries()
 114 {
 115   // Get the boundaries
 116         if(!fBoundaries) MakeBoundaries();
 117         return fBoundaries;
 118 }
 119
 120 //_________________________________________________________________
 121 template <typename  Index, typename Value>
 122 Value* TKDTree<Index, Value>::GetBoundary(const Int_t node)
 123 {
 124   // Get a boundary
 125         if(!fBoundaries) MakeBoundaries();
 126         return &fBoundaries[node*2*fNDim];
 127 }
 128
 129 #endif
 130