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