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[controller.git] / third-party / net.sf.jung2 / src / main / java / edu / uci / ics / jung / algorithms / scoring / AbstractIterativeScorer.java
diff --git a/third-party/net.sf.jung2/src/main/java/edu/uci/ics/jung/algorithms/scoring/AbstractIterativeScorer.java b/third-party/net.sf.jung2/src/main/java/edu/uci/ics/jung/algorithms/scoring/AbstractIterativeScorer.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..70d677b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,368 @@
+/*
+ * Created on Jul 6, 2007
+ *
+ * Copyright (c) 2007, the JUNG Project and the Regents of the University 
+ * of California
+ * All rights reserved.
+ *
+ * This software is open-source under the BSD license; see either
+ * "license.txt" or
+ * http://jung.sourceforge.net/license.txt for a description.
+ */
+package edu.uci.ics.jung.algorithms.scoring;
+
+import java.util.HashMap;
+import java.util.Map;
+
+import org.apache.commons.collections15.Transformer;
+
+import edu.uci.ics.jung.algorithms.scoring.util.DelegateToEdgeTransformer;
+import edu.uci.ics.jung.algorithms.scoring.util.VEPair;
+import edu.uci.ics.jung.algorithms.util.IterativeContext;
+import edu.uci.ics.jung.graph.Hypergraph;
+
+/**
+ * An abstract class for algorithms that assign scores to vertices based on iterative methods.
+ * Generally, any (concrete) subclass will function by creating an instance, and then either calling
+ * <code>evaluate</code> (if the user wants to iterate until the algorithms is 'done') or 
+ * repeatedly call <code>step</code> (if the user wants to observe the values at each step).
+ */
+public abstract class AbstractIterativeScorer<V,E,T> implements IterativeContext, VertexScorer<V,T>
+{
+    /**
+     * Maximum number of iterations to use before terminating.  Defaults to 100.
+     */
+    protected int max_iterations;
+    
+    /**
+     * Minimum change from one step to the next; if all changes are <= tolerance, 
+     * no further updates will occur.
+     * Defaults to 0.001.
+     */
+    protected double tolerance;
+    
+    /**
+     * The graph on which the calculations are to be made.
+     */
+    protected Hypergraph<V,E> graph;
+    
+    /**
+     * The total number of iterations used so far.
+     */
+    protected int total_iterations;
+    
+    /**
+     * The edge weights used by this algorithm.
+     */
+    protected Transformer<VEPair<V,E>, ? extends Number> edge_weights;
+    
+    /**
+     * Indicates whether the output and current values are in a 'swapped' state.
+     * Intended for internal use only.
+     */
+    protected boolean output_reversed;
+    
+    /**
+     * The map in which the output values are stored.
+     */
+    private Map<V, T> output;
+    
+    /**
+     * The map in which the current values are stored.
+     */
+    private Map<V, T> current_values;
+    
+    /**
+     * A flag representing whether this instance tolerates disconnected graphs.
+     * Instances that do not accept disconnected graphs may have unexpected behavior
+     * on disconnected graphs; they are not guaranteed to do an explicit check.
+     * Defaults to true.
+     */
+    private boolean accept_disconnected_graph;
+
+
+    protected boolean hyperedges_are_self_loops = false;
+
+    /**
+     * Sets the output value for this vertex.
+     * @param v the vertex whose output value is to be set
+     * @param value the value to set
+     */
+    protected void setOutputValue(V v, T value)
+    {
+        output.put(v, value);
+    }
+    
+    /**
+     * Gets the output value for this vertex.
+     * @param v the vertex whose output value is to be retrieved
+     * @return the output value for this vertex
+     */
+    protected T getOutputValue(V v)
+    {
+        return output.get(v);
+    }
+    
+    /**
+     * Gets the current value for this vertex
+     * @param v the vertex whose current value is to be retrieved
+     * @return the current value for this vertex
+     */
+    protected T getCurrentValue(V v)
+    {
+        return current_values.get(v);
+    }
+    
+    /**
+     * Sets the current value for this vertex.
+     * @param v the vertex whose current value is to be set
+     * @param value the current value to set
+     */
+    protected void setCurrentValue(V v, T value)
+    {
+        current_values.put(v, value);
+    }
+    
+    /**
+     * The largest change seen so far among all vertex scores.
+     */
+    protected double max_delta;
+    
+    /**
+     * Creates an instance for the specified graph and edge weights.
+     * @param g the graph for which the instance is to be created
+     * @param edge_weights the edge weights for this instance
+     */
+    public AbstractIterativeScorer(Hypergraph<V,E> g, Transformer<E, ? extends Number> edge_weights)
+    {
+        this.graph = g;
+        this.max_iterations = 100;
+        this.tolerance = 0.001;
+        this.accept_disconnected_graph = true;
+        setEdgeWeights(edge_weights);
+    }
+    
+    /**
+     * Creates an instance for the specified graph <code>g</code>.
+     * NOTE: This constructor does not set the internal 
+     * <code>edge_weights</code> variable.  If this variable is used by 
+     * the subclass which invoked this constructor, it must be initialized
+     * by that subclass.
+     * @param g the graph for which the instance is to be created
+     */
+    public AbstractIterativeScorer(Hypergraph<V,E> g)
+    {
+       this.graph = g;
+        this.max_iterations = 100;
+        this.tolerance = 0.001;
+        this.accept_disconnected_graph = true;
+    }
+    
+    /**
+     * Initializes the internal state for this instance.
+     */
+    protected void initialize()
+    {
+        this.total_iterations = 0;
+        this.max_delta = Double.MIN_VALUE;
+        this.output_reversed = true;
+        this.current_values = new HashMap<V, T>();
+        this.output = new HashMap<V, T>();
+    }
+    
+    /**
+     * Steps through this scoring algorithm until a termination condition is reached.
+     */
+    public void evaluate()
+    {
+        do
+            step();
+        while (!done());
+    }
+    
+    /**
+     * Returns true if the total number of iterations is greater than or equal to 
+     * <code>max_iterations</code>
+     * or if the maximum value change observed is less than <code>tolerance</code>.
+     */
+    public boolean done()
+    {
+        return total_iterations >= max_iterations || max_delta < tolerance;
+    }
+
+    /**
+     * Performs one step of this algorithm; updates the state (value) for each vertex.
+     */
+    public void step()
+    {
+        swapOutputForCurrent();
+        
+        for (V v : graph.getVertices())
+        {
+            double diff = update(v);
+            updateMaxDelta(v, diff);
+        }
+        total_iterations++;
+        afterStep();
+    }
+
+    /**
+     * 
+     */
+    protected void swapOutputForCurrent()
+    {
+        Map<V, T> tmp = output;
+        output = current_values;
+        current_values = tmp;
+        output_reversed = !output_reversed;
+    }
+
+    /**
+     * Updates the value for <code>v</code>.
+     * This is the key 
+     * @param v the vertex whose value is to be updated
+     * @return
+     */
+    protected abstract double update(V v);
+
+    protected void updateMaxDelta(V v, double diff)
+    {
+        max_delta = Math.max(max_delta, diff);
+    }
+    
+    protected void afterStep() {}
+    
+    public T getVertexScore(V v)
+    {
+        if (!graph.containsVertex(v))
+            throw new IllegalArgumentException("Vertex " + v + " not an element of this graph");
+        
+        return output.get(v);
+    }
+
+    /**
+     * Returns the maximum number of iterations that this instance will use.
+     * @return the maximum number of iterations that <code>evaluate</code> will use
+     * prior to terminating
+     */
+    public int getMaxIterations()
+    {
+        return max_iterations;
+    }
+
+    /**
+     * Returns the number of iterations that this instance has used so far.
+     * @return the number of iterations that this instance has used so far
+     */
+    public int getIterations()
+    {
+       return total_iterations;
+    }
+    
+    /**
+     * Sets the maximum number of times that <code>evaluate</code> will call <code>step</code>.
+     * @param max_iterations the maximum 
+     */
+    public void setMaxIterations(int max_iterations)
+    {
+        this.max_iterations = max_iterations;
+    }
+
+    /**
+     * Gets the size of the largest change (difference between the current and previous values)
+     * for any vertex that can be tolerated.  Once all changes are less than this value, 
+     * <code>evaluate</code> will terminate.
+     * @return the size of the largest change that evaluate() will permit
+     */
+    public double getTolerance()
+    {
+        return tolerance;
+    }
+
+    /**
+     * Sets the size of the largest change (difference between the current and previous values)
+     * for any vertex that can be tolerated.
+     * @param tolerance the size of the largest change that evaluate() will permit
+     */
+    public void setTolerance(double tolerance)
+    {
+        this.tolerance = tolerance;
+    }
+    
+    /**
+     * Returns the Transformer that this instance uses to associate edge weights with each edge.
+     * @return the Transformer that associates an edge weight with each edge
+     */
+    public Transformer<VEPair<V,E>, ? extends Number> getEdgeWeights()
+    {
+        return edge_weights;
+    }
+
+    /**
+     * Sets the Transformer that this instance uses to associate edge weights with each edge
+     * @param edge_weights the Transformer to use to associate an edge weight with each edge
+     * @see edu.uci.ics.jung.algorithms.scoring.util.UniformDegreeWeight
+     */
+    public void setEdgeWeights(Transformer<E, ? extends Number> edge_weights)
+    {
+        this.edge_weights = new DelegateToEdgeTransformer<V,E>(edge_weights);
+    }
+    
+    /**
+     * Gets the edge weight for <code>e</code> in the context of its (incident) vertex <code>v</code>.
+     * @param v the vertex incident to e as a context in which the edge weight is to be calculated
+     * @param e the edge whose weight is to be returned
+     * @return the edge weight for <code>e</code> in the context of its (incident) vertex <code>v</code>
+     */
+    protected Number getEdgeWeight(V v, E e)
+    {
+        return edge_weights.transform(new VEPair<V,E>(v,e));
+    }
+    
+    /**
+     * Collects the 'potential' from v (its current value) if it has no outgoing edges; this
+     * can then be redistributed among the other vertices as a means of normalization.
+     * @param v
+     */
+    protected void collectDisappearingPotential(V v) {}
+
+    /**
+     * Specifies whether this instance should accept vertices with no outgoing edges.
+     * @param accept true if this instance should accept vertices with no outgoing edges, false otherwise
+     */
+    public void acceptDisconnectedGraph(boolean accept)
+    {
+        this.accept_disconnected_graph = accept;
+    }
+    
+    /**
+     * Returns true if this instance accepts vertices with no outgoing edges, and false otherwise.
+     * @return true if this instance accepts vertices with no outgoing edges, otherwise false
+     */
+    public boolean isDisconnectedGraphOK()
+    {
+        return this.accept_disconnected_graph;
+    }
+    
+    /**
+     * Specifies whether hyperedges are to be treated as self-loops.  If they
+     * are, then potential will flow along a hyperedge a vertex to itself, 
+     * just as it does to all other vertices incident to that hyperedge. 
+     * @param arg if {@code true}, hyperedges are treated as self-loops
+     */
+    public void setHyperedgesAreSelfLoops(boolean arg) 
+    {
+       this.hyperedges_are_self_loops = arg;
+    }
+
+    /**
+     * Returns the effective number of vertices incident to this edge.  If
+     * the graph is a binary relation or if hyperedges are treated as self-loops,
+     * the value returned is {@code graph.getIncidentCount(e)}; otherwise it is
+     * {@code graph.getIncidentCount(e) - 1}.
+     */
+    protected int getAdjustedIncidentCount(E e) 
+    {
+        return graph.getIncidentCount(e) - (hyperedges_are_self_loops ? 0 : 1);
+    }
+}