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#include <RcppArmadillo.h> #include <RcppEigen.h> #include <omp.h> #include <RcppParallel.h> using arma::mat; using arma::vec; using arma::uvec; using arma::uword; using Eigen::Map; using Eigen::MatrixXd; using Eigen::VectorXd; struct arma_MSE_Compute: public RcppParallel::Worker { const mat& X; const vec& y; const uvec& index; double mse; arma_MSE_Compute(const mat& X, const vec& y, const uvec& index): X(X), y(y), index(index), mse(0.0) {} arma_MSE_Compute(const arma_MSE_Compute& arma_MSE_worker, RcppParallel::Split): X(arma_MSE_worker.X), y(arma_MSE_worker.y), index(arma_MSE_worker.index), mse(0.0) {} void operator()(std::size_t begin, std::size_t end) { for (uword i = begin; i < end; ++i) { uvec idx = arma::find(index != i); mse += pow(y(i) - arma::dot(X.row(i), arma::solve(X.rows(idx), y.elem(idx))), 2.0); } } void join(const arma_MSE_Compute& rhs) { mse += rhs.mse; } };
double arma_fastLOOCV1(const arma::vec& y, const arma::mat& X) { mat X_with_ones = arma::join_rows(arma::ones<vec>(X.n_rows), X); uvec index = arma::linspace<uvec>(0, y.n_elem - 1, y.n_elem); arma_MSE_Compute mseResults(X_with_ones, y, index); RcppParallel::parallelReduce(0, y.n_elem, mseResults); return mseResults.mse / y.n_elem; }
double arma_fastLOOCV2(const arma::vec& y, const arma::mat& X) { mat X_with_ones = arma::join_rows(arma::ones<vec>(X.n_rows), X); uvec index = arma::linspace<uvec>(0, y.n_elem - 1, y.n_elem); vec mse = arma::zeros<vec>(y.n_elem); uword i = 0; #pragma omp parallel for private(i) for (i = 0; i < y.n_elem; ++i) { uvec idx = arma::find(index != i); mse(i) = pow(y(i) - arma::dot(X_with_ones.row(i), arma::solve(X_with_ones.rows(idx), y.elem(idx))), 2.0); } return mean(mse); } struct eigen_MSE_Compute: public RcppParallel::Worker { MatrixXd X; VectorXd y; double mse; eigen_MSE_Compute(MatrixXd X, VectorXd y): X(X), y(y), mse(0.0) {} eigen_MSE_Compute(const eigen_MSE_Compute& eigen_MSE_worker, RcppParallel::Split): X(eigen_MSE_worker.X), y(eigen_MSE_worker.y), mse(0.0) {} void operator()(std::size_t begin, std::size_t end) { for (unsigned int i = begin; i < end; ++i) { MatrixXd tmpX(X.rows() - 1, X.cols()); VectorXd tmpY(y.size() - 1); if (i == 0) { tmpX = X.bottomRows(X.rows() - 1); tmpY = y.tail(y.size() - 1); } else if (i == X.rows() - 1) { tmpX = X.topRows(X.rows() - 1); tmpY = y.head(y.size() - 1); } else { tmpX << X.topRows(i), X.bottomRows(X.rows() - i - 1); tmpY << y.head(i), y.tail(y.size() - i - 1); } mse += pow(y(i) - (tmpX.colPivHouseholderQr().solve(tmpY)).dot(X.row(i)), 2.0); } } void join(const eigen_MSE_Compute& rhs) { mse += rhs.mse; } };
double eigen_fastLOOCV1(const Eigen::Map<VectorXd>& y, const Eigen::Map<MatrixXd>& X) { MatrixXd X_with_ones(X.rows(), X.cols() + 1); X_with_ones << MatrixXd::Ones(X.rows(), 1), X; eigen_MSE_Compute mseResults(X_with_ones, y); RcppParallel::parallelReduce(0, y.size(), mseResults); return mseResults.mse / y.size(); } struct eigen_MSE_Compute2: public RcppParallel::Worker { const MatrixXd& X; const VectorXd& y; VectorXd& mse; eigen_MSE_Compute2(const MatrixXd& X, const VectorXd& y, VectorXd& mse): X(X), y(y), mse(mse) {} void operator()(std::size_t begin, std::size_t end) { for (unsigned int i = begin; i < end; ++i) { MatrixXd tmpX(X.rows() - 1, X.cols()); VectorXd tmpY(y.size() - 1); if (i == 0) { tmpX = X.bottomRows(X.rows() - 1); tmpY = y.tail(y.size() - 1); } else if (i == X.rows() - 1) { tmpX = X.topRows(X.rows() - 1); tmpY = y.head(y.size() - 1); } else { tmpX << X.topRows(i), X.bottomRows(X.rows() - i - 1); tmpY << y.head(i), y.tail(y.size() - i - 1); } mse(i) = pow(y(i) - (tmpX.colPivHouseholderQr().solve(tmpY)).dot(X.row(i)), 2.0); } } };
double eigen_fastLOOCV2(Rcpp::NumericVector yin, const Eigen::Map<MatrixXd>& X) { VectorXd y = VectorXd::Map(yin.begin(), yin.size()); MatrixXd X_with_ones(X.rows(), X.cols() + 1); X_with_ones << MatrixXd::Ones(X.rows(), 1), X; VectorXd mse = VectorXd::Zero(y.size()); eigen_MSE_Compute2 mseResults(X_with_ones, y, mse); RcppParallel::parallelFor(0, y.size(), mseResults); return mse.mean(); }
double eigen_fastLOOCV3(const Eigen::Map<VectorXd>& y, const Eigen::Map<MatrixXd>& X) { MatrixXd X_with_ones(X.rows(), X.cols() + 1); X_with_ones << MatrixXd::Ones(X.rows(), 1), X; VectorXd mse = VectorXd::Zero(y.size()); unsigned int i = 0; #pragma omp parallel for private(i) for (i = 0; i < X.rows(); ++i) { MatrixXd tmpX(X.rows() - 1, X_with_ones.cols()); VectorXd tmpY(y.size() - 1); if (i == 0) { tmpX = X_with_ones.bottomRows(X_with_ones.rows() - 1); tmpY = y.tail(y.size() - 1); } else if (i == X_with_ones.rows() - 1) { tmpX = X_with_ones.topRows(X_with_ones.rows() - 1); tmpY = y.head(y.size() - 1); } else { tmpX << X_with_ones.topRows(i), X_with_ones.bottomRows(X_with_ones.rows() - i - 1); tmpY << y.head(i), y.tail(y.size() - i - 1); } mse(i) = pow(y(i) - (tmpX.colPivHouseholderQr().solve(tmpY)).dot(X_with_ones.row(i)), 2.0); } return mse.mean(); }
double eigen_fastLOOCV4(const Eigen::Map<VectorXd>& y, const Eigen::Map<MatrixXd>& X) { MatrixXd X_with_ones(X.rows(), X.cols() + 1); X_with_ones << MatrixXd::Ones(X.rows(), 1), X; double mse = 0.0; for (unsigned int i = 0; i < X.rows(); ++i) { MatrixXd tmpX(X.rows() - 1, X_with_ones.cols()); VectorXd tmpY(y.size() - 1); if (i == 0) { tmpX = X_with_ones.bottomRows(X_with_ones.rows() - 1); tmpY = y.tail(y.size() - 1); } else if (i == X_with_ones.rows() - 1) { tmpX = X_with_ones.topRows(X_with_ones.rows() - 1); tmpY = y.head(y.size() - 1); } else { tmpX << X_with_ones.topRows(i), X_with_ones.bottomRows(X_with_ones.rows() - i - 1); tmpY << y.head(i), y.tail(y.size() - i - 1); } mse += pow(y(i) - (tmpX.colPivHouseholderQr().solve(tmpY)).dot(X_with_ones.row(i)), 2.0); } return mse / y.size(); }
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