corr_slide.h

/*
 * Author Telnov Victor, v-telnov@yandex.ru
 *
 */

#ifndef CORR_SLIDE_H
#define CORR_SLIDE_H

#include <QtCore>
#include "tls.h"

struct CorrSlide {

    // этот объект оптимизирует последовательный расчет
    //  корреляций для смежных отрезков,
    //  где один массив значений постояннен,
    //  другой сдвигается на единицу,
    //  и рассчитывает занчений корреляций/подобий сразу
    //  для нескольких отрезков разной длины.
    //  При расчете вектора подаются в реверсированном виде,
    //   что бы при сканировании от последних к первым,
    //   алгоритм в действительности обсчитвал от первых к последним.

    // буквы обозначающие вектора данных в названиях переменных:

    // вектор s (static) постоянен -
    //   не меняется от расчета к расчету

    // вектор m (mutable) всегда смещается на один вперед.
    //   с учетом того, что расчитывать будет по реверсированным векторам
    //   то значит это будет на один назад.

    // содержит длинны векторов для расчета корреляций в порядке возрастания
    ArInts ar_lens;
    // размерность c_lens - для наглядности
    int c_lens = 0;
    // вектор не изменяемых данных, устанавилвается при вызове init()
    //  длина его равна значению ar_lens[c_lens-1]
    ArNums ar_static;

    // при последнем вызове первое значение в векторе mutable
    //   что бы при следующем вызове это значение вычитать
    double last_first_m = 0;

    // считает сколько шагов сидит в расчетных узлах,
    //   и если превышает ХХХ то делает полный перерасчет
    //   для уменьшения накопления ошибки округлений
    int i_step = 0;

    // структуры хранящие элементы расчета
    struct Calc {
        int    cnt = 0;
        double su_s = 0;
        double su_s_pow2 = 0;
        double su_m = 0;
        double su_m_pow2 = 0;
        double div_s = 0;
        double su_s_m = 0;
    };

    QVector<Calc> ar_calc;
    QVector<Calc> ar_calc_2;

    // структура, в виде которой возвращается результат расчета
    struct Res {
        bool   fail = false; // если делитель был равен нулю
        double res_koef = 0;
        double res_a = 0;
        double res_b = 0;
    };

    // типы корреляций/подобий. Те которые не корреляция, а ошибка,
    //  те возвращают результат как ошибка со знаком минус - что бы
    //  сортировать можно было так же как при использовании корреляции -
    //  чем больше тем лучше.
    enum KindCorr {
        // простая квадратичная ошибка
        // sqrt( sum( (x-y)^2 ) / n )
        simple_diff = 10,
        // квадратичная ошибка с вычитанием средних из значений
        // sqrt( sum( ( (x-sum(x)/n) - (y-sum(y)/n) )^2 ) / n )
        diff_sub_mean,
        // квадратичная ошибка с делением значений на среднюю - отнормированное
        // sqrt( sum( (x/sum(x)/n - y/sum(y)/n)^2 ) / n )
        diff_div_mean,
        // квадратичная ошибка с использованием средней к вычитанию последнего значения из отрезка
        // sqrt( sum( ( (x-x_last) - (y-y_last) )^2 ) / n )
        diff_sub_zero,
        // корреляция Пирсона
        corr_Pearson,
        // не используется.
        without,
    };

    // еще вариант расчета,
    enum KindDist {
        // простая корреляция отрезка
        simple_dist = 20,
        // корреляция с увеличением веса значений более близких к прогнозируемому.
        accum_dist,
    };

    // первый вызов - инициализируется
    void init(const ArInts& ar_lens, const double* ar_s);
    // а после последовательно вызываем расчет со сдвигаемым вектором mutable
    void calc_next(const double* ar_m);

    // и после каждого расчета calc_next можно получить множество всех доступных результатов расчетов
    int count_res() const { return c_lens*2-1; }
    Res get_res(KindCorr kc, int i_res);

private:
    void private_calc_first(const double* ar_m);
    void make_res_2();
    Res  get_res(KindDist kd, KindCorr kc, int i_res);
};


#endif // CORR_SLIDE_H