src/language/stats/kruskal-wallis.c

   1 /* Pspp - a program for statistical analysis.
   2    Copyright (C) 2010 Free Software Foundation, Inc.
   3
   4    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   5    it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   7    (at your option) any later version.
   8
   9    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12    GNU General Public License for more details.
  13
  14    You should have received a copy of the GNU General Public License
  15    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. */
  16
  17
  18 #include <config.h>
  19
  20 #include "kruskal-wallis.h"
  21
  22 #include <gsl/gsl_cdf.h>
  23 #include <math.h>
  24
  25 #include <data/casereader.h>
  26 #include <data/casewriter.h>
  27 #include <data/dictionary.h>
  28 #include <data/format.h>
  29 #include <data/procedure.h>
  30 #include <data/subcase.h>
  31 #include <data/variable.h>
  32
  33 #include <libpspp/assertion.h>
  34 #include <libpspp/message.h>
  35 #include <libpspp/misc.h>
  36 #include <libpspp/hmap.h>
  37 #include <math/sort.h>
  38
  39
  40 #include "minmax.h"
  41 #include "xalloc.h"
  42
  43
  44 static bool
  45 include_func (const struct ccase *c, void *aux)
  46 {
  47   const struct n_sample_test *nst = aux;
  48
  49   if (0 < value_compare_3way (&nst->val1, case_data (c, nst->indep_var), var_get_width (nst->indep_var)))
  50     return false;
  51
  52   if (0 > value_compare_3way (&nst->val2, case_data (c, nst->indep_var), var_get_width (nst->indep_var)))
  53     return false;
  54
  55   return true;
  56 }
  57
  58
  59 struct rank_entry
  60 {
  61   struct hmap_node node;
  62   union value group;
  63
  64   double sum_of_ranks;
  65   double n;
  66 };
  67
  68 static struct rank_entry *
  69 find_rank_entry (const struct hmap *map, const union value *group, size_t width)
  70 {
  71   struct rank_entry *re = NULL;
  72   size_t hash  = value_hash (group, width, 0);
  73
  74   HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (re, struct rank_entry, node, hash, map)
  75     {
  76       if (0 == value_compare_3way (group, &re->group, width))
  77         return re;
  78     }
  79
  80   return re;
  81 }
  82
  83 static void
  84 distinct_callback (double v UNUSED, casenumber t, double w UNUSED, void *aux)
  85 {
  86   double *tiebreaker = aux;
  87
  88   *tiebreaker += pow3 (t) - t;
  89 }
  90
  91
  92 struct kw
  93 {
  94   struct hmap map;
  95   double h;
  96 };
  97
  98 static void show_ranks_box (const struct n_sample_test *nst, const struct kw *kw, int n_groups);
  99 static void show_sig_box (const struct n_sample_test *nst, const struct kw *kw);
 100
 101 void
 102 kruskal_wallis_execute (const struct dataset *ds,
 103                         struct casereader *input,
 104                         enum mv_class exclude,
 105                         const struct npar_test *test,
 106                         bool exact UNUSED,
 107                         double timer UNUSED)
 108 {
 109   int i;
 110   struct ccase *c;
 111   bool warn = true;
 112   const struct dictionary *dict = dataset_dict (ds);
 113   const struct n_sample_test *nst = UP_CAST (test, const struct n_sample_test, parent);
 114   const struct caseproto *proto ;
 115   size_t rank_idx ;
 116
 117   int total_n_groups = 0.0;
 118
 119   struct kw *kw = xcalloc (nst->n_vars, sizeof *kw);
 120
 121   /* If the independent variable is missing, then we ignore the case */
 122   input = casereader_create_filter_missing (input,
 123                                             &nst->indep_var, 1,
 124                                             exclude,
 125                                             NULL, NULL);
 126
 127   input = casereader_create_filter_weight (input, dict, &warn, NULL);
 128
 129   /* Remove all those cases which are outside the range (val1, val2) */
 130   input = casereader_create_filter_func (input, include_func, NULL,
 131         CONST_CAST (struct n_sample_test *, nst), NULL);
 132
 133   proto = casereader_get_proto (input);
 134   rank_idx = caseproto_get_n_widths (proto);
 135
 136   /* Rank cases by the v value */
 137   for (i = 0; i < nst->n_vars; ++i)
 138     {
 139       double tiebreaker = 0.0;
 140       bool warn = true;
 141       enum rank_error rerr = 0;
 142       struct casereader *rr;
 143       struct casereader *r = casereader_clone (input);
 144
 145       r = sort_execute_1var (r, nst->vars[i]);
 146
 147       /* Ignore missings in the test variable */
 148       r = casereader_create_filter_missing (r, &nst->vars[i], 1,
 149                                             exclude,
 150                                             NULL, NULL);
 151
 152       rr = casereader_create_append_rank (r,
 153                                           nst->vars[i],
 154                                           dict_get_weight (dict),
 155                                           &rerr,
 156                                           distinct_callback, &tiebreaker);
 157
 158       hmap_init (&kw[i].map);
 159       for (; (c = casereader_read (rr)); case_unref (c))
 160         {
 161           const union value *group = case_data (c, nst->indep_var);
 162           const size_t group_var_width = var_get_width (nst->indep_var);
 163           struct rank_entry *rank = find_rank_entry (&kw[i].map, group, group_var_width);
 164
 165           if ( NULL == rank)
 166             {
 167               rank = xzalloc (sizeof *rank);
 168               value_clone (&rank->group, group, group_var_width);
 169
 170               hmap_insert (&kw[i].map, &rank->node,
 171                            value_hash (&rank->group, group_var_width, 0));
 172             }
 173
 174           rank->sum_of_ranks += case_data_idx (c, rank_idx)->f;
 175           rank->n += dict_get_case_weight (dict, c, &warn);
 176
 177           /* If this assertion fires, then either the data wasn't sorted or some other
 178              problem occured */
 179           assert (rerr == 0);
 180         }
 181
 182       casereader_destroy (rr);
 183
 184       {
 185         struct rank_entry *mre;
 186         double n = 0.0;
 187
 188         HMAP_FOR_EACH (mre, struct rank_entry, node, &kw[i].map)
 189           {
 190             kw[i].h += pow2 (mre->sum_of_ranks) / mre->n;
 191             n += mre->n;
 192
 193             total_n_groups ++;
 194           }
 195         kw[i].h *= 12 / (n * ( n + 1));
 196         kw[i].h -= 3 * (n + 1) ;
 197
 198         kw[i].h /= 1 - tiebreaker/ (pow3 (n) - n);
 199       }
 200     }
 201
 202   casereader_destroy (input);
 203
 204   show_ranks_box (nst, kw, total_n_groups);
 205   show_sig_box (nst, kw);
 206
 207   for (i = 0 ; i < nst->n_vars; ++i)
 208     {
 209       struct rank_entry *mre, *next;
 210       HMAP_FOR_EACH_SAFE (mre, next, struct rank_entry, node, &kw[i].map)
 211         {
 212           hmap_delete (&kw[i].map, &mre->node);
 213           free (mre);
 214         }
 215       hmap_destroy (&kw[i].map);
 216     }
 217
 218   free (kw);
 219 }
 220
 221 \f
 222 #include <output/tab.h>
 223 #include "gettext.h"
 224 #define _(msgid) gettext (msgid)
 225
 226
 227 static void
 228 show_ranks_box (const struct n_sample_test *nst, const struct kw *kw, int n_groups)
 229 {
 230   int row;
 231   int i;
 232   const int row_headers = 2;
 233   const int column_headers = 1;
 234   struct tab_table *table =
 235     tab_create (row_headers + 2, column_headers + n_groups + nst->n_vars);
 236
 237   tab_headers (table, row_headers, 0, column_headers, 0);
 238
 239   tab_title (table, _("Ranks"));
 240
 241   /* Vertical lines inside the box */
 242   tab_box (table, 1, 0, -1, TAL_1,
 243            row_headers, 0, tab_nc (table) - 1, tab_nr (table) - 1 );
 244
 245   /* Box around the table */
 246   tab_box (table, TAL_2, TAL_2, -1, -1,
 247            0,  0, tab_nc (table) - 1, tab_nr (table) - 1 );
 248
 249   tab_text (table, 1, 0, TAT_TITLE,
 250             var_to_string (nst->indep_var)
 251             );
 252
 253   tab_text (table, 3, 0, 0, _("Mean Rank"));
 254   tab_text (table, 2, 0, 0, _("N"));
 255
 256   tab_hline (table, TAL_2, 0, tab_nc (table) -1, column_headers);
 257   tab_vline (table, TAL_2, row_headers, 0, tab_nr (table) - 1);
 258
 259
 260   row = column_headers;
 261   for (i = 0 ; i < nst->n_vars ; ++i)
 262     {
 263       int tot = 0;
 264       const struct rank_entry *re;
 265
 266       if (i > 0)
 267         tab_hline (table, TAL_1, 0, tab_nc (table) -1, row);
 268
 269       tab_text (table,  0, row,
 270                 TAT_TITLE, var_to_string (nst->vars[i]));
 271
 272       HMAP_FOR_EACH (re, const struct rank_entry, node, &kw[i].map)
 273         {
 274           struct string str;
 275           ds_init_empty (&str);
 276
 277           var_append_value_name (nst->indep_var, &re->group, &str);
 278
 279           tab_text   (table, 1, row, TAB_LEFT, ds_cstr (&str));
 280           tab_double (table, 2, row, TAB_LEFT, re->n, &F_8_0);
 281           tab_double (table, 3, row, TAB_LEFT, re->sum_of_ranks / re->n, 0);
 282
 283           tot += re->n;
 284           row++;
 285           ds_destroy (&str);
 286         }
 287       tab_double (table, 2, row, TAB_LEFT,
 288                   tot, &F_8_0);
 289       tab_text (table, 1, row++, TAB_LEFT, _("Total"));
 290     }
 291
 292   tab_submit (table);
 293 }
 294
 295
 296 static void
 297 show_sig_box (const struct n_sample_test *nst, const struct kw *kw)
 298 {
 299   int i;
 300   const int row_headers = 1;
 301   const int column_headers = 1;
 302   struct tab_table *table =
 303     tab_create (row_headers + nst->n_vars * 2, column_headers + 3);
 304
 305   tab_headers (table, row_headers, 0, column_headers, 0);
 306
 307   tab_title (table, _("Test Statistics"));
 308
 309   tab_text (table,  0, column_headers,
 310             TAT_TITLE | TAB_LEFT , _("Chi-Square"));
 311
 312   tab_text (table,  0, 1 + column_headers,
 313             TAT_TITLE | TAB_LEFT, _("df"));
 314
 315   tab_text (table,  0, 2 + column_headers,
 316             TAT_TITLE | TAB_LEFT, _("Asymp. Sig."));
 317
 318   /* Box around the table */
 319   tab_box (table, TAL_2, TAL_2, -1, -1,
 320            0,  0, tab_nc (table) - 1, tab_nr (table) - 1 );
 321
 322
 323   tab_hline (table, TAL_2, 0, tab_nc (table) -1, column_headers);
 324   tab_vline (table, TAL_2, row_headers, 0, tab_nr (table) - 1);
 325
 326   for (i = 0 ; i < nst->n_vars; ++i)
 327     {
 328       const double df = hmap_count (&kw[i].map) - 1;
 329       tab_text (table, column_headers + 1 + i, 0, TAT_TITLE,
 330                 var_to_string (nst->vars[i])
 331                 );
 332
 333       tab_double (table, column_headers + 1 + i, 1, 0,
 334                   kw[i].h, 0);
 335
 336       tab_double (table, column_headers + 1 + i, 2, 0,
 337                   df, &F_8_0);
 338
 339       tab_double (table, column_headers + 1 + i, 3, 0,
 340                   gsl_cdf_chisq_Q (kw[i].h, df),
 341                   0);
 342     }
 343
 344   tab_submit (table);
 345 }