src/language/stats/roc.c

   1 /* PSPP - a program for statistical analysis.
   2    Copyright (C) 2009 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 #include <config.h>
  18
  19 #include "roc.h"
  20 #include <data/procedure.h>
  21 #include <language/lexer/variable-parser.h>
  22 #include <language/lexer/value-parser.h>
  23 #include <language/lexer/lexer.h>
  24
  25 #include <data/casegrouper.h>
  26 #include <data/casereader.h>
  27 #include <data/casewriter.h>
  28 #include <data/dictionary.h>
  29 #include <data/format.h>
  30 #include <math/sort.h>
  31 #include <data/subcase.h>
  32
  33
  34 #include <libpspp/misc.h>
  35
  36 #include <gsl/gsl_cdf.h>
  37 #include <output/table.h>
  38
  39 #include <output/charts/plot-chart.h>
  40 #include <output/charts/cartesian.h>
  41
  42 #include "gettext.h"
  43 #define _(msgid) gettext (msgid)
  44 #define N_(msgid) msgid
  45
  46 struct cmd_roc
  47 {
  48   size_t n_vars;
  49   const struct variable **vars;
  50   const struct dictionary *dict;
  51
  52   struct variable *state_var ;
  53   union value state_value;
  54
  55   /* Plot the roc curve */
  56   bool curve;
  57   /* Plot the reference line */
  58   bool reference;
  59
  60   double ci;
  61
  62   bool print_coords;
  63   bool print_se;
  64   bool bi_neg_exp; /* True iff the bi-negative exponential critieria
  65                       should be used */
  66   enum mv_class exclude;
  67
  68   bool invert ; /* True iff a smaller test result variable indicates
  69                    a positive result */
  70
  71   double pos;
  72   double neg;
  73   double pos_weighted;
  74   double neg_weighted;
  75 };
  76
  77 static int run_roc (struct dataset *ds, struct cmd_roc *roc);
  78
  79 int
  80 cmd_roc (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
  81 {
  82   struct cmd_roc roc ;
  83   const struct dictionary *dict = dataset_dict (ds);
  84
  85   roc.vars = NULL;
  86   roc.n_vars = 0;
  87   roc.print_se = false;
  88   roc.print_coords = false;
  89   roc.exclude = MV_ANY;
  90   roc.curve = true;
  91   roc.reference = false;
  92   roc.ci = 95;
  93   roc.bi_neg_exp = false;
  94   roc.invert = false;
  95   roc.pos = roc.pos_weighted = 0;
  96   roc.neg = roc.neg_weighted = 0;
  97   roc.dict = dataset_dict (ds);
  98
  99   if (!parse_variables_const (lexer, dict, &roc.vars, &roc.n_vars,
 100                               PV_APPEND | PV_NO_DUPLICATE | PV_NUMERIC))
 101     return 2;
 102
 103   if ( ! lex_force_match (lexer, T_BY))
 104     {
 105       return 2;
 106     }
 107
 108   roc.state_var = parse_variable (lexer, dict);
 109
 110   if ( !lex_force_match (lexer, '('))
 111     {
 112       return 2;
 113     }
 114
 115   parse_value (lexer, &roc.state_value, var_get_width (roc.state_var));
 116
 117
 118   if ( !lex_force_match (lexer, ')'))
 119     {
 120       return 2;
 121     }
 122
 123
 124   while (lex_token (lexer) != '.')
 125     {
 126       lex_match (lexer, '/');
 127       if (lex_match_id (lexer, "MISSING"))
 128         {
 129           lex_match (lexer, '=');
 130           while (lex_token (lexer) != '.' && lex_token (lexer) != '/')
 131             {
 132               if (lex_match_id (lexer, "INCLUDE"))
 133                 {
 134                   roc.exclude = MV_SYSTEM;
 135                 }
 136               else if (lex_match_id (lexer, "EXCLUDE"))
 137                 {
 138                   roc.exclude = MV_ANY;
 139                 }
 140               else
 141                 {
 142                   lex_error (lexer, NULL);
 143                   return 2;
 144                 }
 145             }
 146         }
 147       else if (lex_match_id (lexer, "PLOT"))
 148         {
 149           lex_match (lexer, '=');
 150           if (lex_match_id (lexer, "CURVE"))
 151             {
 152               roc.curve = true;
 153               if (lex_match (lexer, '('))
 154                 {
 155                   roc.reference = true;
 156                   lex_force_match_id (lexer, "REFERENCE");
 157                   lex_force_match (lexer, ')');
 158                 }
 159             }
 160           else if (lex_match_id (lexer, "NONE"))
 161             {
 162               roc.curve = false;
 163             }
 164           else
 165             {
 166               lex_error (lexer, NULL);
 167               return 2;
 168             }
 169         }
 170       else if (lex_match_id (lexer, "PRINT"))
 171         {
 172           lex_match (lexer, '=');
 173           while (lex_token (lexer) != '.' && lex_token (lexer) != '/')
 174             {
 175               if (lex_match_id (lexer, "SE"))
 176                 {
 177                   roc.print_se = true;
 178                 }
 179               else if (lex_match_id (lexer, "COORDINATES"))
 180                 {
 181                   roc.print_coords = true;
 182                 }
 183               else
 184                 {
 185                   lex_error (lexer, NULL);
 186                   return 2;
 187                 }
 188             }
 189         }
 190       else if (lex_match_id (lexer, "CRITERIA"))
 191         {
 192           lex_match (lexer, '=');
 193           while (lex_token (lexer) != '.' && lex_token (lexer) != '/')
 194             {
 195               if (lex_match_id (lexer, "CUTOFF"))
 196                 {
 197                   lex_force_match (lexer, '(');
 198                   if (lex_match_id (lexer, "INCLUDE"))
 199                     {
 200                       roc.exclude = MV_SYSTEM;
 201                     }
 202                   else if (lex_match_id (lexer, "EXCLUDE"))
 203                     {
 204                       roc.exclude = MV_USER | MV_SYSTEM;
 205                     }
 206                   else
 207                     {
 208                       lex_error (lexer, NULL);
 209                       return 2;
 210                     }
 211                   lex_force_match (lexer, ')');
 212                 }
 213               else if (lex_match_id (lexer, "TESTPOS"))
 214                 {
 215                   lex_force_match (lexer, '(');
 216                   if (lex_match_id (lexer, "LARGE"))
 217                     {
 218                       roc.invert = false;
 219                     }
 220                   else if (lex_match_id (lexer, "SMALL"))
 221                     {
 222                       roc.invert = true;
 223                     }
 224                   else
 225                     {
 226                       lex_error (lexer, NULL);
 227                       return 2;
 228                     }
 229                   lex_force_match (lexer, ')');
 230                 }
 231               else if (lex_match_id (lexer, "CI"))
 232                 {
 233                   lex_force_match (lexer, '(');
 234                   lex_force_num (lexer);
 235                   roc.ci = lex_number (lexer);
 236                   lex_get (lexer);
 237                   lex_force_match (lexer, ')');
 238                 }
 239               else if (lex_match_id (lexer, "DISTRIBUTION"))
 240                 {
 241                   lex_force_match (lexer, '(');
 242                   if (lex_match_id (lexer, "FREE"))
 243                     {
 244                       roc.bi_neg_exp = false;
 245                     }
 246                   else if (lex_match_id (lexer, "NEGEXPO"))
 247                     {
 248                       roc.bi_neg_exp = true;
 249                     }
 250                   else
 251                     {
 252                       lex_error (lexer, NULL);
 253                       return 2;
 254                     }
 255                   lex_force_match (lexer, ')');
 256                 }
 257               else
 258                 {
 259                   lex_error (lexer, NULL);
 260                   return 2;
 261                 }
 262             }
 263         }
 264       else
 265         {
 266           lex_error (lexer, NULL);
 267           break;
 268         }
 269     }
 270
 271   run_roc (ds, &roc);
 272
 273   return 1;
 274 }
 275
 276
 277
 278
 279 static void
 280 do_roc (struct cmd_roc *roc, struct casereader *group, struct dictionary *dict);
 281
 282
 283 static int
 284 run_roc (struct dataset *ds, struct cmd_roc *roc)
 285 {
 286   struct dictionary *dict = dataset_dict (ds);
 287   bool ok;
 288   struct casereader *group;
 289
 290   struct casegrouper *grouper = casegrouper_create_splits (proc_open (ds), dict);
 291   while (casegrouper_get_next_group (grouper, &group))
 292     {
 293       do_roc (roc, group, dataset_dict (ds));
 294     }
 295   ok = casegrouper_destroy (grouper);
 296   ok = proc_commit (ds) && ok;
 297
 298   return ok;
 299 }
 300
 301 #if 0
 302 static void
 303 dump_casereader (struct casereader *reader)
 304 {
 305   struct ccase *c;
 306   struct casereader *r = casereader_clone (reader);
 307
 308   for ( ; (c = casereader_read (r) ); case_unref (c))
 309     {
 310       int i;
 311       for (i = 0 ; i < case_get_value_cnt (c); ++i)
 312         {
 313           printf ("%g ", case_data_idx (c, i)->f);
 314         }
 315       printf ("\n");
 316     }
 317
 318   casereader_destroy (r);
 319 }
 320 #endif
 321
 322 static bool
 323 match_positives (const struct ccase *c, void *aux)
 324 {
 325   struct cmd_roc *roc = aux;
 326   const struct variable *wv = dict_get_weight (roc->dict);
 327   const double weight = wv ? case_data (c, wv)->f : 1.0;
 328
 329   bool positive = ( 0 == value_compare_3way (case_data (c, roc->state_var),
 330                                   &roc->state_value,
 331                                              var_get_width (roc->state_var)));
 332
 333   if ( positive )
 334     {
 335       roc->pos++;
 336       roc->pos_weighted += weight;
 337     }
 338   else
 339     {
 340       roc->neg++;
 341       roc->neg_weighted += weight;
 342     }
 343
 344   return positive;
 345 }
 346
 347
 348 #define VALUE  0
 349 #define N_EQ   1
 350 #define N_PRED 2
 351
 352 struct roc_state
 353 {
 354   double auc;
 355
 356   double n1;
 357   double n2;
 358
 359   double q1hat;
 360   double q2hat;
 361
 362   struct casewriter *cutpoint_wtr;
 363   struct casereader *cutpoint_rdr;
 364   double prev_result;
 365   double min;
 366   double max;
 367 };
 368
 369
 370
 371 #define CUTPOINT 0
 372 #define TP 1
 373 #define FN 2
 374 #define TN 3
 375 #define FP 4
 376
 377
 378 static struct casereader *
 379 accumulate_counts (struct casereader *cutpoint_rdr,
 380                    double result, double weight,
 381                    bool (*pos_cond) (double, double),
 382                    int true_index, int false_index)
 383 {
 384   const struct caseproto *proto = casereader_get_proto (cutpoint_rdr);
 385   struct casewriter *w =
 386     autopaging_writer_create (proto);
 387   struct casereader *r = casereader_clone (cutpoint_rdr);
 388   struct ccase *cpc;
 389   double prev_cp = SYSMIS;
 390
 391
 392   for ( ; (cpc = casereader_read (r) ); case_unref (cpc))
 393     {
 394       struct ccase *new_case;
 395       const double cp = case_data_idx (cpc, CUTPOINT)->f;
 396
 397       /* We don't want duplicates here */
 398       if ( cp == prev_cp )
 399         continue;
 400
 401       new_case = case_clone (cpc);
 402
 403       if ( pos_cond (result, cp))
 404         {
 405           case_data_rw_idx (new_case, true_index)->f += weight;
 406         }
 407       else
 408         {
 409           case_data_rw_idx (new_case, false_index)->f += weight;
 410         }
 411
 412       prev_cp = cp;
 413
 414       casewriter_write (w, new_case);
 415     }
 416   casereader_destroy (r);
 417
 418   return casewriter_make_reader (w);
 419 }
 420
 421
 422
 423 static void output_roc (struct roc_state *rs, const struct cmd_roc *roc);
 424
 425
 426 static struct casereader *
 427 process_group (const struct variable *var, struct casereader *reader,
 428                bool (*pred) (double, double),
 429                const struct dictionary *dict,
 430                double *cc,
 431                struct casereader **cutpoint_rdr,
 432                bool (*pos_cond) (double, double),
 433                int true_index,
 434                int false_index)
 435 {
 436   const struct variable *w = dict_get_weight (dict);
 437
 438   struct casereader *r1 =
 439     casereader_create_distinct (sort_execute_1var (reader, var), var, w);
 440
 441   const int weight_idx  = w ? var_get_case_index (w) :
 442     caseproto_get_n_widths (casereader_get_proto (r1)) - 1;
 443
 444   struct ccase *c1;
 445
 446   struct casereader *rclone = casereader_clone (r1);
 447   struct casewriter *wtr;
 448   struct caseproto *proto = caseproto_create ();
 449
 450   proto = caseproto_add_width (proto, 0);
 451   proto = caseproto_add_width (proto, 0);
 452   proto = caseproto_add_width (proto, 0);
 453
 454   wtr = autopaging_writer_create (proto);
 455
 456   *cc = 0;
 457
 458   for ( ; (c1 = casereader_read (r1) ); case_unref (c1))
 459     {
 460       struct ccase *new_case = case_create (proto);
 461       struct ccase *c2;
 462       struct casereader *r2 = casereader_clone (rclone);
 463
 464       const double weight1 = case_data_idx (c1, weight_idx)->f;
 465       const double d1 = case_data (c1, var)->f;
 466       double n_eq = 0.0;
 467       double n_pred = 0.0;
 468
 469       *cutpoint_rdr = accumulate_counts (*cutpoint_rdr, d1, weight1,
 470                                          pos_cond,
 471                                          true_index, false_index);
 472
 473       *cc += weight1;
 474
 475       for ( ; (c2 = casereader_read (r2) ); case_unref (c2))
 476         {
 477           const double d2 = case_data (c2, var)->f;
 478           const double weight2 = case_data_idx (c2, weight_idx)->f;
 479
 480           if ( d1 == d2 )
 481             {
 482               n_eq += weight2;
 483               continue;
 484             }
 485           else  if ( pred (d2, d1))
 486             {
 487               n_pred += weight2;
 488             }
 489         }
 490
 491       case_data_rw_idx (new_case, VALUE)->f = d1;
 492       case_data_rw_idx (new_case, N_EQ)->f = n_eq;
 493       case_data_rw_idx (new_case, N_PRED)->f = n_pred;
 494
 495       casewriter_write (wtr, new_case);
 496
 497       casereader_destroy (r2);
 498     }
 499
 500   casereader_destroy (r1);
 501   casereader_destroy (rclone);
 502
 503   return casewriter_make_reader (wtr);
 504 }
 505
 506 static bool
 507 gt (double d1, double d2)
 508 {
 509   return d1 > d2;
 510 }
 511
 512
 513 static bool
 514 ge (double d1, double d2)
 515 {
 516   return d1 > d2;
 517 }
 518
 519 static bool
 520 lt (double d1, double d2)
 521 {
 522   return d1 < d2;
 523 }
 524
 525 static struct casereader *
 526 process_positive_group (const struct variable *var, struct casereader *reader,
 527                         const struct dictionary *dict,
 528                         struct roc_state *rs)
 529 {
 530   return process_group (var, reader, gt, dict, &rs->n1,
 531                         &rs->cutpoint_rdr,
 532                         ge,
 533                         TP, FN);
 534 }
 535
 536
 537 static struct casereader *
 538 process_negative_group (const struct variable *var, struct casereader *reader,
 539                         const struct dictionary *dict,
 540                         struct roc_state *rs)
 541 {
 542   return process_group (var, reader, lt, dict, &rs->n2,
 543                         &rs->cutpoint_rdr,
 544                         lt,
 545                         TN, FP);
 546 }
 547
 548
 549
 550
 551 static void
 552 append_cutpoint (struct casewriter *writer, double cutpoint)
 553 {
 554   struct ccase *cc = case_create (casewriter_get_proto (writer));
 555
 556   case_data_rw_idx (cc, CUTPOINT)->f = cutpoint;
 557   case_data_rw_idx (cc, TP)->f = 0;
 558   case_data_rw_idx (cc, FN)->f = 0;
 559   case_data_rw_idx (cc, TN)->f = 0;
 560   case_data_rw_idx (cc, FP)->f = 0;
 561
 562
 563   casewriter_write (writer, cc);
 564 }
 565
 566
 567 /* Prepare the cutpoints */
 568 static void
 569 prepare_cutpoints (struct cmd_roc *roc, struct roc_state *rs, struct casereader *input)
 570 {
 571   int i;
 572   struct casereader *r = casereader_clone (input);
 573   struct ccase *c;
 574   struct caseproto *proto = caseproto_create ();
 575
 576   struct subcase ordering;
 577   subcase_init (&ordering, CUTPOINT, 0, SC_ASCEND);
 578
 579   proto = caseproto_add_width (proto, 0); /* cutpoint */
 580   proto = caseproto_add_width (proto, 0); /* TP */
 581   proto = caseproto_add_width (proto, 0); /* FN */
 582   proto = caseproto_add_width (proto, 0); /* TN */
 583   proto = caseproto_add_width (proto, 0); /* FP */
 584
 585   for (i = 0 ; i < roc->n_vars; ++i)
 586     {
 587       rs[i].cutpoint_wtr = sort_create_writer (&ordering, proto);
 588       rs[i].prev_result = SYSMIS;
 589       rs[i].max = -DBL_MAX;
 590       rs[i].min = DBL_MAX;
 591     }
 592
 593   for (; (c = casereader_read (r)) != NULL; case_unref (c))
 594     {
 595       for (i = 0 ; i < roc->n_vars; ++i)
 596         {
 597           const union value *v = case_data (c, roc->vars[i]);
 598           const double result = v->f;
 599
 600           if ( mv_is_value_missing (var_get_missing_values (roc->vars[i]), v, roc->exclude))
 601             continue;
 602
 603           minimize (&rs[i].min, result);
 604           maximize (&rs[i].max, result);
 605
 606           if ( rs[i].prev_result != SYSMIS && rs[i].prev_result != result )
 607             {
 608               const double mean = (result + rs[i].prev_result ) / 2.0;
 609               append_cutpoint (rs[i].cutpoint_wtr, mean);
 610             }
 611
 612           rs[i].prev_result = result;
 613         }
 614     }
 615   casereader_destroy (r);
 616
 617
 618   /* Append the min and max cutpoints */
 619   for (i = 0 ; i < roc->n_vars; ++i)
 620     {
 621       append_cutpoint (rs[i].cutpoint_wtr, rs[i].min - 1);
 622       append_cutpoint (rs[i].cutpoint_wtr, rs[i].max + 1);
 623
 624       rs[i].cutpoint_rdr = casewriter_make_reader (rs[i].cutpoint_wtr);
 625     }
 626 }
 627
 628 static void
 629 do_roc (struct cmd_roc *roc, struct casereader *reader, struct dictionary *dict)
 630 {
 631   int i;
 632
 633   struct roc_state *rs = xcalloc (roc->n_vars, sizeof *rs);
 634
 635   struct casereader *negatives = NULL;
 636   struct casereader *positives = NULL;
 637
 638   struct caseproto *n_proto = caseproto_create ();
 639
 640   struct subcase up_ordering;
 641   struct subcase down_ordering;
 642
 643   struct casereader *input = casereader_create_filter_missing (reader,
 644                                                                roc->vars, roc->n_vars,
 645                                                                roc->exclude,
 646                                                                NULL,
 647                                                                NULL);
 648
 649
 650   struct casewriter *neg_wtr = autopaging_writer_create (casereader_get_proto (input));
 651
 652   prepare_cutpoints (roc, rs, input);
 653
 654   positives =
 655     casereader_create_filter_func (input,
 656                                    match_positives,
 657                                    NULL,
 658                                    roc,
 659                                    neg_wtr);
 660
 661   n_proto = caseproto_create ();
 662
 663   n_proto = caseproto_add_width (n_proto, 0);
 664   n_proto = caseproto_add_width (n_proto, 0);
 665   n_proto = caseproto_add_width (n_proto, 0);
 666   n_proto = caseproto_add_width (n_proto, 0);
 667   n_proto = caseproto_add_width (n_proto, 0);
 668
 669   subcase_init (&up_ordering, VALUE, 0, SC_ASCEND);
 670   subcase_init (&down_ordering, VALUE, 0, SC_DESCEND);
 671
 672   for (i = 0 ; i < roc->n_vars; ++i)
 673     {
 674       struct casewriter *w = NULL;
 675       struct casereader *r = NULL;
 676
 677       struct ccase *c;
 678
 679       struct ccase *cpos;
 680       struct casereader *n_neg ;
 681       const struct variable *var = roc->vars[i];
 682
 683       struct casereader *neg ;
 684       struct casereader *pos = casereader_clone (positives);
 685
 686       struct casereader *n_pos =
 687         process_positive_group (var, pos, dict, &rs[i]);
 688
 689       if ( negatives == NULL)
 690         {
 691           negatives = casewriter_make_reader (neg_wtr);
 692         }
 693
 694       neg = casereader_clone (negatives);
 695
 696       n_neg = process_negative_group (var, neg, dict, &rs[i]);
 697
 698       w = sort_create_writer (&up_ordering, n_proto);
 699       for ( ; (cpos = casereader_read (n_pos) ); case_unref (cpos))
 700         {
 701           struct ccase *pos_case = case_create (n_proto);
 702           struct ccase *cneg;
 703           const double jpos = case_data_idx (cpos, VALUE)->f;
 704
 705           while ((cneg = casereader_read (n_neg)))
 706             {
 707               struct ccase *nc = case_create (n_proto);
 708
 709               const double jneg = case_data_idx (cneg, VALUE)->f;
 710
 711               case_data_rw_idx (nc, VALUE)->f = jneg;
 712               case_data_rw_idx (nc, N_EQ)->f = 0;
 713
 714               case_data_rw_idx (nc, N_PRED)->f = SYSMIS;
 715
 716               *case_data_rw_idx (nc, 3) = *case_data_idx (cneg, N_EQ);
 717               *case_data_rw_idx (nc, 4) = *case_data_idx (cneg, N_PRED);
 718
 719               casewriter_write (w, nc);
 720
 721               case_unref (cneg);
 722               if ( jneg > jpos)
 723                 break;
 724             }
 725
 726           case_data_rw_idx (pos_case, VALUE)->f = jpos;
 727           *case_data_rw_idx (pos_case, N_EQ) = *case_data_idx (cpos, N_EQ);
 728           *case_data_rw_idx (pos_case, N_PRED) = *case_data_idx (cpos, N_PRED);
 729           case_data_rw_idx (pos_case, 3)->f = 0;
 730           case_data_rw_idx (pos_case, 4)->f = SYSMIS;
 731
 732           casewriter_write (w, pos_case);
 733         }
 734
 735       r = casewriter_make_reader (w);
 736
 737       {
 738         double prev_pos_gt = rs[i].n1;
 739         w = sort_create_writer (&down_ordering, n_proto);
 740
 741         for ( ; (c = casereader_read (r) ); case_unref (c))
 742           {
 743             double n_pos_gt = case_data_idx (c, N_PRED)->f;
 744             struct ccase *nc = case_clone (c);
 745
 746             if ( n_pos_gt == SYSMIS)
 747               {
 748                 n_pos_gt = prev_pos_gt;
 749                 case_data_rw_idx (nc, N_PRED)->f = n_pos_gt;
 750               }
 751
 752             casewriter_write (w, nc);
 753             prev_pos_gt = n_pos_gt;
 754           }
 755
 756         r = casewriter_make_reader (w);
 757       }
 758
 759       {
 760         double prev_neg_lt = rs[i].n2;
 761         w = sort_create_writer (&up_ordering, n_proto);
 762
 763         for ( ; (c = casereader_read (r) ); case_unref (c))
 764           {
 765             double n_neg_lt = case_data_idx (c, 4)->f;
 766             struct ccase *nc = case_clone (c);
 767
 768             if ( n_neg_lt == SYSMIS)
 769               {
 770                 n_neg_lt = prev_neg_lt;
 771                 case_data_rw_idx (nc, 4)->f = n_neg_lt;
 772               }
 773
 774             casewriter_write (w, nc);
 775             prev_neg_lt = n_neg_lt;
 776           }
 777
 778         r = casewriter_make_reader (w);
 779       }
 780
 781       {
 782         struct ccase *prev_case = NULL;
 783         for ( ; (c = casereader_read (r) ); case_unref (c))
 784           {
 785             const struct ccase *next_case = casereader_peek (r, 0);
 786
 787             const double j = case_data_idx (c, VALUE)->f;
 788             double n_pos_eq = case_data_idx (c, N_EQ)->f;
 789             double n_pos_gt = case_data_idx (c, N_PRED)->f;
 790             double n_neg_eq = case_data_idx (c, 3)->f;
 791             double n_neg_lt = case_data_idx (c, 4)->f;
 792
 793             if ( prev_case && j == case_data_idx (prev_case, VALUE)->f)
 794               {
 795                 if ( 0 ==  case_data_idx (c, N_EQ)->f)
 796                   {
 797                     n_pos_eq = case_data_idx (prev_case, N_EQ)->f;
 798                     n_pos_gt = case_data_idx (prev_case, N_PRED)->f;
 799                   }
 800
 801                 if ( 0 ==  case_data_idx (c, 3)->f)
 802                   {
 803                     n_neg_eq = case_data_idx (prev_case, 3)->f;
 804                     n_neg_lt = case_data_idx (prev_case, 4)->f;
 805                   }
 806               }
 807
 808             if ( NULL == next_case || j != case_data_idx (next_case, VALUE)->f)
 809               {
 810                 rs[i].auc += n_pos_gt * n_neg_eq + (n_pos_eq * n_neg_eq) / 2.0;
 811
 812                 rs[i].q1hat +=
 813                   n_neg_eq * ( pow2 (n_pos_gt) + n_pos_gt * n_pos_eq + pow2 (n_pos_eq) / 3.0);
 814                 rs[i].q2hat +=
 815                   n_pos_eq * ( pow2 (n_neg_lt) + n_neg_lt * n_neg_eq + pow2 (n_neg_eq) / 3.0);
 816
 817               }
 818
 819             case_unref (prev_case);
 820             prev_case = case_clone (c);
 821           }
 822
 823         rs[i].auc /=  rs[i].n1 * rs[i].n2;
 824         if ( roc->invert )
 825           rs[i].auc = 1 - rs[i].auc;
 826
 827         if ( roc->bi_neg_exp )
 828           {
 829             rs[i].q1hat = rs[i].auc / ( 2 - rs[i].auc);
 830             rs[i].q2hat = 2 * pow2 (rs[i].auc) / ( 1 + rs[i].auc);
 831           }
 832         else
 833           {
 834             rs[i].q1hat /= rs[i].n2 * pow2 (rs[i].n1);
 835             rs[i].q2hat /= rs[i].n1 * pow2 (rs[i].n2);
 836           }
 837       }
 838     }
 839
 840   casereader_destroy (positives);
 841   casereader_destroy (negatives);
 842
 843   output_roc (rs, roc);
 844
 845   free (rs);
 846 }
 847
 848 static void
 849 show_auc  (struct roc_state *rs, const struct cmd_roc *roc)
 850 {
 851   int i;
 852   const int n_fields = roc->print_se ? 5 : 1;
 853   const int n_cols = roc->n_vars > 1 ? n_fields + 1: n_fields;
 854   const int n_rows = 2 + roc->n_vars;
 855   struct tab_table *tbl = tab_create (n_cols, n_rows, 0);
 856
 857   if ( roc->n_vars > 1)
 858     tab_title (tbl, _("Area Under the Curve"));
 859   else
 860     tab_title (tbl, _("Area Under the Curve (%s)"), var_to_string (roc->vars[0]));
 861
 862   tab_headers (tbl, n_cols - n_fields, 0, 1, 0);
 863
 864   tab_dim (tbl, tab_natural_dimensions, NULL);
 865
 866   tab_text (tbl, n_cols - n_fields, 1, TAT_TITLE, _("Area"));
 867
 868   tab_hline (tbl, TAL_2, 0, n_cols - 1, 2);
 869
 870   tab_box (tbl,
 871            TAL_2, TAL_2,
 872            -1, TAL_1,
 873            0, 0,
 874            n_cols - 1,
 875            n_rows - 1);
 876
 877   if ( roc->print_se )
 878     {
 879       tab_text (tbl, n_cols - 4, 1, TAT_TITLE, _("Std. Error"));
 880       tab_text (tbl, n_cols - 3, 1, TAT_TITLE, _("Asymptotic Sig."));
 881
 882       tab_text (tbl, n_cols - 2, 1, TAT_TITLE, _("Lower Bound"));
 883       tab_text (tbl, n_cols - 1, 1, TAT_TITLE, _("Upper Bound"));
 884
 885       tab_joint_text (tbl, n_cols - 2, 0, 4, 0,
 886                       TAT_TITLE | TAB_CENTER | TAT_PRINTF,
 887                       _("Asymp. %g%% Confidence Interval"), roc->ci);
 888       tab_vline (tbl, 0, n_cols - 1, 0, 0);
 889       tab_hline (tbl, TAL_1, n_cols - 2, n_cols - 1, 1);
 890     }
 891
 892   if ( roc->n_vars > 1)
 893     tab_text (tbl, 0, 1, TAT_TITLE, _("Variable under test"));
 894
 895   if ( roc->n_vars > 1)
 896     tab_vline (tbl, TAL_2, 1, 0, n_rows - 1);
 897
 898
 899   for ( i = 0 ; i < roc->n_vars ; ++i )
 900     {
 901       tab_text (tbl, 0, 2 + i, TAT_TITLE, var_to_string (roc->vars[i]));
 902
 903       tab_double (tbl, n_cols - n_fields, 2 + i, 0, rs[i].auc, NULL);
 904
 905       if ( roc->print_se )
 906         {
 907           double se ;
 908           const double sd_0_5 = sqrt ((rs[i].n1 + rs[i].n2 + 1) /
 909                                       (12 * rs[i].n1 * rs[i].n2));
 910           double ci ;
 911           double yy ;
 912
 913           se = rs[i].auc * (1 - rs[i].auc) + (rs[i].n1 - 1) * (rs[i].q1hat - pow2 (rs[i].auc)) +
 914             (rs[i].n2 - 1) * (rs[i].q2hat - pow2 (rs[i].auc));
 915
 916           se /= rs[i].n1 * rs[i].n2;
 917
 918           se = sqrt (se);
 919
 920           tab_double (tbl, n_cols - 4, 2 + i, 0,
 921                       se,
 922                       NULL);
 923
 924           ci = 1 - roc->ci / 100.0;
 925           yy = gsl_cdf_gaussian_Qinv (ci, se) ;
 926
 927           tab_double (tbl, n_cols - 2, 2 + i, 0,
 928                       rs[i].auc - yy,
 929                       NULL);
 930
 931           tab_double (tbl, n_cols - 1, 2 + i, 0,
 932                       rs[i].auc + yy,
 933                       NULL);
 934
 935           tab_double (tbl, n_cols - 3, 2 + i, 0,
 936                       2.0 * gsl_cdf_ugaussian_Q (fabs ((rs[i].auc - 0.5 ) / sd_0_5)),
 937                       NULL);
 938         }
 939     }
 940
 941   tab_submit (tbl);
 942 }
 943
 944
 945 static void
 946 show_summary (const struct cmd_roc *roc)
 947 {
 948   const int n_cols = 3;
 949   const int n_rows = 4;
 950   struct tab_table *tbl = tab_create (n_cols, n_rows, 0);
 951
 952   tab_title (tbl, _("Case Summary"));
 953
 954   tab_headers (tbl, 1, 0, 2, 0);
 955
 956   tab_dim (tbl, tab_natural_dimensions, NULL);
 957
 958   tab_box (tbl,
 959            TAL_2, TAL_2,
 960            -1, -1,
 961            0, 0,
 962            n_cols - 1,
 963            n_rows - 1);
 964
 965   tab_hline (tbl, TAL_2, 0, n_cols - 1, 2);
 966   tab_vline (tbl, TAL_2, 1, 0, n_rows - 1);
 967
 968
 969   tab_hline (tbl, TAL_2, 1, n_cols - 1, 1);
 970   tab_vline (tbl, TAL_1, 2, 1, n_rows - 1);
 971
 972
 973   tab_text (tbl, 0, 1, TAT_TITLE | TAB_LEFT, var_to_string (roc->state_var));
 974   tab_text (tbl, 1, 1, TAT_TITLE, _("Unweighted"));
 975   tab_text (tbl, 2, 1, TAT_TITLE, _("Weighted"));
 976
 977   tab_joint_text (tbl, 1, 0, 2, 0,
 978                   TAT_TITLE | TAB_CENTER,
 979                   _("Valid N (listwise)"));
 980
 981
 982   tab_text (tbl, 0, 2, TAB_LEFT, _("Positive"));
 983   tab_text (tbl, 0, 3, TAB_LEFT, _("Negative"));
 984
 985
 986   tab_double (tbl, 1, 2, 0, roc->pos, &F_8_0);
 987   tab_double (tbl, 1, 3, 0, roc->neg, &F_8_0);
 988
 989   tab_double (tbl, 2, 2, 0, roc->pos_weighted, 0);
 990   tab_double (tbl, 2, 3, 0, roc->neg_weighted, 0);
 991
 992   tab_submit (tbl);
 993 }
 994
 995
 996 static void
 997 show_coords (struct roc_state *rs, const struct cmd_roc *roc)
 998 {
 999   int x = 1;
1000   int i;
1001   const int n_cols = roc->n_vars > 1 ? 4 : 3;
1002   int n_rows = 1;
1003   struct tab_table *tbl ;
1004
1005   for (i = 0; i < roc->n_vars; ++i)
1006     n_rows += casereader_count_cases (rs[i].cutpoint_rdr);
1007
1008   tbl = tab_create (n_cols, n_rows, 0);
1009
1010   if ( roc->n_vars > 1)
1011     tab_title (tbl, _("Coordinates of the Curve"));
1012   else
1013     tab_title (tbl, _("Coordinates of the Curve (%s)"), var_to_string (roc->vars[0]));
1014
1015
1016   tab_headers (tbl, 1, 0, 1, 0);
1017
1018   tab_dim (tbl, tab_natural_dimensions, NULL);
1019
1020   tab_hline (tbl, TAL_2, 0, n_cols - 1, 1);
1021
1022   if ( roc->n_vars > 1)
1023     tab_text (tbl, 0, 0, TAT_TITLE, _("Test variable"));
1024
1025   tab_text (tbl, n_cols - 3, 0, TAT_TITLE, _("Positive if greater than or equal to"));
1026   tab_text (tbl, n_cols - 2, 0, TAT_TITLE, _("Sensitivity"));
1027   tab_text (tbl, n_cols - 1, 0, TAT_TITLE, _("1 - Specificity"));
1028
1029   tab_box (tbl,
1030            TAL_2, TAL_2,
1031            -1, TAL_1,
1032            0, 0,
1033            n_cols - 1,
1034            n_rows - 1);
1035
1036   if ( roc->n_vars > 1)
1037     tab_vline (tbl, TAL_2, 1, 0, n_rows - 1);
1038
1039   for (i = 0; i < roc->n_vars; ++i)
1040     {
1041       struct ccase *cc;
1042       struct casereader *r = casereader_clone (rs[i].cutpoint_rdr);
1043
1044       if ( roc->n_vars > 1)
1045         tab_text (tbl, 0, x, TAT_TITLE, var_to_string (roc->vars[i]));
1046
1047       if ( i > 0)
1048         tab_hline (tbl, TAL_1, 0, n_cols - 1, x);
1049
1050
1051       for (; (cc = casereader_read (r)) != NULL;
1052            case_unref (cc), x++)
1053         {
1054           const double se = case_data_idx (cc, TP)->f /
1055             (
1056              case_data_idx (cc, TP)->f
1057              +
1058              case_data_idx (cc, FN)->f
1059              );
1060
1061           const double sp = case_data_idx (cc, TN)->f /
1062             (
1063              case_data_idx (cc, TN)->f
1064              +
1065              case_data_idx (cc, FP)->f
1066              );
1067
1068           tab_double (tbl, n_cols - 3, x, 0, case_data_idx (cc, CUTPOINT)->f,
1069                       var_get_print_format (roc->vars[i]));
1070
1071           tab_double (tbl, n_cols - 2, x, 0, se, NULL);
1072           tab_double (tbl, n_cols - 1, x, 0, 1 - sp, NULL);
1073         }
1074
1075       casereader_destroy (r);
1076     }
1077
1078   tab_submit (tbl);
1079 }
1080
1081
1082 static void
1083 draw_roc (struct roc_state *rs, const struct cmd_roc *roc)
1084 {
1085   int i;
1086
1087   struct chart *roc_chart = chart_create ();
1088
1089   chart_write_title (roc_chart, _("ROC Curve"));
1090   chart_write_xlabel (roc_chart, _("1 - Specificity"));
1091   chart_write_ylabel (roc_chart, _("Sensitivity"));
1092
1093   chart_write_xscale (roc_chart, 0, 1, 5);
1094   chart_write_yscale (roc_chart, 0, 1, 5);
1095
1096   if ( roc->reference )
1097     {
1098       chart_line (roc_chart, 1.0, 0,
1099                   0.0, 1.0,
1100                   CHART_DIM_X);
1101     }
1102
1103   for (i = 0; i < roc->n_vars; ++i)
1104     {
1105       struct ccase *cc;
1106       struct casereader *r = casereader_clone (rs[i].cutpoint_rdr);
1107
1108       chart_vector_start (roc_chart, var_get_name (roc->vars[i]));
1109       for (; (cc = casereader_read (r)) != NULL;
1110            case_unref (cc))
1111         {
1112           double se = case_data_idx (cc, TP)->f;
1113           double sp = case_data_idx (cc, TN)->f;
1114
1115           se /= case_data_idx (cc, FN)->f +
1116             case_data_idx (cc, TP)->f ;
1117
1118           sp /= case_data_idx (cc, TN)->f +
1119             case_data_idx (cc, FP)->f ;
1120
1121           chart_vector (roc_chart, 1 - sp, se);
1122         }
1123       chart_vector_end (roc_chart);
1124       casereader_destroy (r);
1125     }
1126
1127   chart_write_legend (roc_chart);
1128
1129   chart_submit (roc_chart);
1130 }
1131
1132
1133 static void
1134 output_roc (struct roc_state *rs, const struct cmd_roc *roc)
1135 {
1136   show_summary (roc);
1137
1138   if ( roc->curve )
1139     draw_roc (rs, roc);
1140
1141   show_auc (rs, roc);
1142
1143
1144   if ( roc->print_coords )
1145     show_coords (rs, roc);
1146 }
1147