src/language/stats/binomial.c

   1 /* PSPP - a program for statistical analysis.
   2    Copyright (C) 2006 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 #include <libpspp/compiler.h>
  19 #include <output/table.h>
  20
  21 #include <data/case.h>
  22 #include <data/casereader.h>
  23 #include <data/dictionary.h>
  24 #include <data/procedure.h>
  25 #include <data/variable.h>
  26 #include <data/value.h>
  27 #include <data/value-labels.h>
  28
  29 #include <libpspp/message.h>
  30 #include <libpspp/assertion.h>
  31
  32 #include "binomial.h"
  33 #include "freq.h"
  34
  35 #include "xalloc.h"
  36
  37 #include "gettext.h"
  38 #define _(msgid) gettext (msgid)
  39
  40 #include <libpspp/misc.h>
  41
  42 #include <gsl/gsl_cdf.h>
  43 #include <gsl/gsl_randist.h>
  44 #include <gsl-extras/gsl-extras.h>
  45
  46 #include <minmax.h>
  47
  48 #include <libpspp/hash.h>
  49
  50 static double calculate_binomial_internal (double n1, double n2,
  51                                            double p);
  52
  53
  54 static void
  55 swap (double *i1, double *i2)
  56 {
  57   double temp = *i1;
  58   *i1 = *i2;
  59   *i2 = temp;
  60 }
  61
  62 static double
  63 calculate_binomial (double n1, double n2, double p)
  64 {
  65   const double n = n1 + n2;
  66   const bool test_reversed = (n1 / n > p ) ;
  67   if ( test_reversed )
  68     {
  69       p = 1 - p ;
  70       swap (&n1, &n2);
  71     }
  72
  73   return calculate_binomial_internal (n1, n2, p);
  74 }
  75
  76 static double
  77 calculate_binomial_internal (double n1, double n2, double p)
  78 {
  79   /* SPSS Statistical Algorithms has completely different and WRONG
  80      advice here. */
  81
  82   double sig1tailed = gslextras_cdf_binomial_P (n1, n1 + n2, p);
  83
  84   if ( p == 0.5 )
  85     return sig1tailed > 0.5 ? 1.0 :sig1tailed * 2.0;
  86
  87   return sig1tailed ;
  88 }
  89
  90 static bool
  91 do_binomial (const struct dictionary *dict,
  92              struct casereader *input,
  93              const struct binomial_test *bst,
  94              struct freq_mutable *cat1,
  95              struct freq_mutable *cat2,
  96              enum mv_class exclude
  97              )
  98 {
  99   bool warn = true;
 100
 101   const struct one_sample_test *ost = (const struct one_sample_test *) bst;
 102   struct ccase c;
 103
 104   while (casereader_read(input, &c))
 105     {
 106       int v;
 107       double w = dict_get_case_weight (dict, &c, &warn);
 108
 109       for (v = 0 ; v < ost->n_vars ; ++v )
 110         {
 111           const struct variable *var = ost->vars[v];
 112           const union value *value = case_data (&c, var);
 113           int width = var_get_width (var);
 114
 115           if (var_is_value_missing (var, value, exclude))
 116             break;
 117
 118           if ( NULL == cat1[v].value )
 119             {
 120               cat1[v].value = value_dup (value, width);
 121               cat1[v].count = w;
 122             }
 123           else if ( 0 == compare_values (cat1[v].value, value, width))
 124             cat1[v].count += w;
 125           else if ( NULL == cat2[v].value )
 126             {
 127               cat2[v].value = value_dup (value, width);
 128               cat2[v].count = w;
 129             }
 130           else if ( 0 == compare_values (cat2[v].value, value, width))
 131             cat2[v].count += w;
 132           else if ( bst->category1 == SYSMIS)
 133             msg (ME, _("Variable %s is not dichotomous"), var_get_name (var));
 134         }
 135
 136       case_destroy (&c);
 137     }
 138   return casereader_destroy (input);
 139 }
 140
 141
 142
 143 void
 144 binomial_execute (const struct dataset *ds,
 145                   struct casereader *input,
 146                   enum mv_class exclude,
 147                   const struct npar_test *test)
 148 {
 149   int v;
 150   const struct binomial_test *bst = (const struct binomial_test *) test;
 151   const struct one_sample_test *ost = (const struct one_sample_test*) test;
 152
 153   struct freq_mutable *cat1 = xzalloc (sizeof (*cat1) * ost->n_vars);
 154   struct freq_mutable *cat2 = xzalloc (sizeof (*cat1) * ost->n_vars);
 155
 156   assert ((bst->category1 == SYSMIS) == (bst->category2 == SYSMIS) );
 157
 158   if ( bst->category1 != SYSMIS )
 159     {
 160       union value v;
 161       v.f = bst->category1;
 162       cat1->value = value_dup (&v, 0);
 163     }
 164
 165   if ( bst->category2 != SYSMIS )
 166     {
 167       union value v;
 168       v.f = bst->category2;
 169       cat2->value = value_dup (&v, 0);
 170     }
 171
 172   if (do_binomial (dataset_dict(ds), input, bst, cat1, cat2, exclude))
 173     {
 174       struct tab_table *table = tab_create (7, ost->n_vars * 3 + 1, 0);
 175
 176       tab_dim (table, tab_natural_dimensions);
 177
 178       tab_title (table, _("Binomial Test"));
 179
 180       tab_headers (table, 2, 0, 1, 0);
 181
 182       tab_box (table, TAL_1, TAL_1, -1, TAL_1,
 183                0, 0, table->nc - 1, tab_nr(table) - 1 );
 184
 185       for (v = 0 ; v < ost->n_vars; ++v)
 186         {
 187           double n_total, sig;
 188           struct string catstr1;
 189           struct string catstr2;
 190           const struct variable *var = ost->vars[v];
 191
 192           ds_init_empty (&catstr1);
 193           ds_init_empty (&catstr2);
 194
 195           var_append_value_name (var, cat1[v].value, &catstr1);
 196           var_append_value_name (var, cat2[v].value, &catstr2);
 197
 198           tab_hline (table, TAL_1, 0, tab_nc (table) -1, 1 + v * 3);
 199
 200           /* Titles */
 201           tab_text (table, 0, 1 + v * 3, TAB_LEFT, var_to_string (var));
 202           tab_text (table, 1, 1 + v * 3, TAB_LEFT, _("Group1"));
 203           tab_text (table, 1, 2 + v * 3, TAB_LEFT, _("Group2"));
 204           tab_text (table, 1, 3 + v * 3, TAB_LEFT, _("Total"));
 205
 206           /* Test Prop */
 207           tab_float (table, 5, 1 + v * 3, TAB_NONE, bst->p, 8, 3);
 208
 209           /* Category labels */
 210           tab_text (table, 2, 1 + v * 3, TAB_NONE, ds_cstr (&catstr1));
 211           tab_text (table, 2, 2 + v * 3, TAB_NONE, ds_cstr (&catstr2));
 212
 213           /* Observed N */
 214           tab_float (table, 3, 1 + v * 3, TAB_NONE, cat1[v].count, 8, 0);
 215           tab_float (table, 3, 2 + v * 3, TAB_NONE, cat2[v].count, 8, 0);
 216
 217           n_total = cat1[v].count + cat2[v].count;
 218           tab_float (table, 3, 3 + v * 3, TAB_NONE, n_total, 8, 0);
 219
 220           /* Observed Proportions */
 221           tab_float (table, 4, 1 + v * 3, TAB_NONE,
 222                      cat1[v].count / n_total, 8, 3);
 223           tab_float (table, 4, 2 + v * 3, TAB_NONE,
 224                      cat2[v].count / n_total, 8, 3);
 225           tab_float (table, 4, 3 + v * 3, TAB_NONE,
 226                      (cat1[v].count + cat2[v].count) / n_total, 8, 2);
 227
 228           /* Significance */
 229           sig = calculate_binomial (cat1[v].count, cat2[v].count, bst->p);
 230           tab_float (table, 6, 1 + v * 3, TAB_NONE, sig, 8, 3);
 231
 232           ds_destroy (&catstr1);
 233           ds_destroy (&catstr2);
 234         }
 235
 236       tab_text (table,  2, 0,  TAB_CENTER, _("Category"));
 237       tab_text (table,  3, 0,  TAB_CENTER, _("N"));
 238       tab_text (table,  4, 0,  TAB_CENTER, _("Observed Prop."));
 239       tab_text (table,  5, 0,  TAB_CENTER, _("Test Prop."));
 240
 241       tab_text (table,  6, 0,  TAB_CENTER | TAT_PRINTF,
 242                 _("Exact Sig. (%d-tailed)"),
 243                 bst->p == 0.5 ? 2: 1);
 244
 245       tab_vline (table, TAL_2, 2, 0, tab_nr (table) -1);
 246       tab_submit (table);
 247     }
 248
 249   for (v = 0; v < ost->n_vars; v++)
 250     {
 251       free (cat1[v].value);
 252       free (cat2[v].value);
 253     }
 254   free (cat1);
 255   free (cat2);
 256 }