Move all command implementations into a single 'commands' directory.
[pspp] / src / language / commands / correlations.c
diff --git a/src/language/commands/correlations.c b/src/language/commands/correlations.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e54127e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,407 @@
+/* PSPP - a program for statistical analysis.
+   Copyright (C) 2009, 2010, 2011 Free Software Foundation, Inc.
+
+   This program is free software: you can redistribute it and/or modify
+   it under the terms of the GNU General Public License as published by
+   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+   (at your option) any later version.
+
+   This program is distributed in the hope that it will be useful,
+   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+   GNU General Public License for more details.
+
+   You should have received a copy of the GNU General Public License
+   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. */
+
+#include <config.h>
+
+#include <gsl/gsl_cdf.h>
+#include <gsl/gsl_matrix.h>
+#include <math.h>
+
+#include "data/casegrouper.h"
+#include "data/casereader.h"
+#include "data/dataset.h"
+#include "data/dictionary.h"
+#include "data/format.h"
+#include "data/variable.h"
+#include "language/command.h"
+#include "language/commands/split-file.h"
+#include "language/lexer/lexer.h"
+#include "language/lexer/variable-parser.h"
+#include "libpspp/assertion.h"
+#include "libpspp/message.h"
+#include "libpspp/misc.h"
+#include "math/correlation.h"
+#include "math/covariance.h"
+#include "math/moments.h"
+#include "output/pivot-table.h"
+
+#include "gl/xalloc.h"
+#include "gl/minmax.h"
+
+#include "gettext.h"
+#define _(msgid) gettext (msgid)
+#define N_(msgid) msgid
+
+
+struct corr
+  {
+    size_t n_vars_total;
+    size_t n_vars1;
+
+    const struct variable **vars;
+  };
+
+
+/* Handling of missing values. */
+enum corr_missing_type
+  {
+    CORR_PAIRWISE,    /* Handle missing values on a per-variable-pair basis. */
+    CORR_LISTWISE     /* Discard entire case if any variable is missing. */
+  };
+
+struct corr_opts
+{
+  enum corr_missing_type missing_type;
+  enum mv_class exclude;      /* Classes of missing values to exclude. */
+
+  bool sig;   /* Flag significant values or not */
+  int tails;  /* Report significance with how many tails ? */
+  bool descriptive_stats;
+  bool xprod_stats;
+
+  const struct variable *wv;  /* The weight variable (if any) */
+};
+
+
+static void
+output_descriptives (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
+                     const gsl_matrix *means,
+                    const gsl_matrix *vars, const gsl_matrix *ns)
+{
+  struct pivot_table *table = pivot_table_create (
+    N_("Descriptive Statistics"));
+  pivot_table_set_weight_var (table, opts->wv);
+
+  pivot_dimension_create (table, PIVOT_AXIS_COLUMN, N_("Statistics"),
+                          N_("Mean"), PIVOT_RC_OTHER,
+                          N_("Std. Deviation"), PIVOT_RC_OTHER,
+                          N_("N"), PIVOT_RC_COUNT);
+
+  struct pivot_dimension *variables = pivot_dimension_create (
+    table, PIVOT_AXIS_ROW, N_("Variable"));
+
+  for (size_t r = 0; r < corr->n_vars_total; ++r)
+    {
+      const struct variable *v = corr->vars[r];
+
+      int row = pivot_category_create_leaf (variables->root,
+                                            pivot_value_new_variable (v));
+
+      double mean = gsl_matrix_get (means, r, 0);
+      /* Here we want to display the non-biased estimator */
+      double n = gsl_matrix_get (ns, r, 0);
+      double stddev = sqrt (gsl_matrix_get (vars, r, 0) * n / (n - 1));
+      double entries[] = { mean, stddev, n };
+      for (size_t i = 0; i < sizeof entries / sizeof *entries; i++)
+        pivot_table_put2 (table, i, row, pivot_value_new_number (entries[i]));
+    }
+
+  pivot_table_submit (table);
+}
+
+static void
+output_correlation (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
+                   const gsl_matrix *cm, const gsl_matrix *samples,
+                   const gsl_matrix *cv)
+{
+  struct pivot_table *table = pivot_table_create (N_("Correlations"));
+  pivot_table_set_weight_var (table, opts->wv);
+
+  /* Column variable dimension. */
+  struct pivot_dimension *columns = pivot_dimension_create (
+    table, PIVOT_AXIS_COLUMN, N_("Variables"));
+
+  size_t matrix_cols = (corr->n_vars_total > corr->n_vars1
+                        ? corr->n_vars_total - corr->n_vars1
+                        : corr->n_vars1);
+  for (size_t c = 0; c < matrix_cols; c++)
+    {
+      const struct variable *v = corr->n_vars_total > corr->n_vars1 ?
+       corr->vars[corr->n_vars1 + c] : corr->vars[c];
+      pivot_category_create_leaf (columns->root, pivot_value_new_variable (v));
+    }
+
+  /* Statistics dimension. */
+  struct pivot_dimension *statistics = pivot_dimension_create (
+    table, PIVOT_AXIS_ROW, N_("Statistics"),
+    N_("Pearson Correlation"), PIVOT_RC_CORRELATION,
+    opts->tails == 2 ? N_("Sig. (2-tailed)") : N_("Sig. (1-tailed)"),
+    PIVOT_RC_SIGNIFICANCE);
+
+  if (opts->xprod_stats)
+    pivot_category_create_leaves (statistics->root, N_("Cross-products"),
+                                  N_("Covariance"));
+
+  if (opts->missing_type != CORR_LISTWISE)
+    pivot_category_create_leaves (statistics->root, N_("N"), PIVOT_RC_COUNT);
+
+  /* Row variable dimension. */
+  struct pivot_dimension *rows = pivot_dimension_create (
+    table, PIVOT_AXIS_ROW, N_("Variables"));
+  for (size_t r = 0; r < corr->n_vars1; r++)
+    pivot_category_create_leaf (rows->root,
+                                pivot_value_new_variable (corr->vars[r]));
+
+  struct pivot_footnote *sig_footnote = pivot_table_create_footnote (
+    table, pivot_value_new_text (N_("Significant at .05 level")));
+
+  for (size_t r = 0; r < corr->n_vars1; r++)
+    for (size_t c = 0; c < matrix_cols; c++)
+      {
+        const int col_index = (corr->n_vars_total > corr->n_vars1
+                               ? corr->n_vars1 + c
+                               : c);
+        double pearson = gsl_matrix_get (cm, r, col_index);
+        double w = gsl_matrix_get (samples, r, col_index);
+        double sig = opts->tails * significance_of_correlation (pearson, w);
+
+        double entries[5];
+        int n = 0;
+        entries[n++] = pearson;
+        entries[n++] = col_index != r ? sig : SYSMIS;
+        if (opts->xprod_stats)
+          {
+            double cov = gsl_matrix_get (cv, r, col_index);
+            const double xprod_dev = cov * w;
+            cov *= w / (w - 1.0);
+
+            entries[n++] = xprod_dev;
+            entries[n++] = cov;
+          }
+        if (opts->missing_type != CORR_LISTWISE)
+          entries[n++] = w;
+
+        for (int i = 0; i < n; i++)
+          if (entries[i] != SYSMIS)
+            {
+              struct pivot_value *v = pivot_value_new_number (entries[i]);
+              if (!i && opts->sig && col_index != r && sig < 0.05)
+                pivot_value_add_footnote (v, sig_footnote);
+              pivot_table_put3 (table, c, i, r, v);
+            }
+      }
+
+  pivot_table_submit (table);
+}
+
+
+static void
+run_corr (struct casereader *r, const struct corr_opts *opts, const struct corr *corr)
+{
+  struct covariance *cov = covariance_2pass_create (
+    corr->n_vars_total, corr->vars, NULL,opts->wv, opts->exclude, true);
+
+  struct casereader *rc = casereader_clone (r);
+  struct ccase *c;
+  for (; (c = casereader_read (r)); case_unref (c))
+    covariance_accumulate_pass1 (cov, c);
+  for (; (c = casereader_read (rc)); case_unref (c))
+    covariance_accumulate_pass2 (cov, c);
+  casereader_destroy (rc);
+
+  gsl_matrix *cov_matrix = covariance_calculate (cov);
+  if (!cov_matrix)
+    {
+      msg (SE, _("The data for the chosen variables are all missing or empty."));
+      covariance_destroy (cov);
+      return;
+    }
+
+  const gsl_matrix *samples_matrix = covariance_moments (cov, MOMENT_NONE);
+  const gsl_matrix *var_matrix = covariance_moments (cov, MOMENT_VARIANCE);
+  const gsl_matrix *mean_matrix = covariance_moments (cov, MOMENT_MEAN);
+
+  gsl_matrix *corr_matrix = correlation_from_covariance (cov_matrix, var_matrix);
+
+  if (opts->descriptive_stats)
+    output_descriptives (corr, opts, mean_matrix, var_matrix, samples_matrix);
+
+  output_correlation (corr, opts, corr_matrix, samples_matrix, cov_matrix);
+
+  covariance_destroy (cov);
+  gsl_matrix_free (corr_matrix);
+  gsl_matrix_free (cov_matrix);
+}
+
+int
+cmd_correlations (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
+{
+  size_t n_all_vars = 0; /* Total number of variables involved in this command */
+  const struct dictionary *dict = dataset_dict (ds);
+
+  struct corr *corrs = NULL;
+  size_t n_corrs = 0;
+  size_t allocated_corrs = 0;
+
+  struct corr_opts opts = {
+    .missing_type = CORR_PAIRWISE,
+    .wv = dict_get_weight (dict),
+    .tails = 2,
+    .exclude = MV_ANY,
+  };
+
+  /* Parse CORRELATIONS. */
+  while (lex_token (lexer) != T_ENDCMD)
+    {
+      lex_match (lexer, T_SLASH);
+      if (lex_match_id (lexer, "MISSING"))
+        {
+          lex_match (lexer, T_EQUALS);
+          while (lex_token (lexer) != T_ENDCMD && lex_token (lexer) != T_SLASH)
+            {
+              if (lex_match_id (lexer, "PAIRWISE"))
+                opts.missing_type = CORR_PAIRWISE;
+              else if (lex_match_id (lexer, "LISTWISE"))
+                opts.missing_type = CORR_LISTWISE;
+              else if (lex_match_id (lexer, "INCLUDE"))
+                opts.exclude = MV_SYSTEM;
+              else if (lex_match_id (lexer, "EXCLUDE"))
+               opts.exclude = MV_ANY;
+              else
+                {
+                  lex_error_expecting (lexer, "PAIRWISE", "LISTWISE",
+                                       "INCLUDE", "EXCLUDE");
+                  goto error;
+                }
+              lex_match (lexer, T_COMMA);
+            }
+        }
+      else if (lex_match_id (lexer, "PRINT"))
+       {
+          lex_match (lexer, T_EQUALS);
+          while (lex_token (lexer) != T_ENDCMD && lex_token (lexer) != T_SLASH)
+           {
+             if (lex_match_id (lexer, "TWOTAIL"))
+               opts.tails = 2;
+             else if (lex_match_id (lexer, "ONETAIL"))
+               opts.tails = 1;
+             else if (lex_match_id (lexer, "SIG"))
+               opts.sig = false;
+             else if (lex_match_id (lexer, "NOSIG"))
+               opts.sig = true;
+             else
+               {
+                 lex_error_expecting (lexer, "TWOTAIL", "ONETAIL",
+                                       "SIG", "NOSIG");
+                 goto error;
+               }
+
+              lex_match (lexer, T_COMMA);
+           }
+       }
+      else if (lex_match_id (lexer, "STATISTICS"))
+       {
+         lex_match (lexer, T_EQUALS);
+          while (lex_token (lexer) != T_ENDCMD && lex_token (lexer) != T_SLASH)
+           {
+             if (lex_match_id (lexer, "DESCRIPTIVES"))
+               opts.descriptive_stats = true;
+             else if (lex_match_id (lexer, "XPROD"))
+               opts.xprod_stats = true;
+             else if (lex_token (lexer) == T_ALL)
+               {
+                 opts.descriptive_stats = opts.xprod_stats = true;
+                 lex_get (lexer);
+               }
+             else
+               {
+                 lex_error_expecting (lexer, "DESCRIPTIVES", "XPROD", "ALL");
+                 goto error;
+               }
+
+              lex_match (lexer, T_COMMA);
+           }
+       }
+      else
+       {
+         if (lex_match_id (lexer, "VARIABLES"))
+            lex_match (lexer, T_EQUALS);
+
+          const struct variable **vars;
+          size_t n_vars1;
+         if (!parse_variables_const (lexer, dict, &vars, &n_vars1, PV_NUMERIC))
+            goto error;
+
+          size_t n_vars_total = n_vars1;
+         if (lex_match (lexer, T_WITH)
+              && !parse_variables_const (lexer, dict, &vars, &n_vars_total,
+                                         PV_NUMERIC | PV_APPEND))
+            goto error;
+
+          if (n_corrs >= allocated_corrs)
+            corrs = x2nrealloc (corrs, &allocated_corrs, sizeof *corrs);
+          corrs[n_corrs++] = (struct corr) {
+            .n_vars1 = n_vars1,
+            .n_vars_total = n_vars_total,
+            .vars = vars,
+          };
+
+         n_all_vars += n_vars_total;
+       }
+    }
+  if (n_corrs == 0)
+    {
+      lex_ofs_error (lexer, 0, lex_ofs (lexer) - 1,
+                     _("No variables specified."));
+      goto error;
+    }
+
+  const struct variable **all_vars = xmalloc (n_all_vars * sizeof *all_vars);
+  const struct variable **vv = all_vars;
+  for (size_t i = 0; i < n_corrs; ++i)
+    {
+      const struct corr *c = &corrs[i];
+      for (size_t v = 0; v < c->n_vars_total; ++v)
+        *vv++ = c->vars[v];
+    }
+
+  struct casegrouper *grouper = casegrouper_create_splits (proc_open (ds), dict);
+  struct casereader *group;
+  while (casegrouper_get_next_group (grouper, &group))
+    {
+      for (size_t i = 0; i < n_corrs; ++i)
+       {
+         /* FIXME: No need to iterate the data multiple times */
+         struct casereader *r = casereader_clone (group);
+
+         if (opts.missing_type == CORR_LISTWISE)
+           r = casereader_create_filter_missing (r, all_vars, n_all_vars,
+                                                 opts.exclude, NULL, NULL);
+
+
+         run_corr (r, &opts, &corrs[i]);
+         casereader_destroy (r);
+       }
+      casereader_destroy (group);
+    }
+  bool ok = casegrouper_destroy (grouper);
+  ok = proc_commit (ds) && ok;
+
+  free (all_vars);
+
+  /* Done. */
+  for (size_t i = 0; i < n_corrs; i++)
+    free (corrs[i].vars);
+  free (corrs);
+
+  return ok ? CMD_SUCCESS : CMD_CASCADING_FAILURE;
+
+error:
+  for (size_t i = 0; i < n_corrs; i++)
+    free (corrs[i].vars);
+  free (corrs);
+  return CMD_FAILURE;
+}