CORRELATIONS: Added support for /STATISTICS=XPROD
[pspp-builds.git] / src / language / stats / correlations.c
index 4899fd039b8959efde0baa06edea851305f2cfac..69d91d03c2b56bb9bc71f8c5e1294db4587416fa 100644 (file)
@@ -16,6 +16,8 @@
 
 #include <config.h>
 
+#include <libpspp/assertion.h>
+#include <math/covariance.h>
 #include <math/design-matrix.h>
 #include <gsl/gsl_matrix.h>
 #include <data/casegrouper.h>
@@ -31,6 +33,7 @@
 #include <output/table.h>
 #include <libpspp/message.h>
 #include <data/format.h>
+#include <math/moments.h>
 
 #include <math.h>
 #include "xalloc.h"
 #define _(msgid) gettext (msgid)
 #define N_(msgid) msgid
 
-/* Returns the correlation matrix corresponding to the covariance
-matrix COV.  The return value must be freed with gsl_matrix_free
-when no longer required.
-*/
-static gsl_matrix *
-covariance_to_correlation (const gsl_matrix *cov)
-{
-  size_t r, c;
-  gsl_matrix *corr = gsl_matrix_alloc (cov->size1, cov->size2);
-
-  for (r = 0 ; r < cov->size1; ++r)
-    {
-      for (c = 0 ; c < cov->size2 ; ++c)
-       {
-         double x = gsl_matrix_get (cov, r, c);
-         x /= sqrt (gsl_matrix_get (cov, r, r)
-           * gsl_matrix_get (cov, c, c) );
-         gsl_matrix_set (corr, r, c, x);
-       }
-    }
-
-  return corr;
-}
 
 static double
 significance_of_correlation (double rho, double w)
@@ -97,6 +77,13 @@ enum corr_missing_type
     CORR_LISTWISE        /* Discard entire case if any variable is missing. */
   };
 
+enum stats_opts
+  {
+    STATS_DESCRIPTIVES = 0x01,
+    STATS_XPROD = 0x02,
+    STATS_ALL = STATS_XPROD | STATS_DESCRIPTIVES
+  };
+
 struct corr_opts
 {
   enum corr_missing_type missing_type;
@@ -104,14 +91,91 @@ struct corr_opts
 
   bool sig;   /* Flag significant values or not */
   int tails;  /* Report significance with how many tails ? */
+  enum stats_opts statistics;
 
   const struct variable *wv;  /* The weight variable (if any) */
 };
 
 
+static void
+output_descriptives (const struct corr *corr, const gsl_matrix *means,
+                    const gsl_matrix *vars, const gsl_matrix *ns)
+{
+  const int nr = corr->n_vars_total + 1;
+  const int nc = 4;
+  int c, r;
+
+  const int heading_columns = 1;
+  const int heading_rows = 1;
+
+  struct tab_table *t = tab_create (nc, nr, 0);
+  tab_title (t, _("Descriptive Statistics"));
+  tab_dim (t, tab_natural_dimensions, NULL);
+
+  tab_headers (t, heading_columns, 0, heading_rows, 0);
+
+  /* Outline the box */
+  tab_box (t,
+          TAL_2, TAL_2,
+          -1, -1,
+          0, 0,
+          nc - 1, nr - 1);
+
+  /* Vertical lines */
+  tab_box (t,
+          -1, -1,
+          -1, TAL_1,
+          heading_columns, 0,
+          nc - 1, nr - 1);
+
+  tab_vline (t, TAL_2, heading_columns, 0, nr - 1);
+  tab_hline (t, TAL_1, 0, nc - 1, heading_rows);
+
+  tab_text (t, 1, 0, TAB_CENTER | TAT_TITLE, _("Mean"));
+  tab_text (t, 2, 0, TAB_CENTER | TAT_TITLE, _("Std. Deviation"));
+  tab_text (t, 3, 0, TAB_CENTER | TAT_TITLE, _("N"));
+
+  for (r = 0 ; r < corr->n_vars_total ; ++r)
+    {
+      const struct variable *v = corr->vars[r];
+      tab_text (t, 0, r + heading_rows, TAB_LEFT | TAT_TITLE, var_to_string (v));
+
+      for (c = 1 ; c < nc ; ++c)
+       {
+         double x ;
+         double n;
+         switch (c)
+           {
+           case 1:
+             x = gsl_matrix_get (means, r, 0);
+             break;
+           case 2:
+             x = gsl_matrix_get (vars, r, 0);
+
+             /* Here we want to display the non-biased estimator */
+             n = gsl_matrix_get (ns, r, 0);
+             x *= n / (n -1);
+
+             x = sqrt (x);
+             break;
+           case 3:
+             x = gsl_matrix_get (ns, r, 0);
+             break;
+           default: 
+             NOT_REACHED ();
+           };
+         
+         tab_double (t, c, r + heading_rows, 0, x, NULL);
+       }
+    }
+
+  tab_submit (t);
+}
+
 static void
 output_correlation (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
-                   const gsl_matrix *cm, const gsl_matrix *samples)
+                   const gsl_matrix *cm, const gsl_matrix *samples,
+                   const gsl_matrix *cv)
 {
   int r, c;
   struct tab_table *t;
@@ -125,7 +189,10 @@ output_correlation (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
   const int heading_columns = 2;
   const int heading_rows = 1;
 
-  const int rows_per_variable = opts->missing_type == CORR_LISTWISE ? 2 : 3;
+  int rows_per_variable = opts->missing_type == CORR_LISTWISE ? 2 : 3;
+
+  if (opts->statistics & STATS_XPROD)
+    rows_per_variable += 2;
 
   /* Two header columns */
   nc += heading_columns;
@@ -167,8 +234,16 @@ output_correlation (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
       tab_text (t, 1, 1 + r * rows_per_variable, TAB_LEFT | TAT_TITLE, _("Pearson Correlation"));
       tab_text (t, 1, 2 + r * rows_per_variable, TAB_LEFT | TAT_TITLE, 
                (opts->tails == 2) ? _("Sig. (2-tailed)") : _("Sig. (1-tailed)"));
+
+      if (opts->statistics & STATS_XPROD)
+       {
+         tab_text (t, 1, 3 + r * rows_per_variable, TAB_LEFT | TAT_TITLE, _("Cross-products"));
+         tab_text (t, 1, 4 + r * rows_per_variable, TAB_LEFT | TAT_TITLE, _("Covariance"));
+       }
+
       if ( opts->missing_type != CORR_LISTWISE )
-       tab_text (t, 1, 3 + r * rows_per_variable, TAB_LEFT | TAT_TITLE, _("N"));
+       tab_text (t, 1, rows_per_variable + r * rows_per_variable, TAB_LEFT | TAT_TITLE, _("N"));
+
       tab_hline (t, TAL_1, 0, nc - 1, r * rows_per_variable + 1);
     }
 
@@ -184,13 +259,13 @@ output_correlation (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
       for (c = 0 ; c < matrix_cols ; ++c)
        {
          unsigned char flags = 0; 
-         int col_index = corr->n_vars_total - corr->n_vars1 + c;
+         const int col_index = corr->n_vars_total - corr->n_vars1 + 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);
 
          if ( opts->missing_type != CORR_LISTWISE )
-           tab_double (t, c + heading_columns, row + 2, 0, w, wfmt);
+           tab_double (t, c + heading_columns, row + rows_per_variable - 1, 0, w, wfmt);
 
          if ( c != r)
            tab_double (t, c + heading_columns, row + 1, 0,  sig, NULL);
@@ -199,34 +274,90 @@ output_correlation (const struct corr *corr, const struct corr_opts *opts,
            flags = TAB_EMPH;
          
          tab_double (t, c + heading_columns, row, flags, pearson, NULL);
+
+         if (opts->statistics & STATS_XPROD)
+           {
+             double cov = gsl_matrix_get (cv, r, col_index);
+             const double xprod_dev = cov * w;
+             cov *= w / (w - 1.0);
+
+             tab_double (t, c + heading_columns, row + 2, 0, xprod_dev, NULL);
+             tab_double (t, c + heading_columns, row + 3, 0, cov, NULL);
+           }
        }
     }
 
   tab_submit (t);
 }
 
+
+static gsl_matrix *
+correlation_from_covariance (const gsl_matrix *cv, const gsl_matrix *v)
+{
+  size_t i, j;
+  gsl_matrix *corr = gsl_matrix_calloc (cv->size1, cv->size2);
+  
+  for (i = 0 ; i < cv->size1; ++i)
+    {
+      for (j = 0 ; j < cv->size2; ++j)
+       {
+         double rho = gsl_matrix_get (cv, i, j);
+         
+         rho /= sqrt (gsl_matrix_get (v, i, j))
+           * 
+           sqrt (gsl_matrix_get (v, j, i));
+         
+         gsl_matrix_set (corr, i, j, rho);
+       }
+    }
+  
+  return corr;
+}
+
+
+
+
 static void
 run_corr (struct casereader *r, const struct corr_opts *opts, const struct corr *corr)
 {
   struct ccase *c;
-  const struct design_matrix *cov_matrix;
-  const gsl_matrix *samples_matrix;
+  const gsl_matrix *var_matrix,  *samples_matrix, *mean_matrix;
+  const gsl_matrix *cov_matrix;
+  gsl_matrix *corr_matrix;
+  struct covariance *cov = covariance_create (corr->n_vars_total, corr->vars,
+                                             opts->wv, opts->exclude);
 
   for ( ; (c = casereader_read (r) ); case_unref (c))
     {
-
+      covariance_accumulate (cov, c);
     }
 
+  cov_matrix = covariance_calculate (cov);
+
+  samples_matrix = covariance_moments (cov, MOMENT_NONE);
+  var_matrix = covariance_moments (cov, MOMENT_VARIANCE);
+  mean_matrix = covariance_moments (cov, MOMENT_MEAN);
+
+  corr_matrix = correlation_from_covariance (cov_matrix, var_matrix);
+
+  if ( opts->statistics & STATS_DESCRIPTIVES) 
+    output_descriptives (corr, mean_matrix, var_matrix, samples_matrix);
 
   output_correlation (corr, opts,
-                     covariance_to_correlation (cov_matrix->m),
-                     samples_matrix );
+                     corr_matrix,
+                     samples_matrix,
+                     cov_matrix);
+
+  covariance_destroy (cov);
+  gsl_matrix_free (corr_matrix);
 }
 
 int
 cmd_correlation (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
 {
+  int i;
   int n_all_vars = 0; /* Total number of variables involved in this command */
+  const struct variable **all_vars ;
   const struct dictionary *dict = dataset_dict (ds);
   bool ok = true;
 
@@ -242,6 +373,7 @@ cmd_correlation (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
   opts.tails = 2;
   opts.sig = false;
   opts.exclude = MV_ANY;
+  opts.statistics = 0;
 
   /* Parse CORRELATIONS. */
   while (lex_token (lexer) != '.')
@@ -288,6 +420,26 @@ cmd_correlation (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
                  goto error;
                }
 
+              lex_match (lexer, ',');
+           }
+       }
+      else if (lex_match_id (lexer, "STATISTICS"))
+       {
+         lex_match (lexer, '=');
+          while (lex_token (lexer) != '.' && lex_token (lexer) != '/')
+           {
+             if ( lex_match_id (lexer, "DESCRIPTIVES"))
+               opts.statistics = STATS_DESCRIPTIVES;
+             else if (lex_match_id (lexer, "XPROD"))
+               opts.statistics = STATS_XPROD;
+             else if (lex_match_id (lexer, "ALL"))
+               opts.statistics = STATS_ALL;
+             else 
+               {
+                 lex_error (lexer, NULL);
+                 goto error;
+               }
+
               lex_match (lexer, ',');
            }
        }
@@ -336,8 +488,7 @@ cmd_correlation (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
     }
 
 
-  const struct variable **all_vars = xmalloc (sizeof (*all_vars) * n_all_vars);
-  int i;
+  all_vars = xmalloc (sizeof (*all_vars) * n_all_vars);
 
   {
     /* FIXME:  Using a hash here would make more sense */
@@ -365,6 +516,7 @@ cmd_correlation (struct lexer *lexer, struct dataset *ds)
            r = casereader_create_filter_missing (r, all_vars, n_all_vars,
                                                  opts.exclude, NULL, NULL);
 
+
          run_corr (r, &opts,  &corr[i]);
          casereader_destroy (r);
        }