output: Introduce pivot tables.
[pspp] / src / math / categoricals.c
index 586037b585c3a7d91aabf94da12e61a35d0ad8dc..30c4c567ce607bc1baaeaceeab599c86ba2fd1f5 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* PSPP - a program for statistical analysis.
-   Copyright (C) 2009, 2010, 2011, 2012 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2009, 2010, 2011, 2012, 2014 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
@@ -19,6 +19,7 @@
 #include "math/categoricals.h"
 #include "math/interaction.h"
 
+#include <float.h>
 #include <stdio.h>
 
 #include "data/case.h"
 
 #define CATEGORICALS_DEBUG 0
 
-#define EFFECTS_CODING 1
-
 struct value_node
 {
   struct hmap_node node;      /* Node in hash map. */
-
   union value val;            /* The value */
-
   int index;                  /* A zero based unique index for this value */
 };
 
-struct interaction_value
-{
-  struct hmap_node node;      /* Node in hash map */
-
-  struct ccase *ccase;        /* A case (probably the first in the dataset) which matches this value */
-
-  double cc;        /* Total of the weights of cases matching this interaction */
-
-  void *user_data;            /* A pointer to data which the caller can store stuff */
-};
-
 static struct value_node *
-lookup_value (const struct hmap *map, const union value *val, unsigned int hash, int width)
+lookup_value (const struct hmap *map, const union value *val,
+              unsigned int hash, int width)
 {
-  struct value_node *vn = NULL;
+  struct value_node *vn;
   HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (vn, struct value_node, node, hash, map)
-    {
-      if (value_equal (&vn->val, val, width))
-       break;
-    }
-  
-  return vn;
+    if (value_equal (&vn->val, val, width))
+      return vn;
+  return NULL;
 }
 
+/* A variable used in a categoricals object.  */
 struct variable_node
+  {
+    struct hmap_node node;      /* In struct categorical's 'varmap'. */
+    const struct variable *var; /* The variable. */
+    struct hmap valmap;         /* Contains "struct value_node"s. */
+    union value *values;        /* Values in valmap, as a sorted array. */
+  };
+
+static int
+compare_value_node_3way (const void *vn1_, const void *vn2_, const void *aux)
 {
-  struct hmap_node node;      /* Node in hash map. */
-  const struct variable *var; /* The variable */
+  const struct value_node *const *vn1p = vn1_;
+  const struct value_node *const *vn2p = vn2_;
 
-  struct hmap valmap;         /* A map of value nodes */
-  int n_vals;                 /* Number of values for this variable */
-};
+  const struct variable_node *vn = aux;
+
+  return value_compare_3way (&(*vn1p)->val, &(*vn2p)->val,
+                             var_get_width (vn->var));
+}
 
 static struct variable_node *
-lookup_variable (const struct hmap *map, const struct variable *var, unsigned int hash)
+lookup_variable (const struct hmap *map, const struct variable *var)
 {
-  struct variable_node *vn = NULL;
-  HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (vn, struct variable_node, node, hash, map)
-    {
-      if (vn->var == var)
-       break;
-      
-      fprintf (stderr, "Warning: Hash table collision\n");
-    }
-  
-  return vn;
+  struct variable_node *vn;
+  HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (vn, struct variable_node, node,
+                           hash_pointer (var, 0), map)
+    if (vn->var == var)
+      return vn;
+  return NULL;
 }
 
-
 struct interact_params
 {
-  /* A map indexed by a interaction_value */
-  struct hmap ivmap;
-
+  /* The interaction, and an array with iact->n_vars elements such that
+     varnodes[x] points to the variable_node for iact->vars[x]. */
   const struct interaction *iact;
+  struct variable_node **varnodes;
+
+  /* An example of each interaction that appears in the data, like a frequency
+     table for 'iact'.  By construction, the number of elements must be less
+     than or equal to 'n_cats'.
 
-  int base_subscript_short;
-  int base_subscript_long;
+     categoricals_update() updates 'ivmap' case-by-case, then
+     categoricals_done() dumps 'ivmap' into 'ivs' and sorts it. */
+  struct hmap ivmap;            /* Contains "struct interaction_value"s. */
+  struct interaction_value **ivs;
 
-  /* The number of distinct values of this interaction */
+  int base_df;
+  int base_cats;
+
+  /* Product of hmap_count(&varnodes[*]->valmap), that is, the maximum number
+     of distinct values of this interaction. */
   int n_cats;
 
-  /* An array of integers df_n * df_{n-1} * df_{n-2} ...
-     These are the products of the degrees of freedom for the current 
-     variable and all preceeding variables */
-  int *df_prod; 
+  /* Product of degrees of freedom of all the variables. */
+  int df_prod;
 
   double *enc_sum;
 
-  /* A map of interaction_values indexed by subscript */
-  struct interaction_value **reverse_interaction_value_map;
-
+  /* Sum of ivs[*]->cc. */
   double cc;
 };
 
+struct interaction_value
+  {
+    struct hmap_node node;    /* In struct interact_params's ivmap. */
+    struct ccase *ccase;      /* A case representative of the interaction. */
+    double cc;                /* Total weight of cases for this interaction. */
+    void *user_data;
+  };
 
-/* Comparison function to sort the reverse_value_map in ascending order */
 static int
-compare_interaction_value_3way (const void *vn1_, const void *vn2_, const void *aux)
+compare_interaction_value_3way (const void *vn1_, const void *vn2_,
+                                const void *aux)
 {
   const struct interaction_value *const *vn1p = vn1_;
   const struct interaction_value *const *vn2p = vn2_;
@@ -138,45 +142,58 @@ struct categoricals
   /* The weight variable */
   const struct variable *wv;
 
-  /* An array of interact_params */
-  struct interact_params *iap;
-
-  /* Map whose members are the union of the variables which comprise IAP */
-  struct hmap varmap;
-
-  /* The size of IAP. (ie, the number of interactions involved.) */
+  struct interact_params *iap;  /* Interaction parameters. */
   size_t n_iap;
 
-  /* The number of categorical variables which contain entries.
-     In the absence of missing values, this will be equal to N_IAP */
-  size_t n_vars;
-
-  size_t df_sum;
+  /* Contains a "struct variable_node" for each variable in 'iap'. */
+  struct hmap varmap;
 
   /* A map to enable the lookup of variables indexed by subscript.
      This map considers only the N - 1 of the N variables.
   */
-  int *reverse_variable_map_short;
-
-  /* Like the above, but uses all N variables */
-  int *reverse_variable_map_long;
+  int *df_to_iact; /* 'df_sum' elements. */
+  size_t df_sum;
 
+  /* Like the above, but uses all N variables. */
+  int *cat_to_iact; /* 'n_cats_total' elements. */
   size_t n_cats_total;
 
   struct pool *pool;
 
-  /* Missing values in the dependent varirable to be excluded */
-  enum mv_class dep_excl;
-
   /* Missing values in the factor variables to be excluded */
   enum mv_class fctr_excl;
 
   const void *aux1;
   void *aux2;
 
+  bool sane;
+
   const struct payload *payload;
 };
 
+
+bool
+categoricals_isbalanced (const struct categoricals *cat)
+{
+  for (int i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
+    {
+      int v;
+      const struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
+
+      double oval = -1.0;
+      for (v = 0; v < hmap_count (&iap->ivmap); ++v)
+        {
+          const struct interaction_value *iv = iap->ivs[v];
+          if (oval == -1.0)
+            oval = iv->cc;
+          if (oval != iv->cc)
+            return false;
+        }
+    }
+  return true;
+}
+
+
 static void
 categoricals_dump (const struct categoricals *cat)
 {
@@ -184,91 +201,88 @@ categoricals_dump (const struct categoricals *cat)
     {
       int i;
 
-      printf ("Reverse Variable Map (short):\n");
+      printf ("df to interaction map:\n");
       for (i = 0; i < cat->df_sum; ++i)
-       {
-         printf (" %d", cat->reverse_variable_map_short[i]);
-       }
+        printf (" %d", cat->df_to_iact[i]);
       printf ("\n");
 
-      printf ("Reverse Variable Map (long):\n");
+      printf ("Category to interaction map:\n");
       for (i = 0; i < cat->n_cats_total; ++i)
-       {
-         printf (" %d", cat->reverse_variable_map_long[i]);
-       }
+        printf (" %d", cat->cat_to_iact[i]);
       printf ("\n");
 
-
-      printf ("Number of interactions %d\n", cat->n_iap);
+      printf ("Number of interactions %zu\n", cat->n_iap);
       for (i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
-       {
-         int v;
-         struct string str;
-         const struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
-         const struct interaction *iact = iap->iact;
-
-         ds_init_empty (&str);
-         interaction_to_string (iact, &str);
-
-         printf ("\nInteraction: %s (n: %d); ", ds_cstr (&str), iap->n_cats);
-         ds_destroy (&str);
-         printf ("Base subscript: %d\n", iap->base_subscript_short);
-
-         printf ("\t(");
-         for (v = 0; v < hmap_count (&iap->ivmap); ++v)
-           {
-             int vv;
-             const struct interaction_value *iv = iap->reverse_interaction_value_map[v];
-         
-             if (v > 0)  printf ("   ");
-             printf ("{");
-             for (vv = 0; vv < iact->n_vars; ++vv)
-               {
-                 const struct variable *var = iact->vars[vv];
-                 const union value *val = case_data (iv->ccase, var);
-             
-                 printf ("%g", val->f);
-                 if (vv < iact->n_vars - 1)
-                   printf (", ");
-               }
-             printf ("}");
-           }
-         printf (")\n");
-       }
+        {
+          int v;
+          struct string str;
+          const struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
+          const struct interaction *iact = iap->iact;
+
+          ds_init_empty (&str);
+          interaction_to_string (iact, &str);
+
+          printf ("\nInteraction: \"%s\" (number of categories: %d); ", ds_cstr (&str), iap->n_cats);
+          ds_destroy (&str);
+          printf ("Base index (df/categories): %d/%d\n", iap->base_df, iap->base_cats);
+
+          printf ("\t(");
+          for (v = 0; v < hmap_count (&iap->ivmap); ++v)
+            {
+              int vv;
+              const struct interaction_value *iv = iap->ivs[v];
+
+              if (v > 0)  printf ("   ");
+              printf ("{");
+              for (vv = 0; vv < iact->n_vars; ++vv)
+                {
+                  const struct variable *var = iact->vars[vv];
+                  const union value *val = case_data (iv->ccase, var);
+                  struct variable_node *vn = iap->varnodes[vv];
+                  const int width = var_get_width (var);
+                  unsigned int valhash = value_hash (val, width, 0);
+                  struct value_node *valn = lookup_value (&vn->valmap, val, valhash, width);
+
+                  assert (vn->var == var);
+
+                  printf ("%.*g(%d)", DBL_DIG + 1, val->f, valn->index);
+                  if (vv < iact->n_vars - 1)
+                    printf (", ");
+                }
+              printf ("}");
+            }
+          printf (")\n");
+        }
     }
 }
 
 void
 categoricals_destroy (struct categoricals *cat)
 {
-  struct variable_node *vn = NULL;
-  int i;
-  if (NULL == cat)
+  if (!cat)
     return;
-  for (i = 0; i < cat->n_iap; ++i)
+
+  for (int i = 0; i < cat->n_iap; ++i)
     {
-      struct interaction_value *iv = NULL;
-      /* Interate over each interaction value, and unref any cases that we reffed */
+      /* Unref any cases that we reffed. */
+      struct interaction_value *iv;
       HMAP_FOR_EACH (iv, struct interaction_value, node, &cat->iap[i].ivmap)
-       {
-#if 0
-         if (cat->payload)
-           cat->payload->destroy (cat->aux1, iv->user_data);
-#endif
-         case_unref (iv->ccase);
-       }
+        {
+          if (cat->payload && cat->payload->destroy)
+            cat->payload->destroy (cat->aux1, cat->aux2, iv->user_data);
+          case_unref (iv->ccase);
+        }
 
       free (cat->iap[i].enc_sum);
-      free (cat->iap[i].df_prod);
       hmap_destroy (&cat->iap[i].ivmap);
-      interaction_destroy (cat->iap[i].iact);
     }
 
-  /* Interate over each variable and delete its value map */
+  /* Interate over each variable and delete its value map.
+
+     The values themselves are part of the pool. */
+  struct variable_node *vn;
   HMAP_FOR_EACH (vn, struct variable_node, node, &cat->varmap)
-    {
-      hmap_destroy (&vn->valmap);
-    }
+    hmap_destroy (&vn->valmap);
 
   hmap_destroy (&cat->varmap);
 
@@ -277,88 +291,86 @@ categoricals_destroy (struct categoricals *cat)
   free (cat);
 }
 
-
-
 static struct interaction_value *
-lookup_case (const struct hmap *map, const struct interaction *iact, const struct ccase *c)
+lookup_case (const struct hmap *map, const struct interaction *iact,
+             const struct ccase *c)
 {
-  struct interaction_value *iv = NULL;
   size_t hash = interaction_case_hash (iact, c, 0);
-
+  struct interaction_value *iv;
   HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (iv, struct interaction_value, node, hash, map)
-    {
-      if (interaction_case_equal (iact, c, iv->ccase))
-       break;
-
-      fprintf (stderr, "Warning: Hash table collision\n");
-    }
+    if (interaction_case_equal (iact, c, iv->ccase))
+      return iv;
+  return NULL;
+}
 
-  return iv;
+/* Returns true iff CAT is sane, that is, if it is complete and has at least
+   one value. */
+bool
+categoricals_sane (const struct categoricals *cat)
+{
+  return cat->sane;
 }
 
+/* Creates and returns a new categoricals object whose variables come from the
+   N_INTER interactions objects in the array starting at INTER.  (The INTER
+   objects must outlive the categoricals object because it uses them
+   internally.)
 
+   FCTR_EXCL determines which cases are listwise ignored by
+   categoricals_update(). */
 struct categoricals *
-categoricals_create (struct interaction *const*inter, size_t n_inter,
-                    const struct variable *wv, enum mv_class dep_excl, enum mv_class fctr_excl)
+categoricals_create (struct interaction *const *inter, size_t n_inter,
+                     const struct variable *wv, enum mv_class fctr_excl)
 {
-  size_t i;
-  struct categoricals *cat = xmalloc (sizeof *cat);
-  
+  struct categoricals *cat = xzalloc (sizeof *cat);
+  cat->iap = pool_calloc (cat->pool, n_inter, sizeof *cat->iap);
   cat->n_iap = n_inter;
   cat->wv = wv;
-  cat->n_cats_total = 0;
-  cat->n_vars = 0;
-  cat->reverse_variable_map_short = NULL;
-  cat->reverse_variable_map_long = NULL;
   cat->pool = pool_create ();
-  cat->dep_excl = dep_excl;
   cat->fctr_excl = fctr_excl;
-  cat->payload = NULL;
-  cat->aux2 = NULL;
-
-  cat->iap = pool_calloc (cat->pool, cat->n_iap, sizeof *cat->iap);
 
   hmap_init (&cat->varmap);
-  for (i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
+  for (size_t i = 0; i < cat->n_iap; ++i)
     {
-      int v;
-      hmap_init (&cat->iap[i].ivmap);
-      cat->iap[i].iact = inter[i];
-      cat->iap[i].cc = 0.0;
-      for (v = 0; v < inter[i]->n_vars; ++v)
-       {
-         const struct variable *var = inter[i]->vars[v];
-         unsigned int hash = hash_pointer (var, 0);
-         struct variable_node *vn = lookup_variable (&cat->varmap, var, hash);
-         if (vn == NULL)
-           {
-             vn = pool_malloc (cat->pool, sizeof *vn);
-             vn->var = var;
-             vn->n_vals = 0;
-             hmap_init (&vn->valmap);
-
-             hmap_insert (&cat->varmap, &vn->node,  hash);
-           }
-       }
+      struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
+      hmap_init (&iap->ivmap);
+      iap->iact = inter[i];
+      iap->cc = 0.0;
+      iap->varnodes = pool_nmalloc (cat->pool, iap->iact->n_vars,
+                                    sizeof *iap->varnodes);
+      for (size_t v = 0; v < inter[i]->n_vars; ++v)
+        {
+          const struct variable *var = inter[i]->vars[v];
+          struct variable_node *vn = lookup_variable (&cat->varmap, var);
+          if (!vn)
+            {
+              vn = pool_malloc (cat->pool, sizeof *vn);
+              vn->var = var;
+              vn->values = NULL;
+              hmap_init (&vn->valmap);
+              hmap_insert (&cat->varmap, &vn->node, hash_pointer (var, 0));
+            }
+          iap->varnodes[v] = vn;
+        }
     }
 
   return cat;
 }
 
-
-
 void
 categoricals_update (struct categoricals *cat, const struct ccase *c)
 {
-  int i;
-  struct variable_node *vn = NULL;
-  const double weight = cat->wv ? case_data (c, cat->wv)->f : 1.0;
+  if (!cat)
+    return;
+  assert (!cat->df_to_iact);
+  assert (!cat->cat_to_iact);
 
-  assert (NULL == cat->reverse_variable_map_short);
-  assert (NULL == cat->reverse_variable_map_long);
+  double weight;
+  weight = cat->wv ? case_data (c, cat->wv)->f : 1.0;
+  weight = var_force_valid_weight (cat->wv, weight, NULL);
 
-  /* Interate over each variable, and add the value of that variable
-     to the appropriate map, if it's not already present. */
+  /* Update the frequency table for each variable. */
+  struct variable_node *vn;
   HMAP_FOR_EACH (vn, struct variable_node, node, &cat->varmap)
     {
       const int width = var_get_width (vn->var);
@@ -367,397 +379,387 @@ categoricals_update (struct categoricals *cat, const struct ccase *c)
 
       struct value_node *valn = lookup_value (&vn->valmap, val, hash, width);
       if (valn == NULL)
-       {
-         valn = pool_malloc (cat->pool, sizeof *valn);
-         valn->index = vn->n_vals++;
-         value_init (&valn->val, width);
-         value_copy (&valn->val, val, width);
-         hmap_insert (&vn->valmap, &valn->node, hash);
-       }
-    }    
-  
-  for (i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
-    {
-      const struct interaction *iact = cat->iap[i].iact;
-
-      size_t hash;
-      struct interaction_value *node;
-
-      if ( interaction_case_is_missing (iact, c, cat->fctr_excl))
-       continue;
-
-      hash = interaction_case_hash (iact, c, 0);
-      node = lookup_case (&cat->iap[i].ivmap, iact, c);
-
-      if ( NULL == node)
-       {
-         node = pool_malloc (cat->pool, sizeof *node);
-
-         node->ccase = case_ref (c);
-         node->cc = weight;
-
-         hmap_insert (&cat->iap[i].ivmap, &node->node, hash);
+        {
+          valn = pool_malloc (cat->pool, sizeof *valn);
+          valn->index = -1;
+          value_init (&valn->val, width);
+          value_copy (&valn->val, val, width);
+          hmap_insert (&vn->valmap, &valn->node, hash);
+        }
+    }
 
-         if (cat->payload) 
-           {
-             node->user_data = cat->payload->create (cat->aux1, cat->aux2);
-           }
-       }
+  /* Update the frequency table for full interactions. */
+  for (int i = 0; i < cat->n_iap; ++i)
+    {
+      struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
+      const struct interaction *iact = iap->iact;
+      if (interaction_case_is_missing (iact, c, cat->fctr_excl))
+        continue;
+
+      unsigned int hash = interaction_case_hash (iact, c, 0);
+      struct interaction_value *node = lookup_case (&iap->ivmap, iact, c);
+      if (!node)
+        {
+          node = pool_malloc (cat->pool, sizeof *node);
+          node->ccase = case_ref (c);
+          node->cc = weight;
+
+          hmap_insert (&iap->ivmap, &node->node, hash);
+
+          if (cat->payload)
+            node->user_data = cat->payload->create (cat->aux1, cat->aux2);
+        }
       else
-       {
-         node->cc += weight;
-       }
-      cat->iap[i].cc += weight;
+        node->cc += weight;
+      iap->cc += weight;
 
       if (cat->payload)
-       {
-         double weight = cat->wv ? case_data (c, cat->wv)->f : 1.0;
-         cat->payload->update (cat->aux1, cat->aux2, node->user_data, c, weight);
-       }
-
+        cat->payload->update (cat->aux1, cat->aux2, node->user_data, c,
+                              weight);
     }
 }
 
-/* Return the number of categories (distinct values) for interction N */
+/* Return the number of categories (distinct values) for interaction IDX in
+   CAT. */
 size_t
-categoricals_n_count (const struct categoricals *cat, size_t n)
+categoricals_n_count (const struct categoricals *cat, size_t idx)
 {
-  return hmap_count (&cat->iap[n].ivmap);
+  return hmap_count (&cat->iap[idx].ivmap);
 }
 
-
+/* Return the total number of categories across all interactions in CAT. */
 size_t
-categoricals_df (const struct categoricals *cat, size_t n)
+categoricals_n_total (const struct categoricals *cat)
 {
-  const struct interact_params *iap = &cat->iap[n];
-  return iap->df_prod[iap->iact->n_vars - 1];
+  return categoricals_is_complete (cat) ? cat->n_cats_total : 0;
 }
 
-
-/* Return the total number of categories */
+/* Returns the number of degrees of freedom for interaction IDX within CAT. */
 size_t
-categoricals_n_total (const struct categoricals *cat)
+categoricals_df (const struct categoricals *cat, size_t idx)
 {
-  if (!categoricals_is_complete (cat))
-    return 0;
-
-  return cat->n_cats_total;
+  const struct interact_params *iap = &cat->iap[idx];
+  return iap->df_prod;
 }
 
+/* Returns the total degrees of freedom for CAT. */
 size_t
 categoricals_df_total (const struct categoricals *cat)
 {
-  return cat->df_sum;
+  return cat ? cat->df_sum : 0;
 }
 
+/* Returns true iff categoricals_done() has been called for CAT. */
 bool
 categoricals_is_complete (const struct categoricals *cat)
 {
-  return (NULL != cat->reverse_variable_map_short);
+  return cat->df_to_iact != NULL;
 }
 
-
-/* This function must be called *before* any call to categoricals_get_*_by subscript and
- *after* all calls to categoricals_update */
-bool
+/* This function must be called (once) before any call to the *_by_subscript or
+  *_by_category functions, but AFTER any calls to categoricals_update.  If this
+  function returns false, then no calls to _by_subscript or *_by_category are
+  allowed. */
+void
 categoricals_done (const struct categoricals *cat_)
 {
-  /* Implementation Note: Whilst this function is O(n) in cat->n_cats_total, in most
-     uses it will be more efficient that using a tree based structure, since it
-     is called only once, and means that subsequent lookups will be O(1).
-
-     1 call of O(n) + 10^9 calls of O(1) is better than 10^9 calls of O(log n).
-  */
   struct categoricals *cat = CONST_CAST (struct categoricals *, cat_);
-  int v;
-  int i;
-  int idx_short = 0;
-  int idx_long = 0;
-  cat->df_sum = 0;
-  cat->n_cats_total = 0;
+  if (!cat || categoricals_is_complete (cat))
+    return;
 
-  /* Calculate the degrees of freedom, and the number of categories */
-  for (i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
+  /* Assign 'index' to each variables' value_nodes, counting up from 0 in
+     ascending order by value. */
+  struct variable_node *vn;
+  HMAP_FOR_EACH (vn, struct variable_node, node, &cat->varmap)
     {
-      int df = 1;
-      const struct interaction *iact = cat->iap[i].iact;
-
-      cat->iap[i].df_prod = iact->n_vars ? xcalloc (iact->n_vars, sizeof (int)) : NULL;
-
-      cat->iap[i].n_cats = 1;
-      
-      for (v = 0 ; v < iact->n_vars; ++v)
-       {
-         const struct variable *var = iact->vars[v];
-
-         struct variable_node *vn = lookup_variable (&cat->varmap, var, hash_pointer (var, 0));
-
-         if  (hmap_count (&vn->valmap) == 0)
-           return false;
+      size_t n_vals = hmap_count (&vn->valmap);
+      if (!n_vals)
+        {
+          cat->sane = false;
+          return;
+        }
+
+      struct value_node **nodes = xcalloc (sizeof *nodes, n_vals);
+      int x = 0;
+      struct value_node *valnd;
+      HMAP_FOR_EACH (valnd, struct value_node, node, &vn->valmap)
+        nodes[x++] = valnd;
+      sort (nodes, n_vals, sizeof *nodes, compare_value_node_3way, vn);
+      for (x = 0; x < n_vals; ++x)
+        nodes[x]->index = x;
+      free (nodes);
+    }
 
-         cat->iap[i].df_prod[v] = df * (hmap_count (&vn->valmap) - 1);
-         df = cat->iap[i].df_prod[v];
+  /* Calculate the degrees of freedom, and the number of categories. */
+  cat->df_sum = 0;
+  cat->n_cats_total = 0;
+  for (int i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
+    {
+      struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
+      const struct interaction *iact = iap->iact;
 
-         cat->iap[i].n_cats *= hmap_count (&vn->valmap);
-       }
+      iap->df_prod = 1;
+      iap->n_cats = 1;
+      for (int v = 0 ; v < iact->n_vars; ++v)
+        {
+          size_t n_vals = hmap_count (&iap->varnodes[v]->valmap);
 
-      assert (v == iact->n_vars);
-      if (v > 0)
-       cat->df_sum += cat->iap[i].df_prod [v - 1];
+          iap->df_prod *= n_vals - 1;
+          iap->n_cats *= n_vals;
+        }
 
-      cat->n_cats_total += cat->iap[i].n_cats;
+      if (iact->n_vars > 0)
+        cat->df_sum += iap->df_prod;
+      cat->n_cats_total += iap->n_cats;
     }
 
 
-  cat->reverse_variable_map_short = pool_calloc (cat->pool,
-                                                cat->df_sum,
-                                                sizeof *cat->reverse_variable_map_short);
+  cat->df_to_iact = pool_calloc (cat->pool, cat->df_sum,
+                                 sizeof *cat->df_to_iact);
 
-  cat->reverse_variable_map_long = pool_calloc (cat->pool,
-                                               cat->n_cats_total,
-                                               sizeof *cat->reverse_variable_map_long);
+  cat->cat_to_iact = pool_calloc (cat->pool, cat->n_cats_total,
+                                  sizeof *cat->cat_to_iact);
 
-  for (i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
+  int idx_df = 0;
+  int idx_cat = 0;
+  for (int i = 0; i < cat->n_iap; ++i)
     {
-      struct interaction_value *ivn = NULL;
-      int x = 0;
-      int ii;
       struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
 
-      iap->base_subscript_short = idx_short;
-      iap->base_subscript_long = idx_long;
-
-      iap->reverse_interaction_value_map = pool_calloc (cat->pool, iap->n_cats,
-                                                       sizeof *iap->reverse_interaction_value_map);
+      iap->base_df = idx_df;
+      iap->base_cats = idx_cat;
 
+      /* For some purposes (eg CONTRASTS in ONEWAY) the values need to be
+         sorted. */
+      iap->ivs = pool_nmalloc (cat->pool, hmap_count (&iap->ivmap),
+                               sizeof *iap->ivs);
+      int x = 0;
+      struct interaction_value *ivn;
       HMAP_FOR_EACH (ivn, struct interaction_value, node, &iap->ivmap)
-       {
-         iap->reverse_interaction_value_map[x++] = ivn;
-
-       }
-
-      assert (x <= iap->n_cats);
+        iap->ivs[x++] = ivn;
+      sort (iap->ivs, x, sizeof *iap->ivs,
+            compare_interaction_value_3way, iap);
 
-      /* For some purposes (eg CONTRASTS in ONEWAY) the values need to be sorted */
-      sort (iap->reverse_interaction_value_map, x, sizeof (*iap->reverse_interaction_value_map),
-           compare_interaction_value_3way, iap);
+      /* Populate the variable maps. */
+      if (iap->iact->n_vars)
+        for (int j = 0; j < iap->df_prod; ++j)
+          cat->df_to_iact[idx_df++] = i;
 
-      /* Fill the remaining values with null */
-      for (ii = x ; ii < iap->n_cats; ++ii)
-       iap->reverse_interaction_value_map[ii] = NULL;
-
-      /* Populate the reverse variable maps. */
-      if (iap->df_prod)
-       {
-         for (ii = 0; ii < iap->df_prod [iap->iact->n_vars - 1]; ++ii)
-           cat->reverse_variable_map_short[idx_short++] = i;
-       }
-
-      for (ii = 0; ii < iap->n_cats; ++ii)
-       cat->reverse_variable_map_long[idx_long++] = i;
+      for (int j = 0; j < iap->n_cats; ++j)
+        cat->cat_to_iact[idx_cat++] = i;
     }
 
-  assert (cat->n_vars <= cat->n_iap);
-
   categoricals_dump (cat);
 
   /* Tally up the sums for all the encodings */
-  for (i = 0 ; i < cat->n_iap; ++i)
+  for (int i = 0; i < cat->n_iap; ++i)
     {
-      int x, y;
       struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
       const struct interaction *iact = iap->iact;
 
-      const int df = iap->df_prod ? iap->df_prod [iact->n_vars - 1] : 0;
-
-      iap->enc_sum = xcalloc (df, sizeof (*(iap->enc_sum)));
-
-      for (y = 0; y < hmap_count (&iap->ivmap); ++y)
-       {
-         struct interaction_value *iv = iap->reverse_interaction_value_map[y];
-         for (x = iap->base_subscript_short; x < iap->base_subscript_short + df ;++x)
-           {
-             const double bin = categoricals_get_code_for_case (cat, x, iv->ccase); \
-             iap->enc_sum [x - iap->base_subscript_short] += bin * iv->cc;
-           }
-         if (cat->payload && cat->payload->destroy)
-           cat->payload->destroy (cat->aux1, cat->aux2, iv->user_data);
-       }
+      const int df = iact->n_vars ? iap->df_prod : 0;
+
+      iap->enc_sum = xcalloc (df, sizeof *iap->enc_sum);
+
+      for (int y = 0; y < hmap_count (&iap->ivmap); ++y)
+        {
+          struct interaction_value *iv = iap->ivs[y];
+          for (int x = iap->base_df;
+               x < iap->base_df + df; ++x)
+            {
+              const double bin = categoricals_get_effects_code_for_case (
+                cat, x, iv->ccase);
+              iap->enc_sum[x - iap->base_df] += bin * iv->cc;
+            }
+          if (cat->payload && cat->payload->calculate)
+            cat->payload->calculate (cat->aux1, cat->aux2, iv->user_data);
+        }
     }
 
-  return true;
+  cat->sane = true;
 }
 
+union value *
+categoricals_get_var_values (const struct categoricals *cat,
+                             const struct variable *var, size_t *np)
+{
+  struct variable_node *vn = lookup_variable (&cat->varmap, var);
+  *np = hmap_count (&vn->valmap);
+  if (!vn->values)
+    {
+      vn->values = pool_nalloc (cat->pool, *np, sizeof *vn->values);
 
-static int
-reverse_variable_lookup_short (const struct categoricals *cat, int subscript)
+      struct value_node *valnd;
+      HMAP_FOR_EACH (valnd, struct value_node, node, &vn->valmap)
+        vn->values[valnd->index] = valnd->val;
+    }
+  return vn->values;
+}
+
+static struct interact_params *
+df_to_iap (const struct categoricals *cat, int subscript)
 {
-  assert (cat->reverse_variable_map_short);
   assert (subscript >= 0);
   assert (subscript < cat->df_sum);
 
-  return cat->reverse_variable_map_short[subscript];
+  return &cat->iap[cat->df_to_iact[subscript]];
 }
 
-static int
-reverse_variable_lookup_long (const struct categoricals *cat, int subscript)
+static struct interact_params *
+cat_index_to_iap (const struct categoricals *cat, int cat_index)
 {
-  assert (cat->reverse_variable_map_long);
-  assert (subscript >= 0);
-  assert (subscript < cat->n_cats_total);
+  assert (cat_index >= 0);
+  assert (cat_index < cat->n_cats_total);
 
-  return cat->reverse_variable_map_long[subscript];
+  return &cat->iap[cat->cat_to_iact[cat_index]];
 }
 
-
-/* Return the interaction corresponding to SUBSCRIPT */
+/* Return the interaction corresponding to SUBSCRIPT. */
 const struct interaction *
-categoricals_get_interaction_by_subscript (const struct categoricals *cat, int subscript)
+categoricals_get_interaction_by_subscript (const struct categoricals *cat,
+                                           int subscript)
 {
-  int index = reverse_variable_lookup_short (cat, subscript);
-
-  return cat->iap[index].iact;
+  return df_to_iap (cat, subscript)->iact;
 }
 
 double
-categoricals_get_weight_by_subscript (const struct categoricals *cat, int subscript)
+categoricals_get_weight_by_subscript (const struct categoricals *cat,
+                                      int subscript)
 {
-  int vindex = reverse_variable_lookup_short (cat, subscript);
-  const struct interact_params *vp = &cat->iap[vindex];
-
-  return vp->cc;
+  return df_to_iap (cat, subscript)->cc;
 }
 
 double
-categoricals_get_sum_by_subscript (const struct categoricals *cat, int subscript)
+categoricals_get_sum_by_subscript (const struct categoricals *cat,
+                                   int subscript)
 {
-  int vindex = reverse_variable_lookup_short (cat, subscript);
-  const struct interact_params *vp = &cat->iap[vindex];
-
-  return   vp->enc_sum[subscript - vp->base_subscript_short];
+  const struct interact_params *iap = df_to_iap (cat, subscript);
+  return iap->enc_sum[subscript - iap->base_df];
 }
 
+
 /* Returns unity if the value in case C at SUBSCRIPT is equal to the category
    for that subscript */
-double
+static double
 categoricals_get_code_for_case (const struct categoricals *cat, int subscript,
-                               const struct ccase *c)
+                                const struct ccase *c,
+                                bool effects_coding)
 {
-  const struct interaction *iact = categoricals_get_interaction_by_subscript (cat, subscript);
-
-  const int i = reverse_variable_lookup_short (cat, subscript);
+  const struct interaction *iact
+    = categoricals_get_interaction_by_subscript (cat, subscript);
 
-  const int base_index = cat->iap[i].base_subscript_short;
+  const struct interact_params *iap = df_to_iap (cat, subscript);
 
-  int v;
   double result = 1.0;
-
-  const struct interact_params *iap = &cat->iap[i];
-
-  double dfp = 1.0;
-  for (v = 0; v < iact->n_vars; ++v)
+  int dfp = 1;
+  for (int v = 0; v < iact->n_vars; ++v)
     {
       const struct variable *var = iact->vars[v];
 
       const union value *val = case_data (c, var);
       const int width = var_get_width (var);
-      const struct variable_node *vn = lookup_variable (&cat->varmap, var, hash_pointer (var, 0));
 
       const unsigned int hash = value_hash (val, width, 0);
-      const struct value_node *valn = lookup_value (&vn->valmap, val, hash, width);
-
-      double bin = 1.0;
+      const struct value_node *valn
+        = lookup_value (&iap->varnodes[v]->valmap, val, hash, width);
 
-      const double df = iap->df_prod[v] / dfp;
+      const int df = hmap_count (&iap->varnodes[v]->valmap) - 1;
+      const int dfpn = dfp * df;
 
-      /* Translate the subscript into an index for the individual variable */
-      const int index = ((subscript - base_index) % iap->df_prod[v] ) / dfp;
-      dfp = iap->df_prod [v];
-
-#if EFFECTS_CODING
-      if ( valn->index == df )
-       bin = -1.0;
-      else 
-#endif
-       if ( valn->index  != index )
-         bin = 0;
-    
-      result *= bin;
+      if (effects_coding && valn->index == df)
+        result = -result;
+      else
+        {
+          /* Translate subscript into an index for the individual variable. */
+          const int index = ((subscript - iap->base_df) % dfpn) / dfp;
+          if (valn->index != index)
+            return 0.0;
+        }
+      dfp = dfpn;
     }
 
   return result;
 }
 
 
-size_t
-categoricals_get_n_variables (const struct categoricals *cat)
+/* Returns unity if the value in case C at SUBSCRIPT is equal to the category
+   for that subscript. */
+double
+categoricals_get_dummy_code_for_case (const struct categoricals *cat,
+                                      int subscript, const struct ccase *c)
 {
-  printf ("%s\n", __FUNCTION__);
-  return cat->n_vars;
+  return categoricals_get_code_for_case (cat, subscript, c, false);
 }
 
+/* Returns unity if the value in case C at SUBSCRIPT is equal to the category
+   for that subscript.
+   Else if it is the last category, return -1.
+   Otherwise return 0.
+ */
+double
+categoricals_get_effects_code_for_case (const struct categoricals *cat,
+                                        int subscript, const struct ccase *c)
+{
+  return categoricals_get_code_for_case (cat, subscript, c, true);
+}
 
-/* Return a case containing the set of values corresponding to 
+/* Return a case containing the set of values corresponding to
    the Nth Category of the IACTth interaction */
 const struct ccase *
-categoricals_get_case_by_category_real (const struct categoricals *cat, int iact, int n)
+categoricals_get_case_by_category_real (const struct categoricals *cat,
+                                        int iact, int n)
 {
-  const struct interaction_value *vn;
-
-  const struct interact_params *vp = &cat->iap[iact];
-
-  if ( n >= hmap_count (&vp->ivmap))
-    return NULL;
-
-  vn = vp->reverse_interaction_value_map [n];
-
-  return vn->ccase;
+  const struct interact_params *iap = &cat->iap[iact];
+  return n < hmap_count (&iap->ivmap) ? iap->ivs[n]->ccase : NULL;
 }
 
-/* Return a the user data corresponding to the Nth Category of the IACTth interaction. */
+/* Return a the user data corresponding to the Nth Category of the IACTth
+   interaction. */
 void *
-categoricals_get_user_data_by_category_real (const struct categoricals *cat, int iact, int n)
+categoricals_get_user_data_by_category_real (const struct categoricals *cat,
+                                             int iact, int n)
 {
-  const struct interact_params *vp = &cat->iap[iact];
-  const struct interaction_value *iv ;
-
-  if ( n >= hmap_count (&vp->ivmap))
-    return NULL;
-
-  iv = vp->reverse_interaction_value_map [n];
-
-  return iv->user_data;
+  const struct interact_params *iap = &cat->iap[iact];
+  return n < hmap_count (&iap->ivmap) ? iap->ivs[n]->user_data : NULL;
 }
 
+int
+categoricals_get_value_index_by_category_real (const struct categoricals *cat,
+                                               int iact_idx, int cat_idx,
+                                               int var_idx)
+{
+  const struct interact_params *iap = &cat->iap[iact_idx];
+  const struct interaction_value *ivn = iap->ivs[cat_idx];
+  const struct variable *var = iap->iact->vars[var_idx];
+  const struct variable_node *vn = iap->varnodes[var_idx];
+  const union value *val = case_data (ivn->ccase, var);
+  int width = var_get_width (var);
+  unsigned int hash = value_hash (val, width, 0);
+  return lookup_value (&vn->valmap, val, hash, width)->index;
+}
 
-
-/* Return a case containing the set of values corresponding to SUBSCRIPT */
+/* Return a case containing the set of values corresponding to CAT_INDEX. */
 const struct ccase *
-categoricals_get_case_by_category (const struct categoricals *cat, int subscript)
+categoricals_get_case_by_category (const struct categoricals *cat,
+                                   int cat_index)
 {
-  int vindex = reverse_variable_lookup_long (cat, subscript);
-  const struct interact_params *vp = &cat->iap[vindex];
-  const struct interaction_value *vn = vp->reverse_interaction_value_map [subscript - vp->base_subscript_long];
-
+  const struct interact_params *iap = cat_index_to_iap (cat, cat_index);
+  const struct interaction_value *vn = iap->ivs[cat_index - iap->base_cats];
   return vn->ccase;
 }
 
 void *
-categoricals_get_user_data_by_category (const struct categoricals *cat, int subscript)
+categoricals_get_user_data_by_category (const struct categoricals *cat,
+                                        int cat_index)
 {
-  int vindex = reverse_variable_lookup_long (cat, subscript);
-  const struct interact_params *vp = &cat->iap[vindex];
-
-  const struct interaction_value *iv = vp->reverse_interaction_value_map [subscript - vp->base_subscript_long];
+  const struct interact_params *iap = cat_index_to_iap (cat, cat_index);
+  const struct interaction_value *iv = iap->ivs[cat_index - iap->base_cats];
   return iv->user_data;
 }
-
-
 \f
-
 void
 categoricals_set_payload (struct categoricals *cat, const struct payload *p,
-                         const void *aux1, void *aux2)
+                          const void *aux1, void *aux2)
 {
   cat->payload = p;
   cat->aux1 = aux1;