| 1 | /* boost histogram.cpp graphical verification of distribution functions | 
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| 2 |  * | 
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| 3 |  * Copyright Jens Maurer 2000 | 
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| 4 |  * Distributed under the Boost Software License, Version 1.0. (See | 
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| 5 |  * accompanying file LICENSE_1_0.txt or copy at | 
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| 6 |  * http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt) | 
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| 7 |  * | 
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| 8 |  * $Id: histogram.cpp,v 1.8 2004/07/27 03:43:34 dgregor Exp $ | 
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| 9 |  * | 
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| 10 |  * This test program allows to visibly examine the results of the | 
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| 11 |  * distribution functions. | 
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| 12 |  */ | 
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| 13 |  | 
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| 14 | #include <iostream> | 
|---|
| 15 | #include <iomanip> | 
|---|
| 16 | #include <vector> | 
|---|
| 17 | #include <algorithm> | 
|---|
| 18 | #include <cmath> | 
|---|
| 19 | #include <string> | 
|---|
| 20 | #include <boost/random.hpp> | 
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| 21 |  | 
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| 22 |  | 
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| 23 | void plot_histogram(const std::vector<int>& slots, int samples, | 
|---|
| 24 |                     double from, double to) | 
|---|
| 25 | { | 
|---|
| 26 |   int m = *std::max_element(slots.begin(), slots.end()); | 
|---|
| 27 |   const int nRows = 20; | 
|---|
| 28 |   std::cout.setf(std::ios::fixed|std::ios::left); | 
|---|
| 29 |   std::cout.precision(5); | 
|---|
| 30 |   for(int r = 0; r < nRows; r++) { | 
|---|
| 31 |     double y = ((nRows - r) * double(m))/(nRows * samples); | 
|---|
| 32 |     std::cout << std::setw(10) << y << "  "; | 
|---|
| 33 |     for(unsigned int col = 0; col < slots.size(); col++) { | 
|---|
| 34 |       char out = ' '; | 
|---|
| 35 |       if(slots[col]/double(samples) >= y) | 
|---|
| 36 |         out = 'x'; | 
|---|
| 37 |       std::cout << out; | 
|---|
| 38 |     } | 
|---|
| 39 |     std::cout << std::endl; | 
|---|
| 40 |   } | 
|---|
| 41 |   std::cout << std::setw(12) << " " | 
|---|
| 42 |             << std::setw(10) << from; | 
|---|
| 43 |   std::cout.setf(std::ios::right, std::ios::adjustfield); | 
|---|
| 44 |   std::cout << std::setw(slots.size()-10) << to << std::endl; | 
|---|
| 45 | } | 
|---|
| 46 |  | 
|---|
| 47 | // I am not sure whether these two should be in the library as well | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 | // maintain sum of NumberGenerator results | 
|---|
| 50 | template<class NumberGenerator,  | 
|---|
| 51 |   class Sum = typename NumberGenerator::result_type> | 
|---|
| 52 | class sum_result | 
|---|
| 53 | { | 
|---|
| 54 | public: | 
|---|
| 55 |   typedef NumberGenerator base_type; | 
|---|
| 56 |   typedef typename base_type::result_type result_type; | 
|---|
| 57 |   explicit sum_result(const base_type & g) : gen(g), _sum(0) { } | 
|---|
| 58 |   result_type operator()() { result_type r = gen(); _sum += r; return r; } | 
|---|
| 59 |   base_type & base() { return gen; } | 
|---|
| 60 |   Sum sum() const { return _sum; } | 
|---|
| 61 |   void reset() { _sum = 0; } | 
|---|
| 62 | private: | 
|---|
| 63 |   base_type gen; | 
|---|
| 64 |   Sum _sum; | 
|---|
| 65 | }; | 
|---|
| 66 |  | 
|---|
| 67 |  | 
|---|
| 68 | // maintain square sum of NumberGenerator results | 
|---|
| 69 | template<class NumberGenerator,  | 
|---|
| 70 |   class Sum = typename NumberGenerator::result_type> | 
|---|
| 71 | class squaresum_result | 
|---|
| 72 | { | 
|---|
| 73 | public: | 
|---|
| 74 |   typedef NumberGenerator base_type; | 
|---|
| 75 |   typedef typename base_type::result_type result_type; | 
|---|
| 76 |   explicit squaresum_result(const base_type & g) : gen(g), _sum(0) { } | 
|---|
| 77 |   result_type operator()() { result_type r = gen(); _sum += r*r; return r; } | 
|---|
| 78 |   base_type & base() { return gen; } | 
|---|
| 79 |   Sum squaresum() const { return _sum; } | 
|---|
| 80 |   void reset() { _sum = 0; } | 
|---|
| 81 | private: | 
|---|
| 82 |   base_type gen; | 
|---|
| 83 |   Sum _sum; | 
|---|
| 84 | }; | 
|---|
| 85 |  | 
|---|
| 86 |  | 
|---|
| 87 | template<class RNG> | 
|---|
| 88 | void histogram(RNG base, int samples, double from, double to,  | 
|---|
| 89 |                const std::string & name) | 
|---|
| 90 | { | 
|---|
| 91 |   typedef squaresum_result<sum_result<RNG, double>, double > SRNG; | 
|---|
| 92 |   SRNG gen((sum_result<RNG, double>(base))); | 
|---|
| 93 |   const int nSlots = 60; | 
|---|
| 94 |   std::vector<int> slots(nSlots,0); | 
|---|
| 95 |   for(int i = 0; i < samples; i++) { | 
|---|
| 96 |     double val = gen(); | 
|---|
| 97 |     if(val < from || val >= to)    // early check avoids overflow | 
|---|
| 98 |       continue; | 
|---|
| 99 |     int slot = int((val-from)/(to-from) * nSlots); | 
|---|
| 100 |     if(slot < 0 || slot > (int)slots.size()) | 
|---|
| 101 |       continue; | 
|---|
| 102 |     slots[slot]++; | 
|---|
| 103 |   } | 
|---|
| 104 |   std::cout << name << std::endl; | 
|---|
| 105 |   plot_histogram(slots, samples, from, to); | 
|---|
| 106 |   double mean = gen.base().sum() / samples; | 
|---|
| 107 |   std::cout << "mean: " << mean | 
|---|
| 108 |             << " sigma: " << std::sqrt(gen.squaresum()/samples-mean*mean) | 
|---|
| 109 |             << "\n" << std::endl; | 
|---|
| 110 | } | 
|---|
| 111 |  | 
|---|
| 112 | template<class PRNG, class Dist> | 
|---|
| 113 | inline boost::variate_generator<PRNG&, Dist> make_gen(PRNG & rng, Dist d) | 
|---|
| 114 | { | 
|---|
| 115 |   return boost::variate_generator<PRNG&, Dist>(rng, d); | 
|---|
| 116 | } | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 | template<class PRNG> | 
|---|
| 119 | void histograms() | 
|---|
| 120 | { | 
|---|
| 121 |   PRNG rng; | 
|---|
| 122 |   using namespace boost; | 
|---|
| 123 |   histogram(make_gen(rng, uniform_smallint<>(0, 5)), 100000, -1, 6, | 
|---|
| 124 |             "uniform_smallint(0,5)"); | 
|---|
| 125 |   histogram(make_gen(rng, uniform_int<>(0, 5)), 100000, -1, 6, | 
|---|
| 126 |             "uniform_int(0,5)"); | 
|---|
| 127 |   histogram(make_gen(rng, uniform_real<>(0,1)), 100000, -0.5, 1.5, | 
|---|
| 128 |             "uniform_real(0,1)"); | 
|---|
| 129 |   histogram(make_gen(rng, bernoulli_distribution<>(0.2)), 100000, -0.5, 1.5, | 
|---|
| 130 |             "bernoulli(0.2)"); | 
|---|
| 131 |   histogram(make_gen(rng, binomial_distribution<>(4, 0.2)), 100000, -1, 5, | 
|---|
| 132 |             "binomial(4, 0.2)"); | 
|---|
| 133 |   histogram(make_gen(rng, triangle_distribution<>(1, 2, 8)), 100000, 0, 10, | 
|---|
| 134 |             "triangle(1,2,8)"); | 
|---|
| 135 |   histogram(make_gen(rng, geometric_distribution<>(5.0/6.0)), 100000, 0, 10, | 
|---|
| 136 |             "geometric(5/6)"); | 
|---|
| 137 |   histogram(make_gen(rng, exponential_distribution<>(0.3)), 100000, 0, 10, | 
|---|
| 138 |             "exponential(0.3)"); | 
|---|
| 139 |   histogram(make_gen(rng, cauchy_distribution<>()), 100000, -5, 5, | 
|---|
| 140 |             "cauchy"); | 
|---|
| 141 |   histogram(make_gen(rng, lognormal_distribution<>(3, 2)), 100000, 0, 10, | 
|---|
| 142 |             "lognormal"); | 
|---|
| 143 |   histogram(make_gen(rng, normal_distribution<>()), 100000, -3, 3, | 
|---|
| 144 |             "normal"); | 
|---|
| 145 |   histogram(make_gen(rng, normal_distribution<>(0.5, 0.5)), 100000, -3, 3, | 
|---|
| 146 |             "normal(0.5, 0.5)"); | 
|---|
| 147 |   histogram(make_gen(rng, poisson_distribution<>(1.5)), 100000, 0, 5, | 
|---|
| 148 |             "poisson(1.5)"); | 
|---|
| 149 |   histogram(make_gen(rng, poisson_distribution<>(10)), 100000, 0, 20, | 
|---|
| 150 |             "poisson(10)"); | 
|---|
| 151 |   histogram(make_gen(rng, gamma_distribution<>(0.5)), 100000, 0, 0.5, | 
|---|
| 152 |             "gamma(0.5)"); | 
|---|
| 153 |   histogram(make_gen(rng, gamma_distribution<>(1)), 100000, 0, 3, | 
|---|
| 154 |             "gamma(1)"); | 
|---|
| 155 |   histogram(make_gen(rng, gamma_distribution<>(2)), 100000, 0, 6, | 
|---|
| 156 |             "gamma(2)"); | 
|---|
| 157 | } | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 |  | 
|---|
| 160 | int main() | 
|---|
| 161 | { | 
|---|
| 162 |   histograms<boost::mt19937>(); | 
|---|
| 163 |   // histograms<boost::lagged_fibonacci607>(); | 
|---|
| 164 | } | 
|---|
| 165 |  | 
|---|