File wellmet/voronoi.py changed (mode: 100644) (index 7a39675..136400c) |
... |
... |
from . import sball |
23 |
23 |
|
|
24 |
24 |
|
|
25 |
25 |
|
|
|
26 |
|
|
|
27 |
|
|
|
28 |
|
|
|
29 |
|
def is_line_convex(points, line_indices): |
|
30 |
|
i, j = line_indices |
|
31 |
|
|
|
32 |
|
X = points |
|
33 |
|
__nsim, ndim = X.shape |
|
34 |
|
|
|
35 |
|
basis = np.random.random((ndim, ndim)) |
|
36 |
|
|
|
37 |
|
#č QR rozklad jede po sloupcich |
|
38 |
|
basis[:, 0] = X[j] - X[i] |
|
39 |
|
|
|
40 |
|
for dim in range(1, ndim-1): |
|
41 |
|
#č co jsem viděl, numpy matici Q normalizuje |
|
42 |
|
#č a první sloupec zůstavá (skoro) tím samým, co byl před tím |
|
43 |
|
basis[:, :dim+1], __ = np.linalg.qr(basis[:, :dim+1]) |
|
44 |
|
|
|
45 |
|
# get constrain |
|
46 |
|
a = basis[:, dim] |
|
47 |
|
#č nejak tuším, že v poslední dimenzi |
|
48 |
|
#č znaménko normál musí být jednotné |
|
49 |
|
a = a * -np.sign(a[-1]) |
|
50 |
|
b = X @ a |
|
51 |
|
if np.max(b) - np.max(b[[i, j]]) < 1e-7: |
|
52 |
|
return True |
|
53 |
|
else: |
|
54 |
|
idx = np.argmax(b) |
|
55 |
|
basis[:, dim] = basis[:, 1] |
|
56 |
|
basis[:, 1] = X[idx] - X[i] |
|
57 |
|
|
|
58 |
|
|
|
59 |
|
|
|
60 |
|
for __ in range(ndim): |
|
61 |
|
basis, __ = np.linalg.qr(basis) |
|
62 |
|
|
|
63 |
|
# get constrain |
|
64 |
|
a = basis[:, -1] |
|
65 |
|
#č nejak tuším, že v poslední dimenzi |
|
66 |
|
#č znaménko normál musí být jednotné |
|
67 |
|
a = a * -np.sign(a[-1]) |
|
68 |
|
b = X @ a |
|
69 |
|
if np.max(b) - np.max(b[[i, j]]) < 1e-7: |
|
70 |
|
return True |
|
71 |
|
else: |
|
72 |
|
idx = np.argmax(b) |
|
73 |
|
basis[:, 2:] = basis[:, 1:-1] |
|
74 |
|
basis[:, 1] = X[idx] - X[i] |
|
75 |
|
|
|
76 |
|
basis, __ = np.linalg.qr(basis) |
|
77 |
|
a = basis[:, -1] |
|
78 |
|
#č nejak tuším, že v poslední dimenzi |
|
79 |
|
#č znaménko normál musí být jednotné |
|
80 |
|
a = a * -np.sign(a[-1]) |
|
81 |
|
b = X @ a |
|
82 |
|
return np.max(b) - np.max(b[[i, j]]) < 1e-7 |
|
83 |
|
|
|
84 |
|
|
|
85 |
|
|
|
86 |
|
|
|
87 |
|
class ConvexSolver: |
|
88 |
|
""" |
|
89 |
|
č Hlavní pointa třídy: |
|
90 |
|
č pokud dva body zvednuté na povrch convexního paraboloidu |
|
91 |
|
č v prostoru ndim+1 (feature space, quadratic kernel) |
|
92 |
|
č lze lineárně separovat (hyperrovinou) od ostatních bodů, |
|
93 |
|
č znamená to, že v původním prostoru |
|
94 |
|
č jejich Voroného buňky budou mít společnou stěnu (kontakt), |
|
95 |
|
č neboli, což je totež, u Delone triangulace by měly společné simplexy |
|
96 |
|
|
|
97 |
|
linprog: |
|
98 |
|
minimize c @ x |
|
99 |
|
such that: |
|
100 |
|
A_ub @ x <= b_ub |
|
101 |
|
A_eq @ x == b_eq |
|
102 |
|
lb <= x <= ub |
|
103 |
|
|
|
104 |
|
č rovnice hyperroviny |
|
105 |
|
H = ax + b = a1x1 + a2x2 + ... + b = 0 |
|
106 |
|
č ačka a bčko jsou pro nás neznamé |
|
107 |
|
č takže máme ndim+1 iksů do tamtoho lineárního solveru |
|
108 |
|
|
|
109 |
|
č nebudeme puntičkařit a pro jednoduchost předepíšeme, |
|
110 |
|
č nechť dva body zájmu leží přímo v hyperrovině |
|
111 |
|
č (bude to hlasít existence rozhraní i v degenerovaných případech |
|
112 |
|
č jako např. tří teček na jedné přímce. Mně to ale nevadí) |
|
113 |
|
č Takže. |
|
114 |
|
|
|
115 |
|
č pro linprog zadáme constrains Ax=b |
|
116 |
|
A = [[ x_1i, x_2i, ..., x_ni, 1], |
|
117 |
|
[ x_1j, x_2j, ..., x_nj, 1]] |
|
118 |
|
b = [0, 0] |
|
119 |
|
|
|
120 |
|
|
|
121 |
|
č Zbytek musí splňovat nerovnost, tj. |
|
122 |
|
"Convex hull inequalities of the form Ax + b <= 0" |
|
123 |
|
|
|
124 |
|
č Neboli Ax <= b v termínech linprog |
|
125 |
|
č díky "menší nebo rovno" |
|
126 |
|
č nemusíme plnou matici ani maskovat |
|
127 |
|
|
|
128 |
|
č ačka hyperroviny zadavají jednotkový vektor normály, |
|
129 |
|
č takže leží v mezích -1 < a < 1 |
|
130 |
|
č bčko lze omezit poloosou |
|
131 |
|
""" |
|
132 |
|
def __init__(self, points): |
|
133 |
|
nsim, ndim = points.shape |
|
134 |
|
|
|
135 |
|
self.lifted_points = np.empty((nsim, ndim + 1)) |
|
136 |
|
self.lifted_points[:, :ndim] = points |
|
137 |
|
# kind of datascience. feature space, quadratic kernel... |
|
138 |
|
self.lifted_points[:, -1] = np.sum(np.square(points), axis=1) |
|
139 |
|
|
|
140 |
|
|
|
141 |
|
def is_couple(self, couple_indices): |
|
142 |
|
return is_line_convex(self.lifted_points, couple_indices) |
|
143 |
|
|
|
144 |
|
|
|
145 |
|
|
|
146 |
|
|
|
147 |
|
|
|
148 |
|
|
26 |
149 |
class ContactSolver: |
class ContactSolver: |
27 |
150 |
""" |
""" |
28 |
151 |
č Hlavní pointa třídy: |
č Hlavní pointa třídy: |
|
... |
... |
class ContactSolver: |
75 |
198 |
A[:, :ndim] = points |
A[:, :ndim] = points |
76 |
199 |
# kind of datascience. feature space, quadratic kernel... |
# kind of datascience. feature space, quadratic kernel... |
77 |
200 |
#č dáme to trochu niž (ten "ndim"), abychom se vyhli triviálnímu řešení |
#č dáme to trochu niž (ten "ndim"), abychom se vyhli triviálnímu řešení |
78 |
|
A[:, -2] = np.sum(np.square(points)-ndim, axis=1) |
|
|
201 |
|
A[:, -2] = np.sum(np.square(points), axis=1)-1000 |
79 |
202 |
A[:, -1] = 1 |
A[:, -1] = 1 |
80 |
203 |
|
|
|
204 |
|
self.lifted_points = A[:, :ndim+1] |
|
205 |
|
|
81 |
206 |
#č žšmaria, alokovat nuly.. |
#č žšmaria, alokovat nuly.. |
82 |
|
self.b_ub = np.zeros(nsim) |
|
|
207 |
|
self.b_ub = np.atleast_1d(np.zeros(ndim-2)) |
83 |
208 |
self.c = np.zeros(ndim + 2) |
self.c = np.zeros(ndim + 2) |
84 |
209 |
self.b_eq = self.c[:2] |
self.b_eq = self.c[:2] |
85 |
210 |
self.bounds = [(-1, 1) for __ in range(ndim + 1)] |
self.bounds = [(-1, 1) for __ in range(ndim + 1)] |
86 |
211 |
#č skoro-nulové b-čko může být legální |
#č skoro-nulové b-čko může být legální |
87 |
212 |
#č ale musíme vyhnout triviálnímu řešení |
#č ale musíme vyhnout triviálnímu řešení |
88 |
213 |
#č nevím co s tím |
#č nevím co s tím |
89 |
|
self.bounds.append((None, -0.3)) |
|
|
214 |
|
self.bounds.append((None, -0.2)) |
|
215 |
|
|
|
216 |
|
def is_couple(self, couple_indices): |
|
217 |
|
i, j = couple_indices |
|
218 |
|
|
|
219 |
|
#č pro linprog zadáme constrains Ax=b |
|
220 |
|
# A = [[ x_1i, x_2i, ..., x_ni, 1], |
|
221 |
|
# [ x_1j, x_2j, ..., x_nj, 1]] |
|
222 |
|
A_eq = self.A[[i, j]] |
|
223 |
|
|
|
224 |
|
mask = np.ones(len(self.A), dtype=np.bool8) |
|
225 |
|
mask[[i, j]] = False |
|
226 |
|
A_ub = np.atleast_2d(self.A[mask]) |
|
227 |
|
|
|
228 |
|
result = linprog(self.c, A_ub=A_ub, b_ub=self.b_ub, A_eq=A_eq,\ |
|
229 |
|
b_eq=self.b_eq, bounds=self.bounds) |
|
230 |
|
|
|
231 |
|
return result.success |
|
232 |
|
|
|
233 |
|
|
|
234 |
|
|
|
235 |
|
|
90 |
236 |
|
|
91 |
237 |
def is_couple(self, couple_indices): |
def is_couple(self, couple_indices): |
92 |
238 |
i, j = couple_indices |
i, j = couple_indices |
|
... |
... |
class ContactSolver: |
96 |
242 |
# [ x_1j, x_2j, ..., x_nj, 1]] |
# [ x_1j, x_2j, ..., x_nj, 1]] |
97 |
243 |
A_eq = self.A[[i, j]] |
A_eq = self.A[[i, j]] |
98 |
244 |
|
|
99 |
|
#č nevím, zda omezení (bounds) zrychlí, nebo zpomalí běh řešiče |
|
100 |
|
result = linprog(self.c, A_ub=self.A, b_ub=self.b_ub, A_eq=A_eq,\ |
|
|
245 |
|
|
|
246 |
|
mask = np.ones(len(self.A), dtype=np.bool8) |
|
247 |
|
mask[[i, j]] = False |
|
248 |
|
A_ub = np.atleast_2d(self.A[mask]) |
|
249 |
|
|
|
250 |
|
result = linprog(self.c, A_ub=A_ub, b_ub=self.b_ub, A_eq=A_eq,\ |
101 |
251 |
b_eq=self.b_eq, bounds=self.bounds) |
b_eq=self.b_eq, bounds=self.bounds) |
102 |
252 |
|
|
103 |
253 |
return result.success |
return result.success |
|
254 |
|
|
|
255 |
|
|
|
256 |
|
# def solve(self, A_eq, couple_indices, constrains=[]): |
|
257 |
|
# i, j = couple_indices |
|
258 |
|
# |
|
259 |
|
# A_ub = np.atleast_2d(constrains) |
|
260 |
|
# b_ub = np.atleast_1d(self.b_ub[:len(constrains)]) |
|
261 |
|
# |
|
262 |
|
# result = linprog(self.c, A_ub=A_ub, b_ub=b_ub, A_eq=A_eq,\ |
|
263 |
|
# b_eq=self.b_eq, bounds=self.bounds) |
|
264 |
|
# |
|
265 |
|
# if len(constrains) < len(self.b_ub): |
|
266 |
|
# |
|
267 |
|
# |
|
268 |
|
# |
|
269 |
|
# else: |
|
270 |
|
# return result.success |
|
271 |
|
|
|
272 |
|
|
|
273 |
|
def get_constrain(hyperplane): |
|
274 |
|
X = self.lifted_points |
|
275 |
|
a = hyperplane[:-1] |
|
276 |
|
b = X @ a |
|
277 |
|
return np.argmax(b) |
|
278 |
|
|
104 |
279 |
|
|
105 |
280 |
|
|
106 |
281 |
|
|