opencv/src/ml/mltree.cpp

   1 /*M///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 //
   3 //  IMPORTANT: READ BEFORE DOWNLOADING, COPYING, INSTALLING OR USING.
   4 //
   5 //  By downloading, copying, installing or using the software you agree to this license.
   6 //  If you do not agree to this license, do not download, install,
   7 //  copy or use the software.
   8 //
   9 //
  10 //                        Intel License Agreement
  11 //
  12 // Copyright (C) 2000, Intel Corporation, all rights reserved.
  13 // Third party copyrights are property of their respective owners.
  14 //
  15 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
  16 // are permitted provided that the following conditions are met:
  17 //
  18 //   * Redistribution's of source code must retain the above copyright notice,
  19 //     this list of conditions and the following disclaimer.
  20 //
  21 //   * Redistribution's in binary form must reproduce the above copyright notice,
  22 //     this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
  23 //     and/or other materials provided with the distribution.
  24 //
  25 //   * The name of Intel Corporation may not be used to endorse or promote products
  26 //     derived from this software without specific prior written permission.
  27 //
  28 // This software is provided by the copyright holders and contributors "as is" and
  29 // any express or implied warranties, including, but not limited to, the implied
  30 // warranties of merchantability and fitness for a particular purpose are disclaimed.
  31 // In no event shall the Intel Corporation or contributors be liable for any direct,
  32 // indirect, incidental, special, exemplary, or consequential damages
  33 // (including, but not limited to, procurement of substitute goods or services;
  34 // loss of use, data, or profits; or business interruption) however caused
  35 // and on any theory of liability, whether in contract, strict liability,
  36 // or tort (including negligence or otherwise) arising in any way out of
  37 // the use of this software, even if advised of the possibility of such damage.
  38 //
  39 //M*/
  40
  41 #include "_ml.h"
  42 #include <ctype.h>
  43
  44 using namespace cv;
  45
  46 static const float ord_nan = FLT_MAX*0.5f;
  47 static const int min_block_size = 1 << 16;
  48 static const int block_size_delta = 1 << 10;
  49
  50 CvDTreeTrainData::CvDTreeTrainData()
  51 {
  52     var_idx = var_type = cat_count = cat_ofs = cat_map =
  53         priors = priors_mult = counts = buf = direction = split_buf = responses_copy = 0;
  54     tree_storage = temp_storage = 0;
  55
  56     clear();
  57 }
  58
  59
  60 CvDTreeTrainData::CvDTreeTrainData( const CvMat* _train_data, int _tflag,
  61                       const CvMat* _responses, const CvMat* _var_idx,
  62                       const CvMat* _sample_idx, const CvMat* _var_type,
  63                       const CvMat* _missing_mask, const CvDTreeParams& _params,
  64                       bool _shared, bool _add_labels )
  65 {
  66     var_idx = var_type = cat_count = cat_ofs = cat_map =
  67         priors = priors_mult = counts = buf = direction = split_buf = responses_copy = 0;
  68
  69     tree_storage = temp_storage = 0;
  70
  71     set_data( _train_data, _tflag, _responses, _var_idx, _sample_idx,
  72               _var_type, _missing_mask, _params, _shared, _add_labels );
  73 }
  74
  75
  76 CvDTreeTrainData::~CvDTreeTrainData()
  77 {
  78     clear();
  79 }
  80
  81
  82 bool CvDTreeTrainData::set_params( const CvDTreeParams& _params )
  83 {
  84     bool ok = false;
  85
  86     CV_FUNCNAME( "CvDTreeTrainData::set_params" );
  87
  88     __BEGIN__;
  89
  90     // set parameters
  91     params = _params;
  92
  93     if( params.max_categories < 2 )
  94         CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "params.max_categories should be >= 2" );
  95     params.max_categories = MIN( params.max_categories, 15 );
  96
  97     if( params.max_depth < 0 )
  98         CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "params.max_depth should be >= 0" );
  99     params.max_depth = MIN( params.max_depth, 25 );
 100
 101     params.min_sample_count = MAX(params.min_sample_count,1);
 102
 103     if( params.cv_folds < 0 )
 104         CV_ERROR( CV_StsOutOfRange,
 105         "params.cv_folds should be =0 (the tree is not pruned) "
 106         "or n>0 (tree is pruned using n-fold cross-validation)" );
 107
 108     if( params.cv_folds == 1 )
 109         params.cv_folds = 0;
 110
 111     if( params.regression_accuracy < 0 )
 112         CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "params.regression_accuracy should be >= 0" );
 113
 114     ok = true;
 115
 116     __END__;
 117
 118     return ok;
 119 }
 120
 121 #define CV_CMP_NUM_PTR(a,b) (*(a) < *(b))
 122 static CV_IMPLEMENT_QSORT_EX( icvSortIntPtr, int*, CV_CMP_NUM_PTR, int )
 123 static CV_IMPLEMENT_QSORT_EX( icvSortDblPtr, double*, CV_CMP_NUM_PTR, int )
 124
 125 #define CV_CMP_NUM_IDX(i,j) (aux[i] < aux[j])
 126 static CV_IMPLEMENT_QSORT_EX( icvSortIntAux, int, CV_CMP_NUM_IDX, const float* )
 127 static CV_IMPLEMENT_QSORT_EX( icvSortUShAux, unsigned short, CV_CMP_NUM_IDX, const float* )
 128
 129 #define CV_CMP_PAIRS(a,b) (*((a).i) < *((b).i))
 130 static CV_IMPLEMENT_QSORT_EX( icvSortPairs, CvPair16u32s, CV_CMP_PAIRS, int )
 131
 132 void CvDTreeTrainData::set_data( const CvMat* _train_data, int _tflag,
 133     const CvMat* _responses, const CvMat* _var_idx, const CvMat* _sample_idx,
 134     const CvMat* _var_type, const CvMat* _missing_mask, const CvDTreeParams& _params,
 135     bool _shared, bool _add_labels, bool _update_data )
 136 {
 137     CvMat* sample_indices = 0;
 138     CvMat* var_type0 = 0;
 139     CvMat* tmp_map = 0;
 140     int** int_ptr = 0;
 141     CvPair16u32s* pair16u32s_ptr = 0;
 142     CvDTreeTrainData* data = 0;
 143     float *_fdst = 0;
 144     int *_idst = 0;
 145     unsigned short* udst = 0;
 146     int* idst = 0;
 147
 148     CV_FUNCNAME( "CvDTreeTrainData::set_data" );
 149
 150     __BEGIN__;
 151
 152     int sample_all = 0, r_type = 0, cv_n;
 153     int total_c_count = 0;
 154     int tree_block_size, temp_block_size, max_split_size, nv_size, cv_size = 0;
 155     int ds_step, dv_step, ms_step = 0, mv_step = 0; // {data|mask}{sample|var}_step
 156     int vi, i, size;
 157     char err[100];
 158     const int *sidx = 0, *vidx = 0;
 159
 160     if( _update_data && data_root )
 161     {
 162         data = new CvDTreeTrainData( _train_data, _tflag, _responses, _var_idx,
 163             _sample_idx, _var_type, _missing_mask, _params, _shared, _add_labels );
 164
 165         // compare new and old train data
 166         if( !(data->var_count == var_count &&
 167             cvNorm( data->var_type, var_type, CV_C ) < FLT_EPSILON &&
 168             cvNorm( data->cat_count, cat_count, CV_C ) < FLT_EPSILON &&
 169             cvNorm( data->cat_map, cat_map, CV_C ) < FLT_EPSILON) )
 170             CV_ERROR( CV_StsBadArg,
 171             "The new training data must have the same types and the input and output variables "
 172             "and the same categories for categorical variables" );
 173
 174         cvReleaseMat( &priors );
 175         cvReleaseMat( &priors_mult );
 176         cvReleaseMat( &buf );
 177         cvReleaseMat( &direction );
 178         cvReleaseMat( &split_buf );
 179         cvReleaseMemStorage( &temp_storage );
 180
 181         priors = data->priors; data->priors = 0;
 182         priors_mult = data->priors_mult; data->priors_mult = 0;
 183         buf = data->buf; data->buf = 0;
 184         buf_count = data->buf_count; buf_size = data->buf_size;
 185         sample_count = data->sample_count;
 186
 187         direction = data->direction; data->direction = 0;
 188         split_buf = data->split_buf; data->split_buf = 0;
 189         temp_storage = data->temp_storage; data->temp_storage = 0;
 190         nv_heap = data->nv_heap; cv_heap = data->cv_heap;
 191
 192         data_root = new_node( 0, sample_count, 0, 0 );
 193         EXIT;
 194     }
 195
 196     clear();
 197
 198     var_all = 0;
 199     rng = cvRNG(-1);
 200
 201     CV_CALL( set_params( _params ));
 202
 203     // check parameter types and sizes
 204     CV_CALL( cvCheckTrainData( _train_data, _tflag, _missing_mask, &var_all, &sample_all ));
 205
 206     train_data = _train_data;
 207     responses = _responses;
 208
 209     if( _tflag == CV_ROW_SAMPLE )
 210     {
 211         ds_step = _train_data->step/CV_ELEM_SIZE(_train_data->type);
 212         dv_step = 1;
 213         if( _missing_mask )
 214             ms_step = _missing_mask->step, mv_step = 1;
 215     }
 216     else
 217     {
 218         dv_step = _train_data->step/CV_ELEM_SIZE(_train_data->type);
 219         ds_step = 1;
 220         if( _missing_mask )
 221             mv_step = _missing_mask->step, ms_step = 1;
 222     }
 223     tflag = _tflag;
 224
 225     sample_count = sample_all;
 226     var_count = var_all;
 227
 228     if( _sample_idx )
 229     {
 230         CV_CALL( sample_indices = cvPreprocessIndexArray( _sample_idx, sample_all ));
 231         sidx = sample_indices->data.i;
 232         sample_count = sample_indices->rows + sample_indices->cols - 1;
 233     }
 234
 235     if( _var_idx )
 236     {
 237         CV_CALL( var_idx = cvPreprocessIndexArray( _var_idx, var_all ));
 238         vidx = var_idx->data.i;
 239         var_count = var_idx->rows + var_idx->cols - 1;
 240     }
 241
 242     is_buf_16u = false;
 243     if ( sample_count < 65536 )
 244         is_buf_16u = true;
 245
 246     if( !CV_IS_MAT(_responses) ||
 247         (CV_MAT_TYPE(_responses->type) != CV_32SC1 &&
 248          CV_MAT_TYPE(_responses->type) != CV_32FC1) ||
 249         (_responses->rows != 1 && _responses->cols != 1) ||
 250         _responses->rows + _responses->cols - 1 != sample_all )
 251         CV_ERROR( CV_StsBadArg, "The array of _responses must be an integer or "
 252                   "floating-point vector containing as many elements as "
 253                   "the total number of samples in the training data matrix" );
 254
 255
 256     CV_CALL( var_type0 = cvPreprocessVarType( _var_type, var_idx, var_count, &r_type ));
 257
 258     CV_CALL( var_type = cvCreateMat( 1, var_count+2, CV_32SC1 ));
 259
 260
 261     cat_var_count = 0;
 262     ord_var_count = -1;
 263
 264     is_classifier = r_type == CV_VAR_CATEGORICAL;
 265
 266     // step 0. calc the number of categorical vars
 267     for( vi = 0; vi < var_count; vi++ )
 268     {
 269         var_type->data.i[vi] = var_type0->data.ptr[vi] == CV_VAR_CATEGORICAL ?
 270             cat_var_count++ : ord_var_count--;
 271     }
 272
 273     ord_var_count = ~ord_var_count;
 274     cv_n = params.cv_folds;
 275     // set the two last elements of var_type array to be able
 276     // to locate responses and cross-validation labels using
 277     // the corresponding get_* functions.
 278     var_type->data.i[var_count] = cat_var_count;
 279     var_type->data.i[var_count+1] = cat_var_count+1;
 280
 281     // in case of single ordered predictor we need dummy cv_labels
 282     // for safe split_node_data() operation
 283     have_labels = cv_n > 0 || (ord_var_count == 1 && cat_var_count == 0) || _add_labels;
 284
 285     work_var_count = var_count + (is_classifier ? 1 : 0) + (have_labels ? 1 : 0);
 286     buf_size = (work_var_count + 1)*sample_count;
 287     shared = _shared;
 288     buf_count = shared ? 2 : 1;
 289
 290     if ( is_buf_16u )
 291     {
 292         CV_CALL( buf = cvCreateMat( buf_count, buf_size, CV_16UC1 ));
 293         CV_CALL( pair16u32s_ptr = (CvPair16u32s*)cvAlloc( sample_count*sizeof(pair16u32s_ptr[0]) ));
 294     }
 295     else
 296     {
 297         CV_CALL( buf = cvCreateMat( buf_count, buf_size, CV_32SC1 ));
 298         CV_CALL( int_ptr = (int**)cvAlloc( sample_count*sizeof(int_ptr[0]) ));
 299     }
 300
 301     size = is_classifier ? (cat_var_count+1) : cat_var_count;
 302     size = !size ? 1 : size;
 303     CV_CALL( cat_count = cvCreateMat( 1, size, CV_32SC1 ));
 304     CV_CALL( cat_ofs = cvCreateMat( 1, size, CV_32SC1 ));
 305
 306     size = is_classifier ? (cat_var_count + 1)*params.max_categories : cat_var_count*params.max_categories;
 307     size = !size ? 1 : size;
 308     CV_CALL( cat_map = cvCreateMat( 1, size, CV_32SC1 ));
 309
 310     // now calculate the maximum size of split,
 311     // create memory storage that will keep nodes and splits of the decision tree
 312     // allocate root node and the buffer for the whole training data
 313     max_split_size = cvAlign(sizeof(CvDTreeSplit) +
 314         (MAX(0,sample_count - 33)/32)*sizeof(int),sizeof(void*));
 315     tree_block_size = MAX((int)sizeof(CvDTreeNode)*8, max_split_size);
 316     tree_block_size = MAX(tree_block_size + block_size_delta, min_block_size);
 317     CV_CALL( tree_storage = cvCreateMemStorage( tree_block_size ));
 318     CV_CALL( node_heap = cvCreateSet( 0, sizeof(*node_heap), sizeof(CvDTreeNode), tree_storage ));
 319
 320     nv_size = var_count*sizeof(int);
 321     nv_size = cvAlign(MAX( nv_size, (int)sizeof(CvSetElem) ), sizeof(void*));
 322
 323     temp_block_size = nv_size;
 324
 325     if( cv_n )
 326     {
 327         if( sample_count < cv_n*MAX(params.min_sample_count,10) )
 328             CV_ERROR( CV_StsOutOfRange,
 329                 "The many folds in cross-validation for such a small dataset" );
 330
 331         cv_size = cvAlign( cv_n*(sizeof(int) + sizeof(double)*2), sizeof(double) );
 332         temp_block_size = MAX(temp_block_size, cv_size);
 333     }
 334
 335     temp_block_size = MAX( temp_block_size + block_size_delta, min_block_size );
 336     CV_CALL( temp_storage = cvCreateMemStorage( temp_block_size ));
 337     CV_CALL( nv_heap = cvCreateSet( 0, sizeof(*nv_heap), nv_size, temp_storage ));
 338     if( cv_size )
 339         CV_CALL( cv_heap = cvCreateSet( 0, sizeof(*cv_heap), cv_size, temp_storage ));
 340
 341     CV_CALL( data_root = new_node( 0, sample_count, 0, 0 ));
 342
 343     max_c_count = 1;
 344
 345     _fdst = 0;
 346     _idst = 0;
 347     if (ord_var_count)
 348         _fdst = (float*)cvAlloc(sample_count*sizeof(_fdst[0]));
 349     if (is_buf_16u && (cat_var_count || is_classifier))
 350         _idst = (int*)cvAlloc(sample_count*sizeof(_idst[0]));
 351
 352     // transform the training data to convenient representation
 353     for( vi = 0; vi <= var_count; vi++ )
 354     {
 355         int ci;
 356         const uchar* mask = 0;
 357         int m_step = 0, step;
 358         const int* idata = 0;
 359         const float* fdata = 0;
 360         int num_valid = 0;
 361
 362         if( vi < var_count ) // analyze i-th input variable
 363         {
 364             int vi0 = vidx ? vidx[vi] : vi;
 365             ci = get_var_type(vi);
 366             step = ds_step; m_step = ms_step;
 367             if( CV_MAT_TYPE(_train_data->type) == CV_32SC1 )
 368                 idata = _train_data->data.i + vi0*dv_step;
 369             else
 370                 fdata = _train_data->data.fl + vi0*dv_step;
 371             if( _missing_mask )
 372                 mask = _missing_mask->data.ptr + vi0*mv_step;
 373         }
 374         else // analyze _responses
 375         {
 376             ci = cat_var_count;
 377             step = CV_IS_MAT_CONT(_responses->type) ?
 378                 1 : _responses->step / CV_ELEM_SIZE(_responses->type);
 379             if( CV_MAT_TYPE(_responses->type) == CV_32SC1 )
 380                 idata = _responses->data.i;
 381             else
 382                 fdata = _responses->data.fl;
 383         }
 384
 385         if( (vi < var_count && ci>=0) ||
 386             (vi == var_count && is_classifier) ) // process categorical variable or response
 387         {
 388             int c_count, prev_label;
 389             int* c_map;
 390
 391             if (is_buf_16u)
 392                 udst = (unsigned short*)(buf->data.s + vi*sample_count);
 393             else
 394                 idst = buf->data.i + vi*sample_count;
 395
 396             // copy data
 397             for( i = 0; i < sample_count; i++ )
 398             {
 399                 int val = INT_MAX, si = sidx ? sidx[i] : i;
 400                 if( !mask || !mask[si*m_step] )
 401                 {
 402                     if( idata )
 403                         val = idata[si*step];
 404                     else
 405                     {
 406                         float t = fdata[si*step];
 407                         val = cvRound(t);
 408                         if( fabs(t - val) > FLT_EPSILON )
 409                         {
 410                             sprintf( err, "%d-th value of %d-th (categorical) "
 411                                 "variable is not an integer", i, vi );
 412                             CV_ERROR( CV_StsBadArg, err );
 413                         }
 414                     }
 415
 416                     if( val == INT_MAX )
 417                     {
 418                         sprintf( err, "%d-th value of %d-th (categorical) "
 419                             "variable is too large", i, vi );
 420                         CV_ERROR( CV_StsBadArg, err );
 421                     }
 422                     num_valid++;
 423                 }
 424                 if (is_buf_16u)
 425                 {
 426                     _idst[i] = val;
 427                     pair16u32s_ptr[i].u = udst + i;
 428                     pair16u32s_ptr[i].i = _idst + i;
 429                 }
 430                 else
 431                 {
 432                     idst[i] = val;
 433                     int_ptr[i] = idst + i;
 434                 }
 435             }
 436
 437             c_count = num_valid > 0;
 438             if (is_buf_16u)
 439             {
 440                 icvSortPairs( pair16u32s_ptr, sample_count, 0 );
 441                 // count the categories
 442                 for( i = 1; i < num_valid; i++ )
 443                     if (*pair16u32s_ptr[i].i != *pair16u32s_ptr[i-1].i)
 444                         c_count ++ ;
 445             }
 446             else
 447             {
 448                 icvSortIntPtr( int_ptr, sample_count, 0 );
 449                 // count the categories
 450                 for( i = 1; i < num_valid; i++ )
 451                     c_count += *int_ptr[i] != *int_ptr[i-1];
 452             }
 453
 454             if( vi > 0 )
 455                 max_c_count = MAX( max_c_count, c_count );
 456             cat_count->data.i[ci] = c_count;
 457             cat_ofs->data.i[ci] = total_c_count;
 458
 459             // resize cat_map, if need
 460             if( cat_map->cols < total_c_count + c_count )
 461             {
 462                 tmp_map = cat_map;
 463                 CV_CALL( cat_map = cvCreateMat( 1,
 464                     MAX(cat_map->cols*3/2,total_c_count+c_count), CV_32SC1 ));
 465                 for( i = 0; i < total_c_count; i++ )
 466                     cat_map->data.i[i] = tmp_map->data.i[i];
 467                 cvReleaseMat( &tmp_map );
 468             }
 469
 470             c_map = cat_map->data.i + total_c_count;
 471             total_c_count += c_count;
 472
 473             c_count = -1;
 474             if (is_buf_16u)
 475             {
 476                 // compact the class indices and build the map
 477                 prev_label = ~*pair16u32s_ptr[0].i;
 478                 for( i = 0; i < num_valid; i++ )
 479                 {
 480                     int cur_label = *pair16u32s_ptr[i].i;
 481                     if( cur_label != prev_label )
 482                         c_map[++c_count] = prev_label = cur_label;
 483                     *pair16u32s_ptr[i].u = (unsigned short)c_count;
 484                 }
 485                 // replace labels for missing values with -1
 486                 for( ; i < sample_count; i++ )
 487                     *pair16u32s_ptr[i].u = 65535;
 488             }
 489             else
 490             {
 491                 // compact the class indices and build the map
 492                 prev_label = ~*int_ptr[0];
 493                 for( i = 0; i < num_valid; i++ )
 494                 {
 495                     int cur_label = *int_ptr[i];
 496                     if( cur_label != prev_label )
 497                         c_map[++c_count] = prev_label = cur_label;
 498                     *int_ptr[i] = c_count;
 499                 }
 500                 // replace labels for missing values with -1
 501                 for( ; i < sample_count; i++ )
 502                     *int_ptr[i] = -1;
 503             }
 504         }
 505         else if( ci < 0 ) // process ordered variable
 506         {
 507             if (is_buf_16u)
 508                 udst = (unsigned short*)(buf->data.s + vi*sample_count);
 509             else
 510                 idst = buf->data.i + vi*sample_count;
 511
 512             for( i = 0; i < sample_count; i++ )
 513             {
 514                 float val = ord_nan;
 515                 int si = sidx ? sidx[i] : i;
 516                 if( !mask || !mask[si*m_step] )
 517                 {
 518                     if( idata )
 519                         val = (float)idata[si*step];
 520                     else
 521                         val = fdata[si*step];
 522
 523                     if( fabs(val) >= ord_nan )
 524                     {
 525                         sprintf( err, "%d-th value of %d-th (ordered) "
 526                             "variable (=%g) is too large", i, vi, val );
 527                         CV_ERROR( CV_StsBadArg, err );
 528                     }
 529                 }
 530                 num_valid++;
 531                 if (is_buf_16u)
 532                     udst[i] = (unsigned short)i;
 533                 else
 534                     idst[i] = i;
 535                 _fdst[i] = val;
 536
 537             }
 538             if (is_buf_16u)
 539                 icvSortUShAux( udst, num_valid, _fdst);
 540             else
 541                 icvSortIntAux( idst, /*or num_valid?\*/ sample_count, _fdst );
 542         }
 543
 544         if( vi < var_count )
 545             data_root->set_num_valid(vi, num_valid);
 546     }
 547
 548     // set sample labels
 549     if (is_buf_16u)
 550         udst = (unsigned short*)(buf->data.s + work_var_count*sample_count);
 551     else
 552         idst = buf->data.i + work_var_count*sample_count;
 553
 554     for (i = 0; i < sample_count; i++)
 555     {
 556         if (udst)
 557             udst[i] = sidx ? (unsigned short)sidx[i] : (unsigned short)i;
 558         else
 559             idst[i] = sidx ? sidx[i] : i;
 560     }
 561
 562     if( cv_n )
 563     {
 564         unsigned short* udst = 0;
 565         int* idst = 0;
 566         CvRNG* r = &rng;
 567
 568         if (is_buf_16u)
 569         {
 570             udst = (unsigned short*)(buf->data.s + (get_work_var_count()-1)*sample_count);
 571             for( i = vi = 0; i < sample_count; i++ )
 572             {
 573                 udst[i] = (unsigned short)vi++;
 574                 vi &= vi < cv_n ? -1 : 0;
 575             }
 576
 577             for( i = 0; i < sample_count; i++ )
 578             {
 579                 int a = cvRandInt(r) % sample_count;
 580                 int b = cvRandInt(r) % sample_count;
 581                 unsigned short unsh = (unsigned short)vi;
 582                 CV_SWAP( udst[a], udst[b], unsh );
 583             }
 584         }
 585         else
 586         {
 587             idst = buf->data.i + (get_work_var_count()-1)*sample_count;
 588             for( i = vi = 0; i < sample_count; i++ )
 589             {
 590                 idst[i] = vi++;
 591                 vi &= vi < cv_n ? -1 : 0;
 592             }
 593
 594             for( i = 0; i < sample_count; i++ )
 595             {
 596                 int a = cvRandInt(r) % sample_count;
 597                 int b = cvRandInt(r) % sample_count;
 598                 CV_SWAP( idst[a], idst[b], vi );
 599             }
 600         }
 601     }
 602
 603     if ( cat_map )
 604         cat_map->cols = MAX( total_c_count, 1 );
 605
 606     max_split_size = cvAlign(sizeof(CvDTreeSplit) +
 607         (MAX(0,max_c_count - 33)/32)*sizeof(int),sizeof(void*));
 608     CV_CALL( split_heap = cvCreateSet( 0, sizeof(*split_heap), max_split_size, tree_storage ));
 609
 610     have_priors = is_classifier && params.priors;
 611     if( is_classifier )
 612     {
 613         int m = get_num_classes();
 614         double sum = 0;
 615         CV_CALL( priors = cvCreateMat( 1, m, CV_64F ));
 616         for( i = 0; i < m; i++ )
 617         {
 618             double val = have_priors ? params.priors[i] : 1.;
 619             if( val <= 0 )
 620                 CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "Every class weight should be positive" );
 621             priors->data.db[i] = val;
 622             sum += val;
 623         }
 624
 625         // normalize weights
 626         if( have_priors )
 627             cvScale( priors, priors, 1./sum );
 628
 629         CV_CALL( priors_mult = cvCloneMat( priors ));
 630         CV_CALL( counts = cvCreateMat( 1, m, CV_32SC1 ));
 631     }
 632
 633
 634     CV_CALL( direction = cvCreateMat( 1, sample_count, CV_8UC1 ));
 635     CV_CALL( split_buf = cvCreateMat( 1, sample_count, CV_32SC1 ));
 636
 637     {
 638         int maxNumThreads = 1;
 639 #ifdef _OPENMP
 640         maxNumThreads = cv::getNumThreads();
 641 #endif
 642         pred_float_buf.resize(maxNumThreads);
 643         pred_int_buf.resize(maxNumThreads);
 644         resp_float_buf.resize(maxNumThreads);
 645         resp_int_buf.resize(maxNumThreads);
 646         cv_lables_buf.resize(maxNumThreads);
 647         sample_idx_buf.resize(maxNumThreads);
 648         for( int ti = 0; ti < maxNumThreads; ti++ )
 649         {
 650             pred_float_buf[ti].resize(sample_count);
 651             pred_int_buf[ti].resize(sample_count);
 652             resp_float_buf[ti].resize(sample_count);
 653             resp_int_buf[ti].resize(sample_count);
 654             cv_lables_buf[ti].resize(sample_count);
 655             sample_idx_buf[ti].resize(sample_count);
 656         }
 657     }
 658
 659     __END__;
 660
 661     if( data )
 662         delete data;
 663
 664     if (_fdst)
 665         cvFree( &_fdst );
 666     if (_idst)
 667         cvFree( &_idst );
 668     cvFree( &int_ptr );
 669     cvReleaseMat( &var_type0 );
 670     cvReleaseMat( &sample_indices );
 671     cvReleaseMat( &tmp_map );
 672 }
 673
 674 void CvDTreeTrainData::do_responses_copy()
 675 {
 676     responses_copy = cvCreateMat( responses->rows, responses->cols, responses->type );
 677     cvCopy( responses, responses_copy);
 678     responses = responses_copy;
 679 }
 680
 681 CvDTreeNode* CvDTreeTrainData::subsample_data( const CvMat* _subsample_idx )
 682 {
 683     CvDTreeNode* root = 0;
 684     CvMat* isubsample_idx = 0;
 685     CvMat* subsample_co = 0;
 686
 687     CV_FUNCNAME( "CvDTreeTrainData::subsample_data" );
 688
 689     __BEGIN__;
 690
 691     if( !data_root )
 692         CV_ERROR( CV_StsError, "No training data has been set" );
 693
 694     if( _subsample_idx )
 695         CV_CALL( isubsample_idx = cvPreprocessIndexArray( _subsample_idx, sample_count ));
 696
 697     if( !isubsample_idx )
 698     {
 699         // make a copy of the root node
 700         CvDTreeNode temp;
 701         int i;
 702         root = new_node( 0, 1, 0, 0 );
 703         temp = *root;
 704         *root = *data_root;
 705         root->num_valid = temp.num_valid;
 706         if( root->num_valid )
 707         {
 708             for( i = 0; i < var_count; i++ )
 709                 root->num_valid[i] = data_root->num_valid[i];
 710         }
 711         root->cv_Tn = temp.cv_Tn;
 712         root->cv_node_risk = temp.cv_node_risk;
 713         root->cv_node_error = temp.cv_node_error;
 714     }
 715     else
 716     {
 717         int* sidx = isubsample_idx->data.i;
 718         // co - array of count/offset pairs (to handle duplicated values in _subsample_idx)
 719         int* co, cur_ofs = 0;
 720         int vi, i;
 721         int work_var_count = get_work_var_count();
 722         int count = isubsample_idx->rows + isubsample_idx->cols - 1;
 723
 724         root = new_node( 0, count, 1, 0 );
 725
 726         CV_CALL( subsample_co = cvCreateMat( 1, sample_count*2, CV_32SC1 ));
 727         cvZero( subsample_co );
 728         co = subsample_co->data.i;
 729         for( i = 0; i < count; i++ )
 730             co[sidx[i]*2]++;
 731         for( i = 0; i < sample_count; i++ )
 732         {
 733             if( co[i*2] )
 734             {
 735                 co[i*2+1] = cur_ofs;
 736                 cur_ofs += co[i*2];
 737             }
 738             else
 739                 co[i*2+1] = -1;
 740         }
 741
 742         for( vi = 0; vi < work_var_count; vi++ )
 743         {
 744             int ci = get_var_type(vi);
 745
 746             if( ci >= 0 || vi >= var_count )
 747             {
 748                 int* src_buf = get_pred_int_buf();
 749                 const int* src = 0;
 750                 int num_valid = 0;
 751
 752                 get_cat_var_data( data_root, vi, src_buf, &src );
 753
 754                 if (is_buf_16u)
 755                 {
 756                     unsigned short* udst = (unsigned short*)(buf->data.s + root->buf_idx*buf->cols +
 757                         vi*sample_count + root->offset);
 758                     for( i = 0; i < count; i++ )
 759                     {
 760                         int val = src[sidx[i]];
 761                         udst[i] = (unsigned short)val;
 762                         num_valid += val >= 0;
 763                     }
 764                 }
 765                 else
 766                 {
 767                     int* idst = buf->data.i + root->buf_idx*buf->cols +
 768                         vi*sample_count + root->offset;
 769                     for( i = 0; i < count; i++ )
 770                     {
 771                         int val = src[sidx[i]];
 772                         idst[i] = val;
 773                         num_valid += val >= 0;
 774                     }
 775                 }
 776
 777                 if( vi < var_count )
 778                     root->set_num_valid(vi, num_valid);
 779             }
 780             else
 781             {
 782                 int *src_idx_buf = get_pred_int_buf();
 783                 const int* src_idx = 0;
 784                 float *src_val_buf = get_pred_float_buf();
 785                 const float* src_val = 0;
 786                 int j = 0, idx, count_i;
 787                 int num_valid = data_root->get_num_valid(vi);
 788
 789                 get_ord_var_data( data_root, vi, src_val_buf, src_idx_buf, &src_val, &src_idx );
 790                 if (is_buf_16u)
 791                 {
 792                     unsigned short* udst_idx = (unsigned short*)(buf->data.s + root->buf_idx*buf->cols +
 793                         vi*sample_count + data_root->offset);
 794                     for( i = 0; i < num_valid; i++ )
 795                     {
 796                         idx = src_idx[i];
 797                         count_i = co[idx*2];
 798                         if( count_i )
 799                             for( cur_ofs = co[idx*2+1]; count_i > 0; count_i--, j++, cur_ofs++ )
 800                                 udst_idx[j] = (unsigned short)cur_ofs;
 801                     }
 802
 803                     root->set_num_valid(vi, j);
 804
 805                     for( ; i < sample_count; i++ )
 806                     {
 807                         idx = src_idx[i];
 808                         count_i = co[idx*2];
 809                         if( count_i )
 810                             for( cur_ofs = co[idx*2+1]; count_i > 0; count_i--, j++, cur_ofs++ )
 811                                 udst_idx[j] = (unsigned short)cur_ofs;
 812                     }
 813                 }
 814                 else
 815                 {
 816                     int* idst_idx = buf->data.i + root->buf_idx*buf->cols +
 817                         vi*sample_count + root->offset;
 818                     for( i = 0; i < num_valid; i++ )
 819                     {
 820                         idx = src_idx[i];
 821                         count_i = co[idx*2];
 822                         if( count_i )
 823                             for( cur_ofs = co[idx*2+1]; count_i > 0; count_i--, j++, cur_ofs++ )
 824                                 idst_idx[j] = cur_ofs;
 825                     }
 826
 827                     root->set_num_valid(vi, j);
 828
 829                     for( ; i < sample_count; i++ )
 830                     {
 831                         idx = src_idx[i];
 832                         count_i = co[idx*2];
 833                         if( count_i )
 834                             for( cur_ofs = co[idx*2+1]; count_i > 0; count_i--, j++, cur_ofs++ )
 835                                 idst_idx[j] = cur_ofs;
 836                     }
 837                 }
 838             }
 839         }
 840         // sample indices subsampling
 841         int* sample_idx_src_buf = get_sample_idx_buf();
 842         const int* sample_idx_src = 0;
 843         get_sample_indices(data_root, sample_idx_src_buf, &sample_idx_src);
 844         if (is_buf_16u)
 845         {
 846             unsigned short* sample_idx_dst = (unsigned short*)(buf->data.s + root->buf_idx*buf->cols +
 847                 get_work_var_count()*sample_count + root->offset);
 848             for (i = 0; i < count; i++)
 849                 sample_idx_dst[i] = (unsigned short)sample_idx_src[sidx[i]];
 850         }
 851         else
 852         {
 853             int* sample_idx_dst = buf->data.i + root->buf_idx*buf->cols +
 854                 get_work_var_count()*sample_count + root->offset;
 855             for (i = 0; i < count; i++)
 856                 sample_idx_dst[i] = sample_idx_src[sidx[i]];
 857         }
 858     }
 859
 860     __END__;
 861
 862     cvReleaseMat( &isubsample_idx );
 863     cvReleaseMat( &subsample_co );
 864
 865     return root;
 866 }
 867
 868
 869 void CvDTreeTrainData::get_vectors( const CvMat* _subsample_idx,
 870                                     float* values, uchar* missing,
 871                                     float* responses, bool get_class_idx )
 872 {
 873     CvMat* subsample_idx = 0;
 874     CvMat* subsample_co = 0;
 875
 876     CV_FUNCNAME( "CvDTreeTrainData::get_vectors" );
 877
 878     __BEGIN__;
 879
 880     int i, vi, total = sample_count, count = total, cur_ofs = 0;
 881     int* sidx = 0;
 882     int* co = 0;
 883
 884     if( _subsample_idx )
 885     {
 886         CV_CALL( subsample_idx = cvPreprocessIndexArray( _subsample_idx, sample_count ));
 887         sidx = subsample_idx->data.i;
 888         CV_CALL( subsample_co = cvCreateMat( 1, sample_count*2, CV_32SC1 ));
 889         co = subsample_co->data.i;
 890         cvZero( subsample_co );
 891         count = subsample_idx->cols + subsample_idx->rows - 1;
 892         for( i = 0; i < count; i++ )
 893             co[sidx[i]*2]++;
 894         for( i = 0; i < total; i++ )
 895         {
 896             int count_i = co[i*2];
 897             if( count_i )
 898             {
 899                 co[i*2+1] = cur_ofs*var_count;
 900                 cur_ofs += count_i;
 901             }
 902         }
 903     }
 904
 905     if( missing )
 906         memset( missing, 1, count*var_count );
 907
 908     for( vi = 0; vi < var_count; vi++ )
 909     {
 910         int ci = get_var_type(vi);
 911         if( ci >= 0 ) // categorical
 912         {
 913             float* dst = values + vi;
 914             uchar* m = missing ? missing + vi : 0;
 915             int* src_buf = get_pred_int_buf();
 916             const int* src = 0;
 917             get_cat_var_data(data_root, vi, src_buf, &src);
 918
 919             for( i = 0; i < count; i++, dst += var_count )
 920             {
 921                 int idx = sidx ? sidx[i] : i;
 922                 int val = src[idx];
 923                 *dst = (float)val;
 924                 if( m )
 925                 {
 926                     *m = (!is_buf_16u && val < 0) || (is_buf_16u && (val == 65535));
 927                     m += var_count;
 928                 }
 929             }
 930         }
 931         else // ordered
 932         {
 933             float* dst = values + vi;
 934             uchar* m = missing ? missing + vi : 0;
 935             int count1 = data_root->get_num_valid(vi);
 936             float *src_val_buf = get_pred_float_buf();
 937             const float *src_val = 0;
 938             int* src_idx_buf = get_pred_int_buf();
 939             const int* src_idx = 0;
 940             get_ord_var_data(data_root, vi, src_val_buf, src_idx_buf, &src_val, &src_idx);
 941
 942             for( i = 0; i < count1; i++ )
 943             {
 944                 int idx = src_idx[i];
 945                 int count_i = 1;
 946                 if( co )
 947                 {
 948                     count_i = co[idx*2];
 949                     cur_ofs = co[idx*2+1];
 950                 }
 951                 else
 952                     cur_ofs = idx*var_count;
 953                 if( count_i )
 954                 {
 955                     float val = src_val[i];
 956                     for( ; count_i > 0; count_i--, cur_ofs += var_count )
 957                     {
 958                         dst[cur_ofs] = val;
 959                         if( m )
 960                             m[cur_ofs] = 0;
 961                     }
 962                 }
 963             }
 964         }
 965     }
 966
 967     // copy responses
 968     if( responses )
 969     {
 970         if( is_classifier )
 971         {
 972             int* src_buf = get_resp_int_buf();
 973             const int* src = 0;
 974             get_class_labels(data_root, src_buf, &src);
 975             for( i = 0; i < count; i++ )
 976             {
 977                 int idx = sidx ? sidx[i] : i;
 978                 int val = get_class_idx ? src[idx] :
 979                     cat_map->data.i[cat_ofs->data.i[cat_var_count]+src[idx]];
 980                 responses[i] = (float)val;
 981             }
 982         }
 983         else
 984         {
 985             float *_values_buf = get_resp_float_buf();
 986             const float* _values = 0;
 987             get_ord_responses(data_root, _values_buf, &_values);
 988             for( i = 0; i < count; i++ )
 989             {
 990                 int idx = sidx ? sidx[i] : i;
 991                 responses[i] = _values[idx];
 992             }
 993         }
 994     }
 995
 996     __END__;
 997
 998     cvReleaseMat( &subsample_idx );
 999     cvReleaseMat( &subsample_co );
1000 }
1001
1002
1003 CvDTreeNode* CvDTreeTrainData::new_node( CvDTreeNode* parent, int count,
1004                                          int storage_idx, int offset )
1005 {
1006     CvDTreeNode* node = (CvDTreeNode*)cvSetNew( node_heap );
1007
1008     node->sample_count = count;
1009     node->depth = parent ? parent->depth + 1 : 0;
1010     node->parent = parent;
1011     node->left = node->right = 0;
1012     node->split = 0;
1013     node->value = 0;
1014     node->class_idx = 0;
1015     node->maxlr = 0.;
1016
1017     node->buf_idx = storage_idx;
1018     node->offset = offset;
1019     if( nv_heap )
1020         node->num_valid = (int*)cvSetNew( nv_heap );
1021     else
1022         node->num_valid = 0;
1023     node->alpha = node->node_risk = node->tree_risk = node->tree_error = 0.;
1024     node->complexity = 0;
1025
1026     if( params.cv_folds > 0 && cv_heap )
1027     {
1028         int cv_n = params.cv_folds;
1029         node->Tn = INT_MAX;
1030         node->cv_Tn = (int*)cvSetNew( cv_heap );
1031         node->cv_node_risk = (double*)cvAlignPtr(node->cv_Tn + cv_n, sizeof(double));
1032         node->cv_node_error = node->cv_node_risk + cv_n;
1033     }
1034     else
1035     {
1036         node->Tn = 0;
1037         node->cv_Tn = 0;
1038         node->cv_node_risk = 0;
1039         node->cv_node_error = 0;
1040     }
1041
1042     return node;
1043 }
1044
1045
1046 CvDTreeSplit* CvDTreeTrainData::new_split_ord( int vi, float cmp_val,
1047                 int split_point, int inversed, float quality )
1048 {
1049     CvDTreeSplit* split = (CvDTreeSplit*)cvSetNew( split_heap );
1050     split->var_idx = vi;
1051     split->condensed_idx = INT_MIN;
1052     split->ord.c = cmp_val;
1053     split->ord.split_point = split_point;
1054     split->inversed = inversed;
1055     split->quality = quality;
1056     split->next = 0;
1057
1058     return split;
1059 }
1060
1061
1062 CvDTreeSplit* CvDTreeTrainData::new_split_cat( int vi, float quality )
1063 {
1064     CvDTreeSplit* split = (CvDTreeSplit*)cvSetNew( split_heap );
1065     int i, n = (max_c_count + 31)/32;
1066
1067     split->var_idx = vi;
1068     split->condensed_idx = INT_MIN;
1069     split->inversed = 0;
1070     split->quality = quality;
1071     for( i = 0; i < n; i++ )
1072         split->subset[i] = 0;
1073     split->next = 0;
1074
1075     return split;
1076 }
1077
1078
1079 void CvDTreeTrainData::free_node( CvDTreeNode* node )
1080 {
1081     CvDTreeSplit* split = node->split;
1082     free_node_data( node );
1083     while( split )
1084     {
1085         CvDTreeSplit* next = split->next;
1086         cvSetRemoveByPtr( split_heap, split );
1087         split = next;
1088     }
1089     node->split = 0;
1090     cvSetRemoveByPtr( node_heap, node );
1091 }
1092
1093
1094 void CvDTreeTrainData::free_node_data( CvDTreeNode* node )
1095 {
1096     if( node->num_valid )
1097     {
1098         cvSetRemoveByPtr( nv_heap, node->num_valid );
1099         node->num_valid = 0;
1100     }
1101     // do not free cv_* fields, as all the cross-validation related data is released at once.
1102 }
1103
1104
1105 void CvDTreeTrainData::free_train_data()
1106 {
1107     cvReleaseMat( &counts );
1108     cvReleaseMat( &buf );
1109     cvReleaseMat( &direction );
1110     cvReleaseMat( &split_buf );
1111     cvReleaseMemStorage( &temp_storage );
1112     cvReleaseMat( &responses_copy );
1113     pred_float_buf.clear();
1114     pred_int_buf.clear();
1115     resp_float_buf.clear();
1116     resp_int_buf.clear();
1117     cv_lables_buf.clear();
1118     sample_idx_buf.clear();
1119
1120     cv_heap = nv_heap = 0;
1121 }
1122
1123
1124 void CvDTreeTrainData::clear()
1125 {
1126     free_train_data();
1127
1128     cvReleaseMemStorage( &tree_storage );
1129
1130     cvReleaseMat( &var_idx );
1131     cvReleaseMat( &var_type );
1132     cvReleaseMat( &cat_count );
1133     cvReleaseMat( &cat_ofs );
1134     cvReleaseMat( &cat_map );
1135     cvReleaseMat( &priors );
1136     cvReleaseMat( &priors_mult );
1137
1138     node_heap = split_heap = 0;
1139
1140     sample_count = var_all = var_count = max_c_count = ord_var_count = cat_var_count = 0;
1141     have_labels = have_priors = is_classifier = false;
1142
1143     buf_count = buf_size = 0;
1144     shared = false;
1145
1146     data_root = 0;
1147
1148     rng = cvRNG(-1);
1149 }
1150
1151
1152 int CvDTreeTrainData::get_num_classes() const
1153 {
1154     return is_classifier ? cat_count->data.i[cat_var_count] : 0;
1155 }
1156
1157
1158 int CvDTreeTrainData::get_var_type(int vi) const
1159 {
1160     return var_type->data.i[vi];
1161 }
1162
1163 int CvDTreeTrainData::get_ord_var_data( CvDTreeNode* n, int vi, float* ord_values_buf, int* indices_buf, const float** ord_values, const int** indices )
1164 {
1165     int vidx = var_idx ? var_idx->data.i[vi] : vi;
1166     int node_sample_count = n->sample_count;
1167     int* sample_indices_buf = get_sample_idx_buf();
1168     const int* sample_indices = 0;
1169     int td_step = train_data->step/CV_ELEM_SIZE(train_data->type);
1170
1171     get_sample_indices(n, sample_indices_buf, &sample_indices);
1172
1173     if( !is_buf_16u )
1174         *indices = buf->data.i + n->buf_idx*buf->cols +
1175         vi*sample_count + n->offset;
1176     else {
1177         const unsigned short* short_indices = (const unsigned short*)(buf->data.s + n->buf_idx*buf->cols +
1178             vi*sample_count + n->offset );
1179         for( int i = 0; i < node_sample_count; i++ )
1180             indices_buf[i] = short_indices[i];
1181         *indices = indices_buf;
1182     }
1183
1184     if( tflag == CV_ROW_SAMPLE )
1185     {
1186         for( int i = 0; i < node_sample_count &&
1187             ((((*indices)[i] >= 0) && !is_buf_16u) || (((*indices)[i] != 65535) && is_buf_16u)); i++ )
1188         {
1189             int idx = (*indices)[i];
1190             idx = sample_indices[idx];
1191             ord_values_buf[i] = *(train_data->data.fl + idx * td_step + vidx);
1192         }
1193     }
1194     else
1195         for( int i = 0; i < node_sample_count &&
1196             ((((*indices)[i] >= 0) && !is_buf_16u) || (((*indices)[i] != 65535) && is_buf_16u)); i++ )
1197         {
1198             int idx = (*indices)[i];
1199             idx = sample_indices[idx];
1200             ord_values_buf[i] = *(train_data->data.fl + vidx* td_step + idx);
1201         }
1202
1203     *ord_values = ord_values_buf;
1204     return 0; //TODO: return the number of non-missing values
1205 }
1206
1207
1208 void CvDTreeTrainData::get_class_labels( CvDTreeNode* n, int* labels_buf, const int** labels )
1209 {
1210     if (is_classifier)
1211         get_cat_var_data( n, var_count, labels_buf, labels );
1212 }
1213
1214 void CvDTreeTrainData::get_sample_indices( CvDTreeNode* n, int* indices_buf, const int** indices )
1215 {
1216     get_cat_var_data( n, get_work_var_count(), indices_buf, indices );
1217 }
1218
1219 void CvDTreeTrainData::get_ord_responses( CvDTreeNode* n, float* values_buf, const float** values)
1220 {
1221     int sample_count = n->sample_count;
1222     int* indices_buf = get_sample_idx_buf();
1223     const int* indices = 0;
1224
1225     int r_step = responses->step/CV_ELEM_SIZE(responses->type);
1226
1227     get_sample_indices(n, indices_buf, &indices);
1228
1229
1230     for( int i = 0; i < sample_count &&
1231         (((indices[i] >= 0) && !is_buf_16u) || ((indices[i] != 65535) && is_buf_16u)); i++ )
1232     {
1233         int idx = indices[i];
1234         values_buf[i] = *(responses->data.fl + idx * r_step);
1235     }
1236
1237     *values = values_buf;
1238 }
1239
1240
1241 void CvDTreeTrainData::get_cv_labels( CvDTreeNode* n, int* labels_buf, const int** labels )
1242 {
1243     if (have_labels)
1244         get_cat_var_data( n, get_work_var_count()- 1, labels_buf, labels );
1245 }
1246
1247
1248 int CvDTreeTrainData::get_cat_var_data( CvDTreeNode* n, int vi, int* cat_values_buf, const int** cat_values )
1249 {
1250     if( !is_buf_16u )
1251         *cat_values = buf->data.i + n->buf_idx*buf->cols +
1252         vi*sample_count + n->offset;
1253     else {
1254         const unsigned short* short_values = (const unsigned short*)(buf->data.s + n->buf_idx*buf->cols +
1255             vi*sample_count + n->offset);
1256         for( int i = 0; i < n->sample_count; i++ )
1257             cat_values_buf[i] = short_values[i];
1258         *cat_values = cat_values_buf;
1259     }
1260
1261     return 0; //TODO: return the number of non-missing values
1262 }
1263
1264
1265 int CvDTreeTrainData::get_child_buf_idx( CvDTreeNode* n )
1266 {
1267     int idx = n->buf_idx + 1;
1268     if( idx >= buf_count )
1269         idx = shared ? 1 : 0;
1270     return idx;
1271 }
1272
1273
1274 void CvDTreeTrainData::write_params( CvFileStorage* fs ) const
1275 {
1276     CV_FUNCNAME( "CvDTreeTrainData::write_params" );
1277
1278     __BEGIN__;
1279
1280     int vi, vcount = var_count;
1281
1282     cvWriteInt( fs, "is_classifier", is_classifier ? 1 : 0 );
1283     cvWriteInt( fs, "var_all", var_all );
1284     cvWriteInt( fs, "var_count", var_count );
1285     cvWriteInt( fs, "ord_var_count", ord_var_count );
1286     cvWriteInt( fs, "cat_var_count", cat_var_count );
1287
1288     cvStartWriteStruct( fs, "training_params", CV_NODE_MAP );
1289     cvWriteInt( fs, "use_surrogates", params.use_surrogates ? 1 : 0 );
1290
1291     if( is_classifier )
1292     {
1293         cvWriteInt( fs, "max_categories", params.max_categories );
1294     }
1295     else
1296     {
1297         cvWriteReal( fs, "regression_accuracy", params.regression_accuracy );
1298     }
1299
1300     cvWriteInt( fs, "max_depth", params.max_depth );
1301     cvWriteInt( fs, "min_sample_count", params.min_sample_count );
1302     cvWriteInt( fs, "cross_validation_folds", params.cv_folds );
1303
1304     if( params.cv_folds > 1 )
1305     {
1306         cvWriteInt( fs, "use_1se_rule", params.use_1se_rule ? 1 : 0 );
1307         cvWriteInt( fs, "truncate_pruned_tree", params.truncate_pruned_tree ? 1 : 0 );
1308     }
1309
1310     if( priors )
1311         cvWrite( fs, "priors", priors );
1312
1313     cvEndWriteStruct( fs );
1314
1315     if( var_idx )
1316         cvWrite( fs, "var_idx", var_idx );
1317
1318     cvStartWriteStruct( fs, "var_type", CV_NODE_SEQ+CV_NODE_FLOW );
1319
1320     for( vi = 0; vi < vcount; vi++ )
1321         cvWriteInt( fs, 0, var_type->data.i[vi] >= 0 );
1322
1323     cvEndWriteStruct( fs );
1324
1325     if( cat_count && (cat_var_count > 0 || is_classifier) )
1326     {
1327         CV_ASSERT( cat_count != 0 );
1328         cvWrite( fs, "cat_count", cat_count );
1329         cvWrite( fs, "cat_map", cat_map );
1330     }
1331
1332     __END__;
1333 }
1334
1335
1336 void CvDTreeTrainData::read_params( CvFileStorage* fs, CvFileNode* node )
1337 {
1338     CV_FUNCNAME( "CvDTreeTrainData::read_params" );
1339
1340     __BEGIN__;
1341
1342     CvFileNode *tparams_node, *vartype_node;
1343     CvSeqReader reader;
1344     int vi, max_split_size, tree_block_size;
1345
1346     is_classifier = (cvReadIntByName( fs, node, "is_classifier" ) != 0);
1347     var_all = cvReadIntByName( fs, node, "var_all" );
1348     var_count = cvReadIntByName( fs, node, "var_count", var_all );
1349     cat_var_count = cvReadIntByName( fs, node, "cat_var_count" );
1350     ord_var_count = cvReadIntByName( fs, node, "ord_var_count" );
1351
1352     tparams_node = cvGetFileNodeByName( fs, node, "training_params" );
1353
1354     if( tparams_node ) // training parameters are not necessary
1355     {
1356         params.use_surrogates = cvReadIntByName( fs, tparams_node, "use_surrogates", 1 ) != 0;
1357
1358         if( is_classifier )
1359         {
1360             params.max_categories = cvReadIntByName( fs, tparams_node, "max_categories" );
1361         }
1362         else
1363         {
1364             params.regression_accuracy =
1365                 (float)cvReadRealByName( fs, tparams_node, "regression_accuracy" );
1366         }
1367
1368         params.max_depth = cvReadIntByName( fs, tparams_node, "max_depth" );
1369         params.min_sample_count = cvReadIntByName( fs, tparams_node, "min_sample_count" );
1370         params.cv_folds = cvReadIntByName( fs, tparams_node, "cross_validation_folds" );
1371
1372         if( params.cv_folds > 1 )
1373         {
1374             params.use_1se_rule = cvReadIntByName( fs, tparams_node, "use_1se_rule" ) != 0;
1375             params.truncate_pruned_tree =
1376                 cvReadIntByName( fs, tparams_node, "truncate_pruned_tree" ) != 0;
1377         }
1378
1379         priors = (CvMat*)cvReadByName( fs, tparams_node, "priors" );
1380         if( priors )
1381         {
1382             if( !CV_IS_MAT(priors) )
1383                 CV_ERROR( CV_StsParseError, "priors must stored as a matrix" );
1384             priors_mult = cvCloneMat( priors );
1385         }
1386     }
1387
1388     CV_CALL( var_idx = (CvMat*)cvReadByName( fs, node, "var_idx" ));
1389     if( var_idx )
1390     {
1391         if( !CV_IS_MAT(var_idx) ||
1392             (var_idx->cols != 1 && var_idx->rows != 1) ||
1393             var_idx->cols + var_idx->rows - 1 != var_count ||
1394             CV_MAT_TYPE(var_idx->type) != CV_32SC1 )
1395             CV_ERROR( CV_StsParseError,
1396                 "var_idx (if exist) must be valid 1d integer vector containing <var_count> elements" );
1397
1398         for( vi = 0; vi < var_count; vi++ )
1399             if( (unsigned)var_idx->data.i[vi] >= (unsigned)var_all )
1400                 CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "some of var_idx elements are out of range" );
1401     }
1402
1403     ////// read var type
1404     CV_CALL( var_type = cvCreateMat( 1, var_count + 2, CV_32SC1 ));
1405
1406     cat_var_count = 0;
1407     ord_var_count = -1;
1408     vartype_node = cvGetFileNodeByName( fs, node, "var_type" );
1409
1410     if( vartype_node && CV_NODE_TYPE(vartype_node->tag) == CV_NODE_INT && var_count == 1 )
1411         var_type->data.i[0] = vartype_node->data.i ? cat_var_count++ : ord_var_count--;
1412     else
1413     {
1414         if( !vartype_node || CV_NODE_TYPE(vartype_node->tag) != CV_NODE_SEQ ||
1415             vartype_node->data.seq->total != var_count )
1416             CV_ERROR( CV_StsParseError, "var_type must exist and be a sequence of 0's and 1's" );
1417
1418         cvStartReadSeq( vartype_node->data.seq, &reader );
1419
1420         for( vi = 0; vi < var_count; vi++ )
1421         {
1422             CvFileNode* n = (CvFileNode*)reader.ptr;
1423             if( CV_NODE_TYPE(n->tag) != CV_NODE_INT || (n->data.i & ~1) )
1424                 CV_ERROR( CV_StsParseError, "var_type must exist and be a sequence of 0's and 1's" );
1425             var_type->data.i[vi] = n->data.i ? cat_var_count++ : ord_var_count--;
1426             CV_NEXT_SEQ_ELEM( reader.seq->elem_size, reader );
1427         }
1428     }
1429     var_type->data.i[var_count] = cat_var_count;
1430
1431     ord_var_count = ~ord_var_count;
1432     if( cat_var_count != cat_var_count || ord_var_count != ord_var_count )
1433         CV_ERROR( CV_StsParseError, "var_type is inconsistent with cat_var_count and ord_var_count" );
1434     //////
1435
1436     if( cat_var_count > 0 || is_classifier )
1437     {
1438         int ccount, total_c_count = 0;
1439         CV_CALL( cat_count = (CvMat*)cvReadByName( fs, node, "cat_count" ));
1440         CV_CALL( cat_map = (CvMat*)cvReadByName( fs, node, "cat_map" ));
1441
1442         if( !CV_IS_MAT(cat_count) || !CV_IS_MAT(cat_map) ||
1443             (cat_count->cols != 1 && cat_count->rows != 1) ||
1444             CV_MAT_TYPE(cat_count->type) != CV_32SC1 ||
1445             cat_count->cols + cat_count->rows - 1 != cat_var_count + is_classifier ||
1446             (cat_map->cols != 1 && cat_map->rows != 1) ||
1447             CV_MAT_TYPE(cat_map->type) != CV_32SC1 )
1448             CV_ERROR( CV_StsParseError,
1449             "Both cat_count and cat_map must exist and be valid 1d integer vectors of an appropriate size" );
1450
1451         ccount = cat_var_count + is_classifier;
1452
1453         CV_CALL( cat_ofs = cvCreateMat( 1, ccount + 1, CV_32SC1 ));
1454         cat_ofs->data.i[0] = 0;
1455         max_c_count = 1;
1456
1457         for( vi = 0; vi < ccount; vi++ )
1458         {
1459             int val = cat_count->data.i[vi];
1460             if( val <= 0 )
1461                 CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "some of cat_count elements are out of range" );
1462             max_c_count = MAX( max_c_count, val );
1463             cat_ofs->data.i[vi+1] = total_c_count += val;
1464         }
1465
1466         if( cat_map->cols + cat_map->rows - 1 != total_c_count )
1467             CV_ERROR( CV_StsBadSize,
1468             "cat_map vector length is not equal to the total number of categories in all categorical vars" );
1469     }
1470
1471     max_split_size = cvAlign(sizeof(CvDTreeSplit) +
1472         (MAX(0,max_c_count - 33)/32)*sizeof(int),sizeof(void*));
1473
1474     tree_block_size = MAX((int)sizeof(CvDTreeNode)*8, max_split_size);
1475     tree_block_size = MAX(tree_block_size + block_size_delta, min_block_size);
1476     CV_CALL( tree_storage = cvCreateMemStorage( tree_block_size ));
1477     CV_CALL( node_heap = cvCreateSet( 0, sizeof(node_heap[0]),
1478             sizeof(CvDTreeNode), tree_storage ));
1479     CV_CALL( split_heap = cvCreateSet( 0, sizeof(split_heap[0]),
1480             max_split_size, tree_storage ));
1481
1482     __END__;
1483 }
1484
1485 float* CvDTreeTrainData::get_pred_float_buf()
1486 {
1487     return &pred_float_buf[cv::getThreadNum()][0];
1488 }
1489 int* CvDTreeTrainData::get_pred_int_buf()
1490 {
1491     return &pred_int_buf[cv::getThreadNum()][0];
1492 }
1493 float* CvDTreeTrainData::get_resp_float_buf()
1494 {
1495     return &resp_float_buf[cv::getThreadNum()][0];
1496 }
1497 int* CvDTreeTrainData::get_resp_int_buf()
1498 {
1499     return &resp_int_buf[cv::getThreadNum()][0];
1500 }
1501 int* CvDTreeTrainData::get_cv_lables_buf()
1502 {
1503     return &cv_lables_buf[cv::getThreadNum()][0];
1504 }
1505 int* CvDTreeTrainData::get_sample_idx_buf()
1506 {
1507     return &sample_idx_buf[cv::getThreadNum()][0];
1508 }
1509
1510 /////////////////////// Decision Tree /////////////////////////
1511
1512 CvDTree::CvDTree()
1513 {
1514     data = 0;
1515     var_importance = 0;
1516     default_model_name = "my_tree";
1517
1518     clear();
1519 }
1520
1521
1522 void CvDTree::clear()
1523 {
1524     cvReleaseMat( &var_importance );
1525     if( data )
1526     {
1527         if( !data->shared )
1528             delete data;
1529         else
1530             free_tree();
1531         data = 0;
1532     }
1533     root = 0;
1534     pruned_tree_idx = -1;
1535 }
1536
1537
1538 CvDTree::~CvDTree()
1539 {
1540     clear();
1541 }
1542
1543
1544 const CvDTreeNode* CvDTree::get_root() const
1545 {
1546     return root;
1547 }
1548
1549
1550 int CvDTree::get_pruned_tree_idx() const
1551 {
1552     return pruned_tree_idx;
1553 }
1554
1555
1556 CvDTreeTrainData* CvDTree::get_data()
1557 {
1558     return data;
1559 }
1560
1561
1562 bool CvDTree::train( const CvMat* _train_data, int _tflag,
1563                      const CvMat* _responses, const CvMat* _var_idx,
1564                      const CvMat* _sample_idx, const CvMat* _var_type,
1565                      const CvMat* _missing_mask, CvDTreeParams _params )
1566 {
1567     bool result = false;
1568
1569     CV_FUNCNAME( "CvDTree::train" );
1570
1571     __BEGIN__;
1572
1573     clear();
1574     data = new CvDTreeTrainData( _train_data, _tflag, _responses,
1575                                  _var_idx, _sample_idx, _var_type,
1576                                  _missing_mask, _params, false );
1577     CV_CALL( result = do_train(0) );
1578
1579     __END__;
1580
1581     return result;
1582 }
1583
1584 bool CvDTree::train( const Mat& _train_data, int _tflag,
1585                     const Mat& _responses, const Mat& _var_idx,
1586                     const Mat& _sample_idx, const Mat& _var_type,
1587                     const Mat& _missing_mask, CvDTreeParams _params )
1588 {
1589     CvMat tdata = _train_data, responses = _responses, vidx=_var_idx,
1590         sidx=_sample_idx, vtype=_var_type, mmask=_missing_mask;
1591     return train(&tdata, _tflag, &responses, vidx.data.ptr ? &vidx : 0, sidx.data.ptr ? &sidx : 0,
1592                  vtype.data.ptr ? &vtype : 0, mmask.data.ptr ? &mmask : 0, _params);
1593 }
1594
1595
1596 bool CvDTree::train( CvMLData* _data, CvDTreeParams _params )
1597 {
1598    bool result = false;
1599
1600     CV_FUNCNAME( "CvDTree::train" );
1601
1602     __BEGIN__;
1603
1604     const CvMat* values = _data->get_values();
1605     const CvMat* response = _data->get_responses();
1606     const CvMat* missing = _data->get_missing();
1607     const CvMat* var_types = _data->get_var_types();
1608     const CvMat* train_sidx = _data->get_train_sample_idx();
1609     const CvMat* var_idx = _data->get_var_idx();
1610
1611     CV_CALL( result = train( values, CV_ROW_SAMPLE, response, var_idx,
1612         train_sidx, var_types, missing, _params ) );
1613
1614     __END__;
1615
1616     return result;
1617 }
1618
1619 bool CvDTree::train( CvDTreeTrainData* _data, const CvMat* _subsample_idx )
1620 {
1621     bool result = false;
1622
1623     CV_FUNCNAME( "CvDTree::train" );
1624
1625     __BEGIN__;
1626
1627     clear();
1628     data = _data;
1629     data->shared = true;
1630     CV_CALL( result = do_train(_subsample_idx));
1631
1632     __END__;
1633
1634     return result;
1635 }
1636
1637
1638 bool CvDTree::do_train( const CvMat* _subsample_idx )
1639 {
1640     bool result = false;
1641
1642     CV_FUNCNAME( "CvDTree::do_train" );
1643
1644     __BEGIN__;
1645
1646     root = data->subsample_data( _subsample_idx );
1647
1648     CV_CALL( try_split_node(root));
1649
1650     if( data->params.cv_folds > 0 )
1651         CV_CALL( prune_cv());
1652
1653     if( !data->shared )
1654         data->free_train_data();
1655
1656     result = true;
1657
1658     __END__;
1659
1660     return result;
1661 }
1662
1663
1664 void CvDTree::try_split_node( CvDTreeNode* node )
1665 {
1666     CvDTreeSplit* best_split = 0;
1667     int i, n = node->sample_count, vi;
1668     bool can_split = true;
1669     double quality_scale;
1670
1671     calc_node_value( node );
1672
1673     if( node->sample_count <= data->params.min_sample_count ||
1674         node->depth >= data->params.max_depth )
1675         can_split = false;
1676
1677     if( can_split && data->is_classifier )
1678     {
1679         // check if we have a "pure" node,
1680         // we assume that cls_count is filled by calc_node_value()
1681         int* cls_count = data->counts->data.i;
1682         int nz = 0, m = data->get_num_classes();
1683         for( i = 0; i < m; i++ )
1684             nz += cls_count[i] != 0;
1685         if( nz == 1 ) // there is only one class
1686             can_split = false;
1687     }
1688     else if( can_split )
1689     {
1690         if( sqrt(node->node_risk)/n < data->params.regression_accuracy )
1691             can_split = false;
1692     }
1693
1694     if( can_split )
1695     {
1696         best_split = find_best_split(node);
1697         // TODO: check the split quality ...
1698         node->split = best_split;
1699     }
1700     if( !can_split || !best_split )
1701     {
1702         data->free_node_data(node);
1703         return;
1704     }
1705
1706     quality_scale = calc_node_dir( node );
1707     if( data->params.use_surrogates )
1708     {
1709         // find all the surrogate splits
1710         // and sort them by their similarity to the primary one
1711         for( vi = 0; vi < data->var_count; vi++ )
1712         {
1713             CvDTreeSplit* split;
1714             int ci = data->get_var_type(vi);
1715
1716             if( vi == best_split->var_idx )
1717                 continue;
1718
1719             if( ci >= 0 )
1720                 split = find_surrogate_split_cat( node, vi );
1721             else
1722                 split = find_surrogate_split_ord( node, vi );
1723
1724             if( split )
1725             {
1726                 // insert the split
1727                 CvDTreeSplit* prev_split = node->split;
1728                 split->quality = (float)(split->quality*quality_scale);
1729
1730                 while( prev_split->next &&
1731                        prev_split->next->quality > split->quality )
1732                     prev_split = prev_split->next;
1733                 split->next = prev_split->next;
1734                 prev_split->next = split;
1735             }
1736         }
1737     }
1738     split_node_data( node );
1739     try_split_node( node->left );
1740     try_split_node( node->right );
1741 }
1742
1743
1744 // calculate direction (left(-1),right(1),missing(0))
1745 // for each sample using the best split
1746 // the function returns scale coefficients for surrogate split quality factors.
1747 // the scale is applied to normalize surrogate split quality relatively to the
1748 // best (primary) split quality. That is, if a surrogate split is absolutely
1749 // identical to the primary split, its quality will be set to the maximum value =
1750 // quality of the primary split; otherwise, it will be lower.
1751 // besides, the function compute node->maxlr,
1752 // minimum possible quality (w/o considering the above mentioned scale)
1753 // for a surrogate split. Surrogate splits with quality less than node->maxlr
1754 // are not discarded.
1755 double CvDTree::calc_node_dir( CvDTreeNode* node )
1756 {
1757     char* dir = (char*)data->direction->data.ptr;
1758     int i, n = node->sample_count, vi = node->split->var_idx;
1759     double L, R;
1760
1761     assert( !node->split->inversed );
1762
1763     if( data->get_var_type(vi) >= 0 ) // split on categorical var
1764     {
1765         int* labels_buf = data->get_pred_int_buf();
1766         const int* labels = 0;
1767         const int* subset = node->split->subset;
1768         data->get_cat_var_data( node, vi, labels_buf, &labels );
1769         if( !data->have_priors )
1770         {
1771             int sum = 0, sum_abs = 0;
1772
1773             for( i = 0; i < n; i++ )
1774             {
1775                 int idx = labels[i];
1776                 int d = ( ((idx >= 0)&&(!data->is_buf_16u)) || ((idx != 65535)&&(data->is_buf_16u)) ) ?
1777                     CV_DTREE_CAT_DIR(idx,subset) : 0;
1778                 sum += d; sum_abs += d & 1;
1779                 dir[i] = (char)d;
1780             }
1781
1782             R = (sum_abs + sum) >> 1;
1783             L = (sum_abs - sum) >> 1;
1784         }
1785         else
1786         {
1787             const double* priors = data->priors_mult->data.db;
1788             double sum = 0, sum_abs = 0;
1789             int *responses_buf = data->get_resp_int_buf();
1790             const int* responses;
1791             data->get_class_labels(node, responses_buf, &responses);
1792
1793             for( i = 0; i < n; i++ )
1794             {
1795                 int idx = labels[i];
1796                 double w = priors[responses[i]];
1797                 int d = idx >= 0 ? CV_DTREE_CAT_DIR(idx,subset) : 0;
1798                 sum += d*w; sum_abs += (d & 1)*w;
1799                 dir[i] = (char)d;
1800             }
1801
1802             R = (sum_abs + sum) * 0.5;
1803             L = (sum_abs - sum) * 0.5;
1804         }
1805     }
1806     else // split on ordered var
1807     {
1808         int split_point = node->split->ord.split_point;
1809         int n1 = node->get_num_valid(vi);
1810
1811         float* val_buf = data->get_pred_float_buf();
1812         const float* val = 0;
1813         int* sorted_buf = data->get_pred_int_buf();
1814         const int* sorted = 0;
1815         data->get_ord_var_data( node, vi, val_buf, sorted_buf, &val, &sorted);
1816
1817         assert( 0 <= split_point && split_point < n1-1 );
1818
1819         if( !data->have_priors )
1820         {
1821             for( i = 0; i <= split_point; i++ )
1822                 dir[sorted[i]] = (char)-1;
1823             for( ; i < n1; i++ )
1824                 dir[sorted[i]] = (char)1;
1825             for( ; i < n; i++ )
1826                 dir[sorted[i]] = (char)0;
1827
1828             L = split_point-1;
1829             R = n1 - split_point + 1;
1830         }
1831         else
1832         {
1833             const double* priors = data->priors_mult->data.db;
1834             int* responses_buf = data->get_resp_int_buf();
1835             const int* responses = 0;
1836             data->get_class_labels(node, responses_buf, &responses);
1837             L = R = 0;
1838
1839             for( i = 0; i <= split_point; i++ )
1840             {
1841                 int idx = sorted[i];
1842                 double w = priors[responses[idx]];
1843                 dir[idx] = (char)-1;
1844                 L += w;
1845             }
1846
1847             for( ; i < n1; i++ )
1848             {
1849                 int idx = sorted[i];
1850                 double w = priors[responses[idx]];
1851                 dir[idx] = (char)1;
1852                 R += w;
1853             }
1854
1855             for( ; i < n; i++ )
1856                 dir[sorted[i]] = (char)0;
1857         }
1858     }
1859     node->maxlr = MAX( L, R );
1860     return node->split->quality/(L + R);
1861 }
1862
1863 CvDTreeSplit* CvDTree::find_best_split( CvDTreeNode* node )
1864 {
1865     int vi;
1866     CvDTreeSplit *bestSplit = 0;
1867     int maxNumThreads = 1;
1868 #ifdef _OPENMP
1869     maxNumThreads = cv::getNumThreads();
1870 #endif
1871     vector<CvDTreeSplit*> splits(maxNumThreads);
1872     vector<CvDTreeSplit*> bestSplits(maxNumThreads);
1873     vector<int> canSplit(maxNumThreads);
1874     CvDTreeSplit **splitsPtr = &splits[0], ** bestSplitsPtr = &bestSplits[0];
1875     int* canSplitPtr = &canSplit[0];
1876     for (int i = 0; i < maxNumThreads; i++)
1877     {
1878         splitsPtr[i] = data->new_split_cat( 0, -1.0f );
1879         bestSplitsPtr[i] = data->new_split_cat( 0, -1.0f );
1880         canSplitPtr[i] = 0;
1881     }
1882
1883 #ifdef _OPENMP
1884 #pragma omp parallel for num_threads(maxNumThreads) schedule(dynamic)
1885 #endif
1886     for( vi = 0; vi < data->var_count; vi++ )
1887     {
1888         CvDTreeSplit *res, *t;
1889         int threadIdx = cv::getThreadNum();
1890         int ci = data->get_var_type(vi);
1891         if( node->get_num_valid(vi) <= 1 )
1892             continue;
1893
1894         if( data->is_classifier )
1895         {
1896             if( ci >= 0 )
1897                 res = find_split_cat_class( node, vi, bestSplitsPtr[threadIdx]->quality, splitsPtr[threadIdx] );
1898             else
1899                 res = find_split_ord_class( node, vi, bestSplitsPtr[threadIdx]->quality, splitsPtr[threadIdx] );
1900         }
1901         else
1902         {
1903             if( ci >= 0 )
1904                 res = find_split_cat_reg( node, vi, bestSplitsPtr[threadIdx]->quality, splitsPtr[threadIdx] );
1905             else
1906                 res = find_split_ord_reg( node, vi, bestSplitsPtr[threadIdx]->quality, splitsPtr[threadIdx] );
1907         }
1908
1909         if( res )
1910         {
1911             canSplitPtr[threadIdx] = 1;
1912             if( bestSplitsPtr[threadIdx]->quality < splitsPtr[threadIdx]->quality )
1913                 CV_SWAP( bestSplitsPtr[threadIdx], splitsPtr[threadIdx], t );
1914         }
1915     }
1916     int ti = 0;
1917     for( ; ti < maxNumThreads; ti++ )
1918     {
1919         if( canSplitPtr[ti] )
1920         {
1921             bestSplit = bestSplitsPtr[ti];
1922             break;
1923         }
1924     }
1925     for( ; ti < maxNumThreads; ti++ )
1926     {
1927         if( bestSplit->quality < bestSplitsPtr[ti]->quality )
1928             bestSplit = bestSplitsPtr[ti];
1929     }
1930     for(int i = 0; i < maxNumThreads; i++)
1931     {
1932         cvSetRemoveByPtr( data->split_heap, splitsPtr[i] );
1933         if( bestSplitsPtr[i] != bestSplit )
1934             cvSetRemoveByPtr( data->split_heap, bestSplitsPtr[i] );
1935     }
1936     return bestSplit;
1937 }
1938
1939 CvDTreeSplit* CvDTree::find_split_ord_class( CvDTreeNode* node, int vi,
1940                                             float init_quality, CvDTreeSplit* _split )
1941 {
1942     const float epsilon = FLT_EPSILON*2;
1943     int n = node->sample_count;
1944     int n1 = node->get_num_valid(vi);
1945     int m = data->get_num_classes();
1946
1947     float* values_buf = data->get_pred_float_buf();
1948     const float* values = 0;
1949     int* indices_buf = data->get_pred_int_buf();
1950     const int* indices = 0;
1951     data->get_ord_var_data( node, vi, values_buf, indices_buf, &values, &indices );
1952     int* responses_buf =  data->get_resp_int_buf();
1953     const int* responses = 0;
1954     data->get_class_labels( node, responses_buf, &responses );
1955
1956     const int* rc0 = data->counts->data.i;
1957     int* lc = (int*)cvStackAlloc(m*sizeof(lc[0]));
1958     int* rc = (int*)cvStackAlloc(m*sizeof(rc[0]));
1959     int i, best_i = -1;
1960     double lsum2 = 0, rsum2 = 0, best_val = init_quality;
1961     const double* priors = data->have_priors ? data->priors_mult->data.db : 0;
1962
1963     // init arrays of class instance counters on both sides of the split
1964     for( i = 0; i < m; i++ )
1965     {
1966         lc[i] = 0;
1967         rc[i] = rc0[i];
1968     }
1969
1970     // compensate for missing values
1971     for( i = n1; i < n; i++ )
1972     {
1973         rc[responses[indices[i]]]--;
1974     }
1975
1976     if( !priors )
1977     {
1978         int L = 0, R = n1;
1979
1980         for( i = 0; i < m; i++ )
1981             rsum2 += (double)rc[i]*rc[i];
1982
1983         for( i = 0; i < n1 - 1; i++ )
1984         {
1985             int idx = responses[indices[i]];
1986             int lv, rv;
1987             L++; R--;
1988             lv = lc[idx]; rv = rc[idx];
1989             lsum2 += lv*2 + 1;
1990             rsum2 -= rv*2 - 1;
1991             lc[idx] = lv + 1; rc[idx] = rv - 1;
1992
1993             if( values[i] + epsilon < values[i+1] )
1994             {
1995                 double val = (lsum2*R + rsum2*L)/((double)L*R);
1996                 if( best_val < val )
1997                 {
1998                     best_val = val;
1999                     best_i = i;
2000                 }
2001             }
2002         }
2003     }
2004     else
2005     {
2006         double L = 0, R = 0;
2007         for( i = 0; i < m; i++ )
2008         {
2009             double wv = rc[i]*priors[i];
2010             R += wv;
2011             rsum2 += wv*wv;
2012         }
2013
2014         for( i = 0; i < n1 - 1; i++ )
2015         {
2016             int idx = responses[indices[i]];
2017             int lv, rv;
2018             double p = priors[idx], p2 = p*p;
2019             L += p; R -= p;
2020             lv = lc[idx]; rv = rc[idx];
2021             lsum2 += p2*(lv*2 + 1);
2022             rsum2 -= p2*(rv*2 - 1);
2023             lc[idx] = lv + 1; rc[idx] = rv - 1;
2024
2025             if( values[i] + epsilon < values[i+1] )
2026             {
2027                 double val = (lsum2*R + rsum2*L)/((double)L*R);
2028                 if( best_val < val )
2029                 {
2030                     best_val = val;
2031                     best_i = i;
2032                 }
2033             }
2034         }
2035     }
2036
2037     CvDTreeSplit* split = 0;
2038     if( best_i >= 0 )
2039     {
2040         split = _split ? _split : data->new_split_ord( 0, 0.0f, 0, 0, 0.0f );
2041         split->var_idx = vi;
2042         split->ord.c = (values[best_i] + values[best_i+1])*0.5f;
2043         split->ord.split_point = best_i;
2044         split->inversed = 0;
2045         split->quality = (float)best_val;
2046     }
2047     return split;
2048 }
2049
2050
2051 void CvDTree::cluster_categories( const int* vectors, int n, int m,
2052                                 int* csums, int k, int* labels )
2053 {
2054     // TODO: consider adding priors (class weights) and sample weights to the clustering algorithm
2055     int iters = 0, max_iters = 100;
2056     int i, j, idx;
2057     double* buf = (double*)cvStackAlloc( (n + k)*sizeof(buf[0]) );
2058     double *v_weights = buf, *c_weights = buf + n;
2059     bool modified = true;
2060     CvRNG* r = &data->rng;
2061
2062     // assign labels randomly
2063     for( i = 0; i < n; i++ )
2064     {
2065         int sum = 0;
2066         const int* v = vectors + i*m;
2067         labels[i] = i < k ? i : (cvRandInt(r) % k);
2068
2069         // compute weight of each vector
2070         for( j = 0; j < m; j++ )
2071             sum += v[j];
2072         v_weights[i] = sum ? 1./sum : 0.;
2073     }
2074
2075     for( i = 0; i < n; i++ )
2076     {
2077         int i1 = cvRandInt(r) % n;
2078         int i2 = cvRandInt(r) % n;
2079         CV_SWAP( labels[i1], labels[i2], j );
2080     }
2081
2082     for( iters = 0; iters <= max_iters; iters++ )
2083     {
2084         // calculate csums
2085         for( i = 0; i < k; i++ )
2086         {
2087             for( j = 0; j < m; j++ )
2088                 csums[i*m + j] = 0;
2089         }
2090
2091         for( i = 0; i < n; i++ )
2092         {
2093             const int* v = vectors + i*m;
2094             int* s = csums + labels[i]*m;
2095             for( j = 0; j < m; j++ )
2096                 s[j] += v[j];
2097         }
2098
2099         // exit the loop here, when we have up-to-date csums
2100         if( iters == max_iters || !modified )
2101             break;
2102
2103         modified = false;
2104
2105         // calculate weight of each cluster
2106         for( i = 0; i < k; i++ )
2107         {
2108             const int* s = csums + i*m;
2109             int sum = 0;
2110             for( j = 0; j < m; j++ )
2111                 sum += s[j];
2112             c_weights[i] = sum ? 1./sum : 0;
2113         }
2114
2115         // now for each vector determine the closest cluster
2116         for( i = 0; i < n; i++ )
2117         {
2118             const int* v = vectors + i*m;
2119             double alpha = v_weights[i];
2120             double min_dist2 = DBL_MAX;
2121             int min_idx = -1;
2122
2123             for( idx = 0; idx < k; idx++ )
2124             {
2125                 const int* s = csums + idx*m;
2126                 double dist2 = 0., beta = c_weights[idx];
2127                 for( j = 0; j < m; j++ )
2128                 {
2129                     double t = v[j]*alpha - s[j]*beta;
2130                     dist2 += t*t;
2131                 }
2132                 if( min_dist2 > dist2 )
2133                 {
2134                     min_dist2 = dist2;
2135                     min_idx = idx;
2136                 }
2137             }
2138
2139             if( min_idx != labels[i] )
2140                 modified = true;
2141             labels[i] = min_idx;
2142         }
2143     }
2144 }
2145
2146
2147 CvDTreeSplit* CvDTree::find_split_cat_class( CvDTreeNode* node, int vi, float init_quality, CvDTreeSplit* _split )
2148 {
2149     int ci = data->get_var_type(vi);
2150     int n = node->sample_count;
2151     int m = data->get_num_classes();
2152     int _mi = data->cat_count->data.i[ci], mi = _mi;
2153
2154     int* labels_buf = data->get_pred_int_buf();
2155     const int* labels = 0;
2156     data->get_cat_var_data(node, vi, labels_buf, &labels);
2157     int *responses_buf = data->get_resp_int_buf();
2158     const int* responses = 0;
2159     data->get_class_labels(node, responses_buf, &responses);
2160
2161     int* lc = (int*)cvStackAlloc(m*sizeof(lc[0]));
2162     int* rc = (int*)cvStackAlloc(m*sizeof(rc[0]));
2163     int* _cjk = (int*)cvStackAlloc(m*(mi+1)*sizeof(_cjk[0]))+m, *cjk = _cjk;
2164     double* c_weights = (double*)cvStackAlloc( mi*sizeof(c_weights[0]) );
2165     int* cluster_labels = 0;
2166     int** int_ptr = 0;
2167     int i, j, k, idx;
2168     double L = 0, R = 0;
2169     double best_val = init_quality;
2170     int prevcode = 0, best_subset = -1, subset_i, subset_n, subtract = 0;
2171     const double* priors = data->priors_mult->data.db;
2172
2173     // init array of counters:
2174     // c_{jk} - number of samples that have vi-th input variable = j and response = k.
2175     for( j = -1; j < mi; j++ )
2176         for( k = 0; k < m; k++ )
2177             cjk[j*m + k] = 0;
2178
2179     for( i = 0; i < n; i++ )
2180     {
2181        j = ( labels[i] == 65535 && data->is_buf_16u) ? -1 : labels[i];
2182        k = responses[i];
2183        cjk[j*m + k]++;
2184     }
2185
2186     if( m > 2 )
2187     {
2188         if( mi > data->params.max_categories )
2189         {
2190             mi = MIN(data->params.max_categories, n);
2191             cjk = (int*)cvStackAlloc( m*mi*sizeof(cjk[0]) );
2192             cluster_labels = (int*)cvStackAlloc( _mi*sizeof(cluster_labels[0]) );
2193             cluster_categories( _cjk, _mi, m, cjk, mi, cluster_labels );
2194         }
2195         subset_i = 1;
2196         subset_n = 1 << mi;
2197     }
2198     else
2199     {
2200         assert( m == 2 );
2201         int_ptr = (int**)cvStackAlloc( mi*sizeof(int_ptr[0]) );
2202         for( j = 0; j < mi; j++ )
2203             int_ptr[j] = cjk + j*2 + 1;
2204         icvSortIntPtr( int_ptr, mi, 0 );
2205         subset_i = 0;
2206         subset_n = mi;
2207     }
2208
2209     for( k = 0; k < m; k++ )
2210     {
2211         int sum = 0;
2212         for( j = 0; j < mi; j++ )
2213             sum += cjk[j*m + k];
2214         rc[k] = sum;
2215         lc[k] = 0;
2216     }
2217
2218     for( j = 0; j < mi; j++ )
2219     {
2220         double sum = 0;
2221         for( k = 0; k < m; k++ )
2222             sum += cjk[j*m + k]*priors[k];
2223         c_weights[j] = sum;
2224         R += c_weights[j];
2225     }
2226
2227     for( ; subset_i < subset_n; subset_i++ )
2228     {
2229         double weight;
2230         int* crow;
2231         double lsum2 = 0, rsum2 = 0;
2232
2233         if( m == 2 )
2234             idx = (int)(int_ptr[subset_i] - cjk)/2;
2235         else
2236         {
2237             int graycode = (subset_i>>1)^subset_i;
2238             int diff = graycode ^ prevcode;
2239
2240             // determine index of the changed bit.
2241             Cv32suf u;
2242             idx = diff >= (1 << 16) ? 16 : 0;
2243             u.f = (float)(((diff >> 16) | diff) & 65535);
2244             idx += (u.i >> 23) - 127;
2245             subtract = graycode < prevcode;
2246             prevcode = graycode;
2247         }
2248
2249         crow = cjk + idx*m;
2250         weight = c_weights[idx];
2251         if( weight < FLT_EPSILON )
2252             continue;
2253
2254         if( !subtract )
2255         {
2256             for( k = 0; k < m; k++ )
2257             {
2258                 int t = crow[k];
2259                 int lval = lc[k] + t;
2260                 int rval = rc[k] - t;
2261                 double p = priors[k], p2 = p*p;
2262                 lsum2 += p2*lval*lval;
2263                 rsum2 += p2*rval*rval;
2264                 lc[k] = lval; rc[k] = rval;
2265             }
2266             L += weight;
2267             R -= weight;
2268         }
2269         else
2270         {
2271             for( k = 0; k < m; k++ )
2272             {
2273                 int t = crow[k];
2274                 int lval = lc[k] - t;
2275                 int rval = rc[k] + t;
2276                 double p = priors[k], p2 = p*p;
2277                 lsum2 += p2*lval*lval;
2278                 rsum2 += p2*rval*rval;
2279                 lc[k] = lval; rc[k] = rval;
2280             }
2281             L -= weight;
2282             R += weight;
2283         }
2284
2285         if( L > FLT_EPSILON && R > FLT_EPSILON )
2286         {
2287             double val = (lsum2*R + rsum2*L)/((double)L*R);
2288             if( best_val < val )
2289             {
2290                 best_val = val;
2291                 best_subset = subset_i;
2292             }
2293         }
2294     }
2295
2296     CvDTreeSplit* split = 0;
2297     if( best_subset >= 0 )
2298     {
2299         split = _split ? _split : data->new_split_cat( 0, -1.0f );
2300         split->var_idx = vi;
2301         split->quality = (float)best_val;
2302         memset( split->subset, 0, (data->max_c_count + 31)/32 * sizeof(int));
2303         if( m == 2 )
2304         {
2305             for( i = 0; i <= best_subset; i++ )
2306             {
2307                 idx = (int)(int_ptr[i] - cjk) >> 1;
2308                 split->subset[idx >> 5] |= 1 << (idx & 31);
2309             }
2310         }
2311         else
2312         {
2313             for( i = 0; i < _mi; i++ )
2314             {
2315                 idx = cluster_labels ? cluster_labels[i] : i;
2316                 if( best_subset & (1 << idx) )
2317                     split->subset[i >> 5] |= 1 << (i & 31);
2318             }
2319         }
2320     }
2321     return split;
2322 }
2323
2324
2325 CvDTreeSplit* CvDTree::find_split_ord_reg( CvDTreeNode* node, int vi, float init_quality, CvDTreeSplit* _split )
2326 {
2327     const float epsilon = FLT_EPSILON*2;
2328     int n = node->sample_count;
2329     int n1 = node->get_num_valid(vi);
2330
2331     float* values_buf = data->get_pred_float_buf();
2332     const float* values = 0;
2333     int* indices_buf = data->get_pred_int_buf();
2334     const int* indices = 0;
2335     data->get_ord_var_data( node, vi, values_buf, indices_buf, &values, &indices );
2336     float* responses_buf =  data->get_resp_float_buf();
2337     const float* responses = 0;
2338     data->get_ord_responses( node, responses_buf, &responses );
2339
2340     int i, best_i = -1;
2341     double best_val = init_quality, lsum = 0, rsum = node->value*n;
2342     int L = 0, R = n1;
2343
2344     // compensate for missing values
2345     for( i = n1; i < n; i++ )
2346         rsum -= responses[indices[i]];
2347
2348     // find the optimal split
2349     for( i = 0; i < n1 - 1; i++ )
2350     {
2351         float t = responses[indices[i]];
2352         L++; R--;
2353         lsum += t;
2354         rsum -= t;
2355
2356         if( values[i] + epsilon < values[i+1] )
2357         {
2358             double val = (lsum*lsum*R + rsum*rsum*L)/((double)L*R);
2359             if( best_val < val )
2360             {
2361                 best_val = val;
2362                 best_i = i;
2363             }
2364         }
2365     }
2366
2367     CvDTreeSplit* split = 0;
2368     if( best_i >= 0 )
2369     {
2370         split = _split ? _split : data->new_split_ord( 0, 0.0f, 0, 0, 0.0f );
2371         split->var_idx = vi;
2372         split->ord.c = (values[best_i] + values[best_i+1])*0.5f;
2373         split->ord.split_point = best_i;
2374         split->inversed = 0;
2375         split->quality = (float)best_val;
2376     }
2377     return split;
2378 }
2379
2380 CvDTreeSplit* CvDTree::find_split_cat_reg( CvDTreeNode* node, int vi, float init_quality, CvDTreeSplit* _split )
2381 {
2382     int ci = data->get_var_type(vi);
2383     int n = node->sample_count;
2384     int mi = data->cat_count->data.i[ci];
2385     int* labels_buf = data->get_pred_int_buf();
2386     const int* labels = 0;
2387     float* responses_buf = data->get_resp_float_buf();
2388     const float* responses = 0;
2389     data->get_cat_var_data(node, vi, labels_buf, &labels);
2390     data->get_ord_responses(node, responses_buf, &responses);
2391
2392     double* sum = (double*)cvStackAlloc( (mi+1)*sizeof(sum[0]) ) + 1;
2393     int* counts = (int*)cvStackAlloc( (mi+1)*sizeof(counts[0]) ) + 1;
2394     double** sum_ptr = (double**)cvStackAlloc( (mi+1)*sizeof(sum_ptr[0]) );
2395     int i, L = 0, R = 0;
2396     double best_val = init_quality, lsum = 0, rsum = 0;
2397     int best_subset = -1, subset_i;
2398
2399     for( i = -1; i < mi; i++ )
2400         sum[i] = counts[i] = 0;
2401
2402     // calculate sum response and weight of each category of the input var
2403     for( i = 0; i < n; i++ )
2404     {
2405         int idx = ( (labels[i] == 65535) && data->is_buf_16u ) ? -1 : labels[i];
2406         double s = sum[idx] + responses[i];
2407         int nc = counts[idx] + 1;
2408         sum[idx] = s;
2409         counts[idx] = nc;
2410     }
2411
2412     // calculate average response in each category
2413     for( i = 0; i < mi; i++ )
2414     {
2415         R += counts[i];
2416         rsum += sum[i];
2417         sum[i] /= MAX(counts[i],1);
2418         sum_ptr[i] = sum + i;
2419     }
2420
2421     icvSortDblPtr( sum_ptr, mi, 0 );
2422
2423     // revert back to unnormalized sums
2424     // (there should be a very little loss of accuracy)
2425     for( i = 0; i < mi; i++ )
2426         sum[i] *= counts[i];
2427
2428     for( subset_i = 0; subset_i < mi-1; subset_i++ )
2429     {
2430         int idx = (int)(sum_ptr[subset_i] - sum);
2431         int ni = counts[idx];
2432
2433         if( ni )
2434         {
2435             double s = sum[idx];
2436             lsum += s; L += ni;
2437             rsum -= s; R -= ni;
2438
2439             if( L && R )
2440             {
2441                 double val = (lsum*lsum*R + rsum*rsum*L)/((double)L*R);
2442                 if( best_val < val )
2443                 {
2444                     best_val = val;
2445                     best_subset = subset_i;
2446                 }
2447             }
2448         }
2449     }
2450
2451     CvDTreeSplit* split = 0;
2452     if( best_subset >= 0 )
2453     {
2454         split = _split ? _split : data->new_split_cat( 0, -1.0f);
2455         split->var_idx = vi;
2456         split->quality = (float)best_val;
2457         memset( split->subset, 0, (data->max_c_count + 31)/32 * sizeof(int));
2458         for( i = 0; i <= best_subset; i++ )
2459         {
2460             int idx = (int)(sum_ptr[i] - sum);
2461             split->subset[idx >> 5] |= 1 << (idx & 31);
2462         }
2463     }
2464     return split;
2465 }
2466
2467 CvDTreeSplit* CvDTree::find_surrogate_split_ord( CvDTreeNode* node, int vi )
2468 {
2469     const float epsilon = FLT_EPSILON*2;
2470     const char* dir = (char*)data->direction->data.ptr;
2471     int n1 = node->get_num_valid(vi);
2472     float* values_buf = data->get_pred_float_buf();
2473     const float* values = 0;
2474     int* indices_buf = data->get_pred_int_buf();
2475     const int* indices = 0;
2476     data->get_ord_var_data( node, vi, values_buf, indices_buf, &values, &indices );
2477     // LL - number of samples that both the primary and the surrogate splits send to the left
2478     // LR - ... primary split sends to the left and the surrogate split sends to the right
2479     // RL - ... primary split sends to the right and the surrogate split sends to the left
2480     // RR - ... both send to the right
2481     int i, best_i = -1, best_inversed = 0;
2482     double best_val;
2483
2484     if( !data->have_priors )
2485     {
2486         int LL = 0, RL = 0, LR, RR;
2487         int worst_val = cvFloor(node->maxlr), _best_val = worst_val;
2488         int sum = 0, sum_abs = 0;
2489
2490         for( i = 0; i < n1; i++ )
2491         {
2492             int d = dir[indices[i]];
2493             sum += d; sum_abs += d & 1;
2494         }
2495
2496         // sum_abs = R + L; sum = R - L
2497         RR = (sum_abs + sum) >> 1;
2498         LR = (sum_abs - sum) >> 1;
2499
2500         // initially all the samples are sent to the right by the surrogate split,
2501         // LR of them are sent to the left by primary split, and RR - to the right.
2502         // now iteratively compute LL, LR, RL and RR for every possible surrogate split value.
2503         for( i = 0; i < n1 - 1; i++ )
2504         {
2505             int d = dir[indices[i]];
2506
2507             if( d < 0 )
2508             {
2509                 LL++; LR--;
2510                 if( LL + RR > _best_val && values[i] + epsilon < values[i+1] )
2511                 {
2512                     best_val = LL + RR;
2513                     best_i = i; best_inversed = 0;
2514                 }
2515             }
2516             else if( d > 0 )
2517             {
2518                 RL++; RR--;
2519                 if( RL + LR > _best_val && values[i] + epsilon < values[i+1] )
2520                 {
2521                     best_val = RL + LR;
2522                     best_i = i; best_inversed = 1;
2523                 }
2524             }
2525         }
2526         best_val = _best_val;
2527     }
2528     else
2529     {
2530         double LL = 0, RL = 0, LR, RR;
2531         double worst_val = node->maxlr;
2532         double sum = 0, sum_abs = 0;
2533         const double* priors = data->priors_mult->data.db;
2534         int* responses_buf = data->get_resp_int_buf();
2535         const int* responses = 0;
2536         data->get_class_labels(node, responses_buf, &responses);
2537         best_val = worst_val;
2538
2539         for( i = 0; i < n1; i++ )
2540         {
2541             int idx = indices[i];
2542             double w = priors[responses[idx]];
2543             int d = dir[idx];
2544             sum += d*w; sum_abs += (d & 1)*w;
2545         }
2546
2547         // sum_abs = R + L; sum = R - L
2548         RR = (sum_abs + sum)*0.5;
2549         LR = (sum_abs - sum)*0.5;
2550
2551         // initially all the samples are sent to the right by the surrogate split,
2552         // LR of them are sent to the left by primary split, and RR - to the right.
2553         // now iteratively compute LL, LR, RL and RR for every possible surrogate split value.
2554         for( i = 0; i < n1 - 1; i++ )
2555         {
2556             int idx = indices[i];
2557             double w = priors[responses[idx]];
2558             int d = dir[idx];
2559
2560             if( d < 0 )
2561             {
2562                 LL += w; LR -= w;
2563                 if( LL + RR > best_val && values[i] + epsilon < values[i+1] )
2564                 {
2565                     best_val = LL + RR;
2566                     best_i = i; best_inversed = 0;
2567                 }
2568             }
2569             else if( d > 0 )
2570             {
2571                 RL += w; RR -= w;
2572                 if( RL + LR > best_val && values[i] + epsilon < values[i+1] )
2573                 {
2574                     best_val = RL + LR;
2575                     best_i = i; best_inversed = 1;
2576                 }
2577             }
2578         }
2579     }
2580     return best_i >= 0 && best_val > node->maxlr ? data->new_split_ord( vi,
2581         (values[best_i] + values[best_i+1])*0.5f, best_i, best_inversed, (float)best_val ) : 0;
2582 }
2583
2584
2585 CvDTreeSplit* CvDTree::find_surrogate_split_cat( CvDTreeNode* node, int vi )
2586 {
2587     const char* dir = (char*)data->direction->data.ptr;
2588     int n = node->sample_count;
2589     int* labels_buf = data->get_pred_int_buf();
2590     const int* labels = 0;
2591     data->get_cat_var_data(node, vi, labels_buf, &labels);
2592     // LL - number of samples that both the primary and the surrogate splits send to the left
2593     // LR - ... primary split sends to the left and the surrogate split sends to the right
2594     // RL - ... primary split sends to the right and the surrogate split sends to the left
2595     // RR - ... both send to the right
2596     CvDTreeSplit* split = data->new_split_cat( vi, 0 );
2597     int i, mi = data->cat_count->data.i[data->get_var_type(vi)], l_win = 0;
2598     double best_val = 0;
2599     double* lc = (double*)cvStackAlloc( (mi+1)*2*sizeof(lc[0]) ) + 1;
2600     double* rc = lc + mi + 1;
2601
2602     for( i = -1; i < mi; i++ )
2603         lc[i] = rc[i] = 0;
2604
2605     // for each category calculate the weight of samples
2606     // sent to the left (lc) and to the right (rc) by the primary split
2607     if( !data->have_priors )
2608     {
2609         int* _lc = (int*)cvStackAlloc((mi+2)*2*sizeof(_lc[0])) + 1;
2610         int* _rc = _lc + mi + 1;
2611
2612         for( i = -1; i < mi; i++ )
2613             _lc[i] = _rc[i] = 0;
2614
2615         for( i = 0; i < n; i++ )
2616         {
2617             int idx = ( (labels[i] == 65535) && (data->is_buf_16u) ) ? -1 : labels[i];
2618             int d = dir[i];
2619             int sum = _lc[idx] + d;
2620             int sum_abs = _rc[idx] + (d & 1);
2621             _lc[idx] = sum; _rc[idx] = sum_abs;
2622         }
2623
2624         for( i = 0; i < mi; i++ )
2625         {
2626             int sum = _lc[i];
2627             int sum_abs = _rc[i];
2628             lc[i] = (sum_abs - sum) >> 1;
2629             rc[i] = (sum_abs + sum) >> 1;
2630         }
2631     }
2632     else
2633     {
2634         const double* priors = data->priors_mult->data.db;
2635         int* responses_buf = data->get_resp_int_buf();
2636         const int* responses = 0;
2637         data->get_class_labels(node, responses_buf, &responses);
2638
2639         for( i = 0; i < n; i++ )
2640         {
2641             int idx = ( (labels[i] == 65535) && (data->is_buf_16u) ) ? -1 : labels[i];
2642             double w = priors[responses[i]];
2643             int d = dir[i];
2644             double sum = lc[idx] + d*w;
2645             double sum_abs = rc[idx] + (d & 1)*w;
2646             lc[idx] = sum; rc[idx] = sum_abs;
2647         }
2648
2649         for( i = 0; i < mi; i++ )
2650         {
2651             double sum = lc[i];
2652             double sum_abs = rc[i];
2653             lc[i] = (sum_abs - sum) * 0.5;
2654             rc[i] = (sum_abs + sum) * 0.5;
2655         }
2656     }
2657
2658     // 2. now form the split.
2659     // in each category send all the samples to the same direction as majority
2660     for( i = 0; i < mi; i++ )
2661     {
2662         double lval = lc[i], rval = rc[i];
2663         if( lval > rval )
2664         {
2665             split->subset[i >> 5] |= 1 << (i & 31);
2666             best_val += lval;
2667             l_win++;
2668         }
2669         else
2670             best_val += rval;
2671     }
2672
2673     split->quality = (float)best_val;
2674     if( split->quality <= node->maxlr || l_win == 0 || l_win == mi )
2675         cvSetRemoveByPtr( data->split_heap, split ), split = 0;
2676
2677     return split;
2678 }
2679
2680
2681 void CvDTree::calc_node_value( CvDTreeNode* node )
2682 {
2683     int i, j, k, n = node->sample_count, cv_n = data->params.cv_folds;
2684     int* cv_labels_buf = data->get_cv_lables_buf();
2685     const int* cv_labels = 0;
2686     data->get_cv_labels(node, cv_labels_buf, &cv_labels);
2687
2688     if( data->is_classifier )
2689     {
2690         // in case of classification tree:
2691         //  * node value is the label of the class that has the largest weight in the node.
2692         //  * node risk is the weighted number of misclassified samples,
2693         //  * j-th cross-validation fold value and risk are calculated as above,
2694         //    but using the samples with cv_labels(*)!=j.
2695         //  * j-th cross-validation fold error is calculated as the weighted number of
2696         //    misclassified samples with cv_labels(*)==j.
2697
2698         // compute the number of instances of each class
2699         int* cls_count = data->counts->data.i;
2700         int* responses_buf = data->get_resp_int_buf();
2701         const int* responses = 0;
2702         data->get_class_labels(node, responses_buf, &responses);
2703         int m = data->get_num_classes();
2704         int* cv_cls_count = (int*)cvStackAlloc(m*cv_n*sizeof(cv_cls_count[0]));
2705         double max_val = -1, total_weight = 0;
2706         int max_k = -1;
2707         double* priors = data->priors_mult->data.db;
2708
2709         for( k = 0; k < m; k++ )
2710             cls_count[k] = 0;
2711
2712         if( cv_n == 0 )
2713         {
2714             for( i = 0; i < n; i++ )
2715                 cls_count[responses[i]]++;
2716         }
2717         else
2718         {
2719             for( j = 0; j < cv_n; j++ )
2720                 for( k = 0; k < m; k++ )
2721                     cv_cls_count[j*m + k] = 0;
2722
2723             for( i = 0; i < n; i++ )
2724             {
2725                 j = cv_labels[i]; k = responses[i];
2726                 cv_cls_count[j*m + k]++;
2727             }
2728
2729             for( j = 0; j < cv_n; j++ )
2730                 for( k = 0; k < m; k++ )
2731                     cls_count[k] += cv_cls_count[j*m + k];
2732         }
2733
2734         if( data->have_priors && node->parent == 0 )
2735         {
2736             // compute priors_mult from priors, take the sample ratio into account.
2737             double sum = 0;
2738             for( k = 0; k < m; k++ )
2739             {
2740                 int n_k = cls_count[k];
2741                 priors[k] = data->priors->data.db[k]*(n_k ? 1./n_k : 0.);
2742                 sum += priors[k];
2743             }
2744             sum = 1./sum;
2745             for( k = 0; k < m; k++ )
2746                 priors[k] *= sum;
2747         }
2748
2749         for( k = 0; k < m; k++ )
2750         {
2751             double val = cls_count[k]*priors[k];
2752             total_weight += val;
2753             if( max_val < val )
2754             {
2755                 max_val = val;
2756                 max_k = k;
2757             }
2758         }
2759
2760         node->class_idx = max_k;
2761         node->value = data->cat_map->data.i[
2762             data->cat_ofs->data.i[data->cat_var_count] + max_k];
2763         node->node_risk = total_weight - max_val;
2764
2765         for( j = 0; j < cv_n; j++ )
2766         {
2767             double sum_k = 0, sum = 0, max_val_k = 0;
2768             max_val = -1; max_k = -1;
2769
2770             for( k = 0; k < m; k++ )
2771             {
2772                 double w = priors[k];
2773                 double val_k = cv_cls_count[j*m + k]*w;
2774                 double val = cls_count[k]*w - val_k;
2775                 sum_k += val_k;
2776                 sum += val;
2777                 if( max_val < val )
2778                 {
2779                     max_val = val;
2780                     max_val_k = val_k;
2781                     max_k = k;
2782                 }
2783             }
2784
2785             node->cv_Tn[j] = INT_MAX;
2786             node->cv_node_risk[j] = sum - max_val;
2787             node->cv_node_error[j] = sum_k - max_val_k;
2788         }
2789     }
2790     else
2791     {
2792         // in case of regression tree:
2793         //  * node value is 1/n*sum_i(Y_i), where Y_i is i-th response,
2794         //    n is the number of samples in the node.
2795         //  * node risk is the sum of squared errors: sum_i((Y_i - <node_value>)^2)
2796         //  * j-th cross-validation fold value and risk are calculated as above,
2797         //    but using the samples with cv_labels(*)!=j.
2798         //  * j-th cross-validation fold error is calculated
2799         //    using samples with cv_labels(*)==j as the test subset:
2800         //    error_j = sum_(i,cv_labels(i)==j)((Y_i - <node_value_j>)^2),
2801         //    where node_value_j is the node value calculated
2802         //    as described in the previous bullet, and summation is done
2803         //    over the samples with cv_labels(*)==j.
2804
2805         double sum = 0, sum2 = 0;
2806         float* values_buf = data->get_resp_float_buf();
2807         const float* values = 0;
2808         data->get_ord_responses(node, values_buf, &values);
2809         double *cv_sum = 0, *cv_sum2 = 0;
2810         int* cv_count = 0;
2811
2812         if( cv_n == 0 )
2813         {
2814             for( i = 0; i < n; i++ )
2815             {
2816                 double t = values[i];
2817                 sum += t;
2818                 sum2 += t*t;
2819             }
2820         }
2821         else
2822         {
2823             cv_sum = (double*)cvStackAlloc( cv_n*sizeof(cv_sum[0]) );
2824             cv_sum2 = (double*)cvStackAlloc( cv_n*sizeof(cv_sum2[0]) );
2825             cv_count = (int*)cvStackAlloc( cv_n*sizeof(cv_count[0]) );
2826
2827             for( j = 0; j < cv_n; j++ )
2828             {
2829                 cv_sum[j] = cv_sum2[j] = 0.;
2830                 cv_count[j] = 0;
2831             }
2832
2833             for( i = 0; i < n; i++ )
2834             {
2835                 j = cv_labels[i];
2836                 double t = values[i];
2837                 double s = cv_sum[j] + t;
2838                 double s2 = cv_sum2[j] + t*t;
2839                 int nc = cv_count[j] + 1;
2840                 cv_sum[j] = s;
2841                 cv_sum2[j] = s2;
2842                 cv_count[j] = nc;
2843             }
2844
2845             for( j = 0; j < cv_n; j++ )
2846             {
2847                 sum += cv_sum[j];
2848                 sum2 += cv_sum2[j];
2849             }
2850         }
2851
2852         node->node_risk = sum2 - (sum/n)*sum;
2853         node->value = sum/n;
2854
2855         for( j = 0; j < cv_n; j++ )
2856         {
2857             double s = cv_sum[j], si = sum - s;
2858             double s2 = cv_sum2[j], s2i = sum2 - s2;
2859             int c = cv_count[j], ci = n - c;
2860             double r = si/MAX(ci,1);
2861             node->cv_node_risk[j] = s2i - r*r*ci;
2862             node->cv_node_error[j] = s2 - 2*r*s + c*r*r;
2863             node->cv_Tn[j] = INT_MAX;
2864         }
2865     }
2866 }
2867
2868
2869 void CvDTree::complete_node_dir( CvDTreeNode* node )
2870 {
2871     int vi, i, n = node->sample_count, nl, nr, d0 = 0, d1 = -1;
2872     int nz = n - node->get_num_valid(node->split->var_idx);
2873     char* dir = (char*)data->direction->data.ptr;
2874
2875     // try to complete direction using surrogate splits
2876     if( nz && data->params.use_surrogates )
2877     {
2878         CvDTreeSplit* split = node->split->next;
2879         for( ; split != 0 && nz; split = split->next )
2880         {
2881             int inversed_mask = split->inversed ? -1 : 0;
2882             vi = split->var_idx;
2883
2884             if( data->get_var_type(vi) >= 0 ) // split on categorical var
2885             {
2886                 int* labels_buf = data->get_pred_int_buf();
2887                 const int* labels = 0;
2888                 data->get_cat_var_data(node, vi, labels_buf, &labels);
2889                 const int* subset = split->subset;
2890
2891                 for( i = 0; i < n; i++ )
2892                 {
2893                     int idx = labels[i];
2894                     if( !dir[i] && ( ((idx >= 0)&&(!data->is_buf_16u)) || ((idx != 65535)&&(data->is_buf_16u)) ))
2895
2896                     {
2897                         int d = CV_DTREE_CAT_DIR(idx,subset);
2898                         dir[i] = (char)((d ^ inversed_mask) - inversed_mask);
2899                         if( --nz )
2900                             break;
2901                     }
2902                 }
2903             }
2904             else // split on ordered var
2905             {
2906                 float* values_buf = data->get_pred_float_buf();
2907                 const float* values = 0;
2908                 int* indices_buf = data->get_pred_int_buf();
2909                 const int* indices = 0;
2910                 data->get_ord_var_data( node, vi, values_buf, indices_buf, &values, &indices );
2911                 int split_point = split->ord.split_point;
2912                 int n1 = node->get_num_valid(vi);
2913
2914                 assert( 0 <= split_point && split_point < n-1 );
2915
2916                 for( i = 0; i < n1; i++ )
2917                 {
2918                     int idx = indices[i];
2919                     if( !dir[idx] )
2920                     {
2921                         int d = i <= split_point ? -1 : 1;
2922                         dir[idx] = (char)((d ^ inversed_mask) - inversed_mask);
2923                         if( --nz )
2924                             break;
2925                     }
2926                 }
2927             }
2928         }
2929     }
2930
2931     // find the default direction for the rest
2932     if( nz )
2933     {
2934         for( i = nr = 0; i < n; i++ )
2935             nr += dir[i] > 0;
2936         nl = n - nr - nz;
2937         d0 = nl > nr ? -1 : nr > nl;
2938     }
2939
2940     // make sure that every sample is directed either to the left or to the right
2941     for( i = 0; i < n; i++ )
2942     {
2943         int d = dir[i];
2944         if( !d )
2945         {
2946             d = d0;
2947             if( !d )
2948                 d = d1, d1 = -d1;
2949         }
2950         d = d > 0;
2951         dir[i] = (char)d; // remap (-1,1) to (0,1)
2952     }
2953 }
2954
2955
2956 void CvDTree::split_node_data( CvDTreeNode* node )
2957 {
2958     int vi, i, n = node->sample_count, nl, nr, scount = data->sample_count;
2959     char* dir = (char*)data->direction->data.ptr;
2960     CvDTreeNode *left = 0, *right = 0;
2961     int* new_idx = data->split_buf->data.i;
2962     int new_buf_idx = data->get_child_buf_idx( node );
2963     int work_var_count = data->get_work_var_count();
2964     CvMat* buf = data->buf;
2965     cv::AutoBuffer<int, 1<<14> _temp_buf(n);
2966     int* temp_buf = _temp_buf;
2967
2968     complete_node_dir(node);
2969
2970     for( i = nl = nr = 0; i < n; i++ )
2971     {
2972         int d = dir[i];
2973         // initialize new indices for splitting ordered variables
2974         new_idx[i] = (nl & (d-1)) | (nr & -d); // d ? ri : li
2975         nr += d;
2976         nl += d^1;
2977     }
2978
2979
2980     bool split_input_data;
2981     node->left = left = data->new_node( node, nl, new_buf_idx, node->offset );
2982     node->right = right = data->new_node( node, nr, new_buf_idx, node->offset + nl );
2983
2984     split_input_data = node->depth + 1 < data->params.max_depth &&
2985         (node->left->sample_count > data->params.min_sample_count ||
2986         node->right->sample_count > data->params.min_sample_count);
2987
2988     // split ordered variables, keep both halves sorted.
2989     for( vi = 0; vi < data->var_count; vi++ )
2990     {
2991         int ci = data->get_var_type(vi);
2992         int n1 = node->get_num_valid(vi);
2993         int *src_idx_buf = data->get_pred_int_buf();
2994         const int* src_idx = 0;
2995         float *src_val_buf = data->get_pred_float_buf();
2996         const float* src_val = 0;
2997
2998         if( ci >= 0 || !split_input_data )
2999             continue;
3000
3001         data->get_ord_var_data(node, vi, src_val_buf, src_idx_buf, &src_val, &src_idx);
3002
3003         for(i = 0; i < n; i++)
3004             temp_buf[i] = src_idx[i];
3005
3006         if (data->is_buf_16u)
3007         {
3008             unsigned short *ldst, *rdst, *ldst0, *rdst0;
3009             //unsigned short tl, tr;
3010             ldst0 = ldst = (unsigned short*)(buf->data.s + left->buf_idx*buf->cols +
3011                 vi*scount + left->offset);
3012             rdst0 = rdst = (unsigned short*)(ldst + nl);
3013
3014             // split sorted
3015             for( i = 0; i < n1; i++ )
3016             {
3017                 int idx = temp_buf[i];
3018                 int d = dir[idx];
3019                 idx = new_idx[idx];
3020                 if (d)
3021                 {
3022                     *rdst = (unsigned short)idx;
3023                     rdst++;
3024                 }
3025                 else
3026                 {
3027                     *ldst = (unsigned short)idx;
3028                     ldst++;
3029                 }
3030             }
3031
3032             left->set_num_valid(vi, (int)(ldst - ldst0));
3033             right->set_num_valid(vi, (int)(rdst - rdst0));
3034
3035             // split missing
3036             for( ; i < n; i++ )
3037             {
3038                 int idx = temp_buf[i];
3039                 int d = dir[idx];
3040                 idx = new_idx[idx];
3041                 if (d)
3042                 {
3043                     *rdst = (unsigned short)idx;
3044                     rdst++;
3045                 }
3046                 else
3047                 {
3048                     *ldst = (unsigned short)idx;
3049                     ldst++;
3050                 }
3051             }
3052         }
3053         else
3054         {
3055             int *ldst0, *ldst, *rdst0, *rdst;
3056             ldst0 = ldst = buf->data.i + left->buf_idx*buf->cols +
3057                 vi*scount + left->offset;
3058             rdst0 = rdst = buf->data.i + right->buf_idx*buf->cols +
3059                 vi*scount + right->offset;
3060
3061             // split sorted
3062             for( i = 0; i < n1; i++ )
3063             {
3064                 int idx = temp_buf[i];
3065                 int d = dir[idx];
3066                 idx = new_idx[idx];
3067                 if (d)
3068                 {
3069                     *rdst = idx;
3070                     rdst++;
3071                 }
3072                 else
3073                 {
3074                     *ldst = idx;
3075                     ldst++;
3076                 }
3077             }
3078
3079             left->set_num_valid(vi, (int)(ldst - ldst0));
3080             right->set_num_valid(vi, (int)(rdst - rdst0));
3081
3082             // split missing
3083             for( ; i < n; i++ )
3084             {
3085                 int idx = temp_buf[i];
3086                 int d = dir[idx];
3087                 idx = new_idx[idx];
3088                 if (d)
3089                 {
3090                     *rdst = idx;
3091                     rdst++;
3092                 }
3093                 else
3094                 {
3095                     *ldst = idx;
3096                     ldst++;
3097                 }
3098             }
3099         }
3100     }
3101
3102     // split categorical vars, responses and cv_labels using new_idx relocation table
3103     for( vi = 0; vi < work_var_count; vi++ )
3104     {
3105         int ci = data->get_var_type(vi);
3106         int n1 = node->get_num_valid(vi), nr1 = 0;
3107
3108         if( ci < 0 || (vi < data->var_count && !split_input_data) )
3109             continue;
3110
3111         int *src_lbls_buf = data->get_pred_int_buf();
3112         const int* src_lbls = 0;
3113         data->get_cat_var_data(node, vi, src_lbls_buf, &src_lbls);
3114
3115         for(i = 0; i < n; i++)
3116             temp_buf[i] = src_lbls[i];
3117
3118         if (data->is_buf_16u)
3119         {
3120             unsigned short *ldst = (unsigned short *)(buf->data.s + left->buf_idx*buf->cols +
3121                 vi*scount + left->offset);
3122             unsigned short *rdst = (unsigned short *)(buf->data.s + right->buf_idx*buf->cols +
3123                 vi*scount + right->offset);
3124
3125             for( i = 0; i < n; i++ )
3126             {
3127                 int d = dir[i];
3128                 int idx = temp_buf[i];
3129                 if (d)
3130                 {
3131                     *rdst = (unsigned short)idx;
3132                     rdst++;
3133                     nr1 += (idx != 65535 )&d;
3134                 }
3135                 else
3136                 {
3137                     *ldst = (unsigned short)idx;
3138                     ldst++;
3139                 }
3140             }
3141
3142             if( vi < data->var_count )
3143             {
3144                 left->set_num_valid(vi, n1 - nr1);
3145                 right->set_num_valid(vi, nr1);
3146             }
3147         }
3148         else
3149         {
3150             int *ldst = buf->data.i + left->buf_idx*buf->cols +
3151                 vi*scount + left->offset;
3152             int *rdst = buf->data.i + right->buf_idx*buf->cols +
3153                 vi*scount + right->offset;
3154
3155             for( i = 0; i < n; i++ )
3156             {
3157                 int d = dir[i];
3158                 int idx = temp_buf[i];
3159                 if (d)
3160                 {
3161                     *rdst = idx;
3162                     rdst++;
3163                     nr1 += (idx >= 0)&d;
3164                 }
3165                 else
3166                 {
3167                     *ldst = idx;
3168                     ldst++;
3169                 }
3170
3171             }
3172
3173             if( vi < data->var_count )
3174             {
3175                 left->set_num_valid(vi, n1 - nr1);
3176                 right->set_num_valid(vi, nr1);
3177             }
3178         }
3179     }
3180
3181
3182     // split sample indices
3183     int *sample_idx_src_buf = data->get_sample_idx_buf();
3184     const int* sample_idx_src = 0;
3185     data->get_sample_indices(node, sample_idx_src_buf, &sample_idx_src);
3186
3187     for(i = 0; i < n; i++)
3188         temp_buf[i] = sample_idx_src[i];
3189
3190     int pos = data->get_work_var_count();
3191     if (data->is_buf_16u)
3192     {
3193         unsigned short* ldst = (unsigned short*)(buf->data.s + left->buf_idx*buf->cols +
3194             pos*scount + left->offset);
3195         unsigned short* rdst = (unsigned short*)(buf->data.s + right->buf_idx*buf->cols +
3196             pos*scount + right->offset);
3197         for (i = 0; i < n; i++)
3198         {
3199             int d = dir[i];
3200             unsigned short idx = (unsigned short)temp_buf[i];
3201             if (d)
3202             {
3203                 *rdst = idx;
3204                 rdst++;
3205             }
3206             else
3207             {
3208                 *ldst = idx;
3209                 ldst++;
3210             }
3211         }
3212     }
3213     else
3214     {
3215         int* ldst = buf->data.i + left->buf_idx*buf->cols +
3216             pos*scount + left->offset;
3217         int* rdst = buf->data.i + right->buf_idx*buf->cols +
3218             pos*scount + right->offset;
3219         for (i = 0; i < n; i++)
3220         {
3221             int d = dir[i];
3222             int idx = temp_buf[i];
3223             if (d)
3224             {
3225                 *rdst = idx;
3226                 rdst++;
3227             }
3228             else
3229             {
3230                 *ldst = idx;
3231                 ldst++;
3232             }
3233         }
3234     }
3235
3236     // deallocate the parent node data that is not needed anymore
3237     data->free_node_data(node);
3238 }
3239
3240 float CvDTree::calc_error( CvMLData* _data, int type, vector<float> *resp )
3241 {
3242     float err = 0;
3243     const CvMat* values = _data->get_values();
3244     const CvMat* response = _data->get_responses();
3245     const CvMat* missing = _data->get_missing();
3246     const CvMat* sample_idx = (type == CV_TEST_ERROR) ? _data->get_test_sample_idx() : _data->get_train_sample_idx();
3247     const CvMat* var_types = _data->get_var_types();
3248     int* sidx = sample_idx ? sample_idx->data.i : 0;
3249     int r_step = CV_IS_MAT_CONT(response->type) ?
3250                 1 : response->step / CV_ELEM_SIZE(response->type);
3251     bool is_classifier = var_types->data.ptr[var_types->cols-1] == CV_VAR_CATEGORICAL;
3252     int sample_count = sample_idx ? sample_idx->cols : 0;
3253     sample_count = (type == CV_TRAIN_ERROR && sample_count == 0) ? values->rows : sample_count;
3254     float* pred_resp = 0;
3255     if( resp && (sample_count > 0) )
3256     {
3257         resp->resize( sample_count );
3258         pred_resp = &((*resp)[0]);
3259     }
3260
3261     if ( is_classifier )
3262     {
3263         for( int i = 0; i < sample_count; i++ )
3264         {
3265             CvMat sample, miss;
3266             int si = sidx ? sidx[i] : i;
3267             cvGetRow( values, &sample, si );
3268             if( missing )
3269                 cvGetRow( missing, &miss, si );
3270             float r = (float)predict( &sample, missing ? &miss : 0 )->value;
3271             if( pred_resp )
3272                 pred_resp[i] = r;
3273             int d = fabs((double)r - response->data.fl[si*r_step]) <= FLT_EPSILON ? 0 : 1;
3274             err += d;
3275         }
3276         err = sample_count ? err / (float)sample_count * 100 : -FLT_MAX;
3277     }
3278     else
3279     {
3280         for( int i = 0; i < sample_count; i++ )
3281         {
3282             CvMat sample, miss;
3283             int si = sidx ? sidx[i] : i;
3284             cvGetRow( values, &sample, si );
3285             if( missing )
3286                 cvGetRow( missing, &miss, si );
3287             float r = (float)predict( &sample, missing ? &miss : 0 )->value;
3288             if( pred_resp )
3289                 pred_resp[i] = r;
3290             float d = r - response->data.fl[si*r_step];
3291             err += d*d;
3292         }
3293         err = sample_count ? err / (float)sample_count : -FLT_MAX;
3294     }
3295     return err;
3296 }
3297
3298 void CvDTree::prune_cv()
3299 {
3300     CvMat* ab = 0;
3301     CvMat* temp = 0;
3302     CvMat* err_jk = 0;
3303
3304     // 1. build tree sequence for each cv fold, calculate error_{Tj,beta_k}.
3305     // 2. choose the best tree index (if need, apply 1SE rule).
3306     // 3. store the best index and cut the branches.
3307
3308     CV_FUNCNAME( "CvDTree::prune_cv" );
3309
3310     __BEGIN__;
3311
3312     int ti, j, tree_count = 0, cv_n = data->params.cv_folds, n = root->sample_count;
3313     // currently, 1SE for regression is not implemented
3314     bool use_1se = data->params.use_1se_rule != 0 && data->is_classifier;
3315     double* err;
3316     double min_err = 0, min_err_se = 0;
3317     int min_idx = -1;
3318
3319     CV_CALL( ab = cvCreateMat( 1, 256, CV_64F ));
3320
3321     // build the main tree sequence, calculate alpha's
3322     for(;;tree_count++)
3323     {
3324         double min_alpha = update_tree_rnc(tree_count, -1);
3325         if( cut_tree(tree_count, -1, min_alpha) )
3326             break;
3327
3328         if( ab->cols <= tree_count )
3329         {
3330             CV_CALL( temp = cvCreateMat( 1, ab->cols*3/2, CV_64F ));
3331             for( ti = 0; ti < ab->cols; ti++ )
3332                 temp->data.db[ti] = ab->data.db[ti];
3333             cvReleaseMat( &ab );
3334             ab = temp;
3335             temp = 0;
3336         }
3337
3338         ab->data.db[tree_count] = min_alpha;
3339     }
3340
3341     ab->data.db[0] = 0.;
3342
3343     if( tree_count > 0 )
3344     {
3345         for( ti = 1; ti < tree_count-1; ti++ )
3346             ab->data.db[ti] = sqrt(ab->data.db[ti]*ab->data.db[ti+1]);
3347         ab->data.db[tree_count-1] = DBL_MAX*0.5;
3348
3349         CV_CALL( err_jk = cvCreateMat( cv_n, tree_count, CV_64F ));
3350         err = err_jk->data.db;
3351
3352         for( j = 0; j < cv_n; j++ )
3353         {
3354             int tj = 0, tk = 0;
3355             for( ; tk < tree_count; tj++ )
3356             {
3357                 double min_alpha = update_tree_rnc(tj, j);
3358                 if( cut_tree(tj, j, min_alpha) )
3359                     min_alpha = DBL_MAX;
3360
3361                 for( ; tk < tree_count; tk++ )
3362                 {
3363                     if( ab->data.db[tk] > min_alpha )
3364                         break;
3365                     err[j*tree_count + tk] = root->tree_error;
3366                 }
3367             }
3368         }
3369
3370         for( ti = 0; ti < tree_count; ti++ )
3371         {
3372             double sum_err = 0;
3373             for( j = 0; j < cv_n; j++ )
3374                 sum_err += err[j*tree_count + ti];
3375             if( ti == 0 || sum_err < min_err )
3376             {
3377                 min_err = sum_err;
3378                 min_idx = ti;
3379                 if( use_1se )
3380                     min_err_se = sqrt( sum_err*(n - sum_err) );
3381             }
3382             else if( sum_err < min_err + min_err_se )
3383                 min_idx = ti;
3384         }
3385     }
3386
3387     pruned_tree_idx = min_idx;
3388     free_prune_data(data->params.truncate_pruned_tree != 0);
3389
3390     __END__;
3391
3392     cvReleaseMat( &err_jk );
3393     cvReleaseMat( &ab );
3394     cvReleaseMat( &temp );
3395 }
3396
3397
3398 double CvDTree::update_tree_rnc( int T, int fold )
3399 {
3400     CvDTreeNode* node = root;
3401     double min_alpha = DBL_MAX;
3402
3403     for(;;)
3404     {
3405         CvDTreeNode* parent;
3406         for(;;)
3407         {
3408             int t = fold >= 0 ? node->cv_Tn[fold] : node->Tn;
3409             if( t <= T || !node->left )
3410             {
3411                 node->complexity = 1;
3412                 node->tree_risk = node->node_risk;
3413                 node->tree_error = 0.;
3414                 if( fold >= 0 )
3415                 {
3416                     node->tree_risk = node->cv_node_risk[fold];
3417                     node->tree_error = node->cv_node_error[fold];
3418                 }
3419                 break;
3420             }
3421             node = node->left;
3422         }
3423
3424         for( parent = node->parent; parent && parent->right == node;
3425             node = parent, parent = parent->parent )
3426         {
3427             parent->complexity += node->complexity;
3428             parent->tree_risk += node->tree_risk;
3429             parent->tree_error += node->tree_error;
3430
3431             parent->alpha = ((fold >= 0 ? parent->cv_node_risk[fold] : parent->node_risk)
3432                 - parent->tree_risk)/(parent->complexity - 1);
3433             min_alpha = MIN( min_alpha, parent->alpha );
3434         }
3435
3436         if( !parent )
3437             break;
3438
3439         parent->complexity = node->complexity;
3440         parent->tree_risk = node->tree_risk;
3441         parent->tree_error = node->tree_error;
3442         node = parent->right;
3443     }
3444
3445     return min_alpha;
3446 }
3447
3448
3449 int CvDTree::cut_tree( int T, int fold, double min_alpha )
3450 {
3451     CvDTreeNode* node = root;
3452     if( !node->left )
3453         return 1;
3454
3455     for(;;)
3456     {
3457         CvDTreeNode* parent;
3458         for(;;)
3459         {
3460             int t = fold >= 0 ? node->cv_Tn[fold] : node->Tn;
3461             if( t <= T || !node->left )
3462                 break;
3463             if( node->alpha <= min_alpha + FLT_EPSILON )
3464             {
3465                 if( fold >= 0 )
3466                     node->cv_Tn[fold] = T;
3467                 else
3468                     node->Tn = T;
3469                 if( node == root )
3470                     return 1;
3471                 break;
3472             }
3473             node = node->left;
3474         }
3475
3476         for( parent = node->parent; parent && parent->right == node;
3477             node = parent, parent = parent->parent )
3478             ;
3479
3480         if( !parent )
3481             break;
3482
3483         node = parent->right;
3484     }
3485
3486     return 0;
3487 }
3488
3489
3490 void CvDTree::free_prune_data(bool cut_tree)
3491 {
3492     CvDTreeNode* node = root;
3493
3494     for(;;)
3495     {
3496         CvDTreeNode* parent;
3497         for(;;)
3498         {
3499             // do not call cvSetRemoveByPtr( cv_heap, node->cv_Tn )
3500             // as we will clear the whole cross-validation heap at the end
3501             node->cv_Tn = 0;
3502             node->cv_node_error = node->cv_node_risk = 0;
3503             if( !node->left )
3504                 break;
3505             node = node->left;
3506         }
3507
3508         for( parent = node->parent; parent && parent->right == node;
3509             node = parent, parent = parent->parent )
3510         {
3511             if( cut_tree && parent->Tn <= pruned_tree_idx )
3512             {
3513                 data->free_node( parent->left );
3514                 data->free_node( parent->right );
3515                 parent->left = parent->right = 0;
3516             }
3517         }
3518
3519         if( !parent )
3520             break;
3521
3522         node = parent->right;
3523     }
3524
3525     if( data->cv_heap )
3526         cvClearSet( data->cv_heap );
3527 }
3528
3529
3530 void CvDTree::free_tree()
3531 {
3532     if( root && data && data->shared )
3533     {
3534         pruned_tree_idx = INT_MIN;
3535         free_prune_data(true);
3536         data->free_node(root);
3537         root = 0;
3538     }
3539 }
3540
3541 CvDTreeNode* CvDTree::predict( const CvMat* _sample,
3542     const CvMat* _missing, bool preprocessed_input ) const
3543 {
3544     CvDTreeNode* result = 0;
3545     int* catbuf = 0;
3546
3547     CV_FUNCNAME( "CvDTree::predict" );
3548
3549     __BEGIN__;
3550
3551     int i, step, mstep = 0;
3552     const float* sample;
3553     const uchar* m = 0;
3554     CvDTreeNode* node = root;
3555     const int* vtype;
3556     const int* vidx;
3557     const int* cmap;
3558     const int* cofs;
3559
3560     if( !node )
3561         CV_ERROR( CV_StsError, "The tree has not been trained yet" );
3562
3563     if( !CV_IS_MAT(_sample) || CV_MAT_TYPE(_sample->type) != CV_32FC1 ||
3564         (_sample->cols != 1 && _sample->rows != 1) ||
3565         (_sample->cols + _sample->rows - 1 != data->var_all && !preprocessed_input) ||
3566         (_sample->cols + _sample->rows - 1 != data->var_count && preprocessed_input) )
3567             CV_ERROR( CV_StsBadArg,
3568         "the input sample must be 1d floating-point vector with the same "
3569         "number of elements as the total number of variables used for training" );
3570
3571     sample = _sample->data.fl;
3572     step = CV_IS_MAT_CONT(_sample->type) ? 1 : _sample->step/sizeof(sample[0]);
3573
3574     if( data->cat_count && !preprocessed_input ) // cache for categorical variables
3575     {
3576         int n = data->cat_count->cols;
3577         catbuf = (int*)cvStackAlloc(n*sizeof(catbuf[0]));
3578         for( i = 0; i < n; i++ )
3579             catbuf[i] = -1;
3580     }
3581
3582     if( _missing )
3583     {
3584         if( !CV_IS_MAT(_missing) || !CV_IS_MASK_ARR(_missing) ||
3585         !CV_ARE_SIZES_EQ(_missing, _sample) )
3586             CV_ERROR( CV_StsBadArg,
3587         "the missing data mask must be 8-bit vector of the same size as input sample" );
3588         m = _missing->data.ptr;
3589         mstep = CV_IS_MAT_CONT(_missing->type) ? 1 : _missing->step/sizeof(m[0]);
3590     }
3591
3592     vtype = data->var_type->data.i;
3593     vidx = data->var_idx && !preprocessed_input ? data->var_idx->data.i : 0;
3594     cmap = data->cat_map ? data->cat_map->data.i : 0;
3595     cofs = data->cat_ofs ? data->cat_ofs->data.i : 0;
3596
3597     while( node->Tn > pruned_tree_idx && node->left )
3598     {
3599         CvDTreeSplit* split = node->split;
3600         int dir = 0;
3601         for( ; !dir && split != 0; split = split->next )
3602         {
3603             int vi = split->var_idx;
3604             int ci = vtype[vi];
3605             i = vidx ? vidx[vi] : vi;
3606             float val = sample[i*step];
3607             if( m && m[i*mstep] )
3608                 continue;
3609             if( ci < 0 ) // ordered
3610                 dir = val <= split->ord.c ? -1 : 1;
3611             else // categorical
3612             {
3613                 int c;
3614                 if( preprocessed_input )
3615                     c = cvRound(val);
3616                 else
3617                 {
3618                     c = catbuf[ci];
3619                     if( c < 0 )
3620                     {
3621                         int a = c = cofs[ci];
3622                         int b = (ci+1 >= data->cat_ofs->cols) ? data->cat_map->cols : cofs[ci+1];
3623
3624                         int ival = cvRound(val);
3625                         if( ival != val )
3626                             CV_ERROR( CV_StsBadArg,
3627                             "one of input categorical variable is not an integer" );
3628
3629                         int sh = 0;
3630                         while( a < b )
3631                         {
3632                             sh++;
3633                             c = (a + b) >> 1;
3634                             if( ival < cmap[c] )
3635                                 b = c;
3636                             else if( ival > cmap[c] )
3637                                 a = c+1;
3638                             else
3639                                 break;
3640                         }
3641
3642                         if( c < 0 || ival != cmap[c] )
3643                             continue;
3644
3645                         catbuf[ci] = c -= cofs[ci];
3646                     }
3647                 }
3648                 c = ( (c == 65535) && data->is_buf_16u ) ? -1 : c;
3649                 dir = CV_DTREE_CAT_DIR(c, split->subset);
3650             }
3651
3652             if( split->inversed )
3653                 dir = -dir;
3654         }
3655
3656         if( !dir )
3657         {
3658             double diff = node->right->sample_count - node->left->sample_count;
3659             dir = diff < 0 ? -1 : 1;
3660         }
3661         node = dir < 0 ? node->left : node->right;
3662     }
3663
3664     result = node;
3665
3666     __END__;
3667
3668     return result;
3669 }
3670
3671
3672 CvDTreeNode* CvDTree::predict( const Mat& _sample, const Mat& _missing, bool preprocessed_input ) const
3673 {
3674     CvMat sample = _sample, mmask = _missing;
3675     return predict(&sample, mmask.data.ptr ? &mmask : 0, preprocessed_input);
3676 }
3677
3678
3679 const CvMat* CvDTree::get_var_importance()
3680 {
3681     if( !var_importance )
3682     {
3683         CvDTreeNode* node = root;
3684         double* importance;
3685         if( !node )
3686             return 0;
3687         var_importance = cvCreateMat( 1, data->var_count, CV_64F );
3688         cvZero( var_importance );
3689         importance = var_importance->data.db;
3690
3691         for(;;)
3692         {
3693             CvDTreeNode* parent;
3694             for( ;; node = node->left )
3695             {
3696                 CvDTreeSplit* split = node->split;
3697
3698                 if( !node->left || node->Tn <= pruned_tree_idx )
3699                     break;
3700
3701                 for( ; split != 0; split = split->next )
3702                     importance[split->var_idx] += split->quality;
3703             }
3704
3705             for( parent = node->parent; parent && parent->right == node;
3706                 node = parent, parent = parent->parent )
3707                 ;
3708
3709             if( !parent )
3710                 break;
3711
3712             node = parent->right;
3713         }
3714
3715         cvNormalize( var_importance, var_importance, 1., 0, CV_L1 );
3716     }
3717
3718     return var_importance;
3719 }
3720
3721
3722 void CvDTree::write_split( CvFileStorage* fs, CvDTreeSplit* split ) const
3723 {
3724     int ci;
3725
3726     cvStartWriteStruct( fs, 0, CV_NODE_MAP + CV_NODE_FLOW );
3727     cvWriteInt( fs, "var", split->var_idx );
3728     cvWriteReal( fs, "quality", split->quality );
3729
3730     ci = data->get_var_type(split->var_idx);
3731     if( ci >= 0 ) // split on a categorical var
3732     {
3733         int i, n = data->cat_count->data.i[ci], to_right = 0, default_dir;
3734         for( i = 0; i < n; i++ )
3735             to_right += CV_DTREE_CAT_DIR(i,split->subset) > 0;
3736
3737         // ad-hoc rule when to use inverse categorical split notation
3738         // to achieve more compact and clear representation
3739         default_dir = to_right <= 1 || to_right <= MIN(3, n/2) || to_right <= n/3 ? -1 : 1;
3740
3741         cvStartWriteStruct( fs, default_dir*(split->inversed ? -1 : 1) > 0 ?
3742                             "in" : "not_in", CV_NODE_SEQ+CV_NODE_FLOW );
3743
3744         for( i = 0; i < n; i++ )
3745         {
3746             int dir = CV_DTREE_CAT_DIR(i,split->subset);
3747             if( dir*default_dir < 0 )
3748                 cvWriteInt( fs, 0, i );
3749         }
3750         cvEndWriteStruct( fs );
3751     }
3752     else
3753         cvWriteReal( fs, !split->inversed ? "le" : "gt", split->ord.c );
3754
3755     cvEndWriteStruct( fs );
3756 }
3757
3758
3759 void CvDTree::write_node( CvFileStorage* fs, CvDTreeNode* node ) const
3760 {
3761     CvDTreeSplit* split;
3762
3763     cvStartWriteStruct( fs, 0, CV_NODE_MAP );
3764
3765     cvWriteInt( fs, "depth", node->depth );
3766     cvWriteInt( fs, "sample_count", node->sample_count );
3767     cvWriteReal( fs, "value", node->value );
3768
3769     if( data->is_classifier )
3770         cvWriteInt( fs, "norm_class_idx", node->class_idx );
3771
3772     cvWriteInt( fs, "Tn", node->Tn );
3773     cvWriteInt( fs, "complexity", node->complexity );
3774     cvWriteReal( fs, "alpha", node->alpha );
3775     cvWriteReal( fs, "node_risk", node->node_risk );
3776     cvWriteReal( fs, "tree_risk", node->tree_risk );
3777     cvWriteReal( fs, "tree_error", node->tree_error );
3778
3779     if( node->left )
3780     {
3781         cvStartWriteStruct( fs, "splits", CV_NODE_SEQ );
3782
3783         for( split = node->split; split != 0; split = split->next )
3784             write_split( fs, split );
3785
3786         cvEndWriteStruct( fs );
3787     }
3788
3789     cvEndWriteStruct( fs );
3790 }
3791
3792
3793 void CvDTree::write_tree_nodes( CvFileStorage* fs ) const
3794 {
3795     //CV_FUNCNAME( "CvDTree::write_tree_nodes" );
3796
3797     __BEGIN__;
3798
3799     CvDTreeNode* node = root;
3800
3801     // traverse the tree and save all the nodes in depth-first order
3802     for(;;)
3803     {
3804         CvDTreeNode* parent;
3805         for(;;)
3806         {
3807             write_node( fs, node );
3808             if( !node->left )
3809                 break;
3810             node = node->left;
3811         }
3812
3813         for( parent = node->parent; parent && parent->right == node;
3814             node = parent, parent = parent->parent )
3815             ;
3816
3817         if( !parent )
3818             break;
3819
3820         node = parent->right;
3821     }
3822
3823     __END__;
3824 }
3825
3826
3827 void CvDTree::write( CvFileStorage* fs, const char* name ) const
3828 {
3829     //CV_FUNCNAME( "CvDTree::write" );
3830
3831     __BEGIN__;
3832
3833     cvStartWriteStruct( fs, name, CV_NODE_MAP, CV_TYPE_NAME_ML_TREE );
3834
3835     //get_var_importance();
3836     data->write_params( fs );
3837     //if( var_importance )
3838     //cvWrite( fs, "var_importance", var_importance );
3839     write( fs );
3840
3841     cvEndWriteStruct( fs );
3842
3843     __END__;
3844 }
3845
3846
3847 void CvDTree::write( CvFileStorage* fs ) const
3848 {
3849     //CV_FUNCNAME( "CvDTree::write" );
3850
3851     __BEGIN__;
3852
3853     cvWriteInt( fs, "best_tree_idx", pruned_tree_idx );
3854
3855     cvStartWriteStruct( fs, "nodes", CV_NODE_SEQ );
3856     write_tree_nodes( fs );
3857     cvEndWriteStruct( fs );
3858
3859     __END__;
3860 }
3861
3862
3863 CvDTreeSplit* CvDTree::read_split( CvFileStorage* fs, CvFileNode* fnode )
3864 {
3865     CvDTreeSplit* split = 0;
3866
3867     CV_FUNCNAME( "CvDTree::read_split" );
3868
3869     __BEGIN__;
3870
3871     int vi, ci;
3872
3873     if( !fnode || CV_NODE_TYPE(fnode->tag) != CV_NODE_MAP )
3874         CV_ERROR( CV_StsParseError, "some of the splits are not stored properly" );
3875
3876     vi = cvReadIntByName( fs, fnode, "var", -1 );
3877     if( (unsigned)vi >= (unsigned)data->var_count )
3878         CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "Split variable index is out of range" );
3879
3880     ci = data->get_var_type(vi);
3881     if( ci >= 0 ) // split on categorical var
3882     {
3883         int i, n = data->cat_count->data.i[ci], inversed = 0, val;
3884         CvSeqReader reader;
3885         CvFileNode* inseq;
3886         split = data->new_split_cat( vi, 0 );
3887         inseq = cvGetFileNodeByName( fs, fnode, "in" );
3888         if( !inseq )
3889         {
3890             inseq = cvGetFileNodeByName( fs, fnode, "not_in" );
3891             inversed = 1;
3892         }
3893         if( !inseq ||
3894             (CV_NODE_TYPE(inseq->tag) != CV_NODE_SEQ && CV_NODE_TYPE(inseq->tag) != CV_NODE_INT))
3895             CV_ERROR( CV_StsParseError,
3896             "Either 'in' or 'not_in' tags should be inside a categorical split data" );
3897
3898         if( CV_NODE_TYPE(inseq->tag) == CV_NODE_INT )
3899         {
3900             val = inseq->data.i;
3901             if( (unsigned)val >= (unsigned)n )
3902                 CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "some of in/not_in elements are out of range" );
3903
3904             split->subset[val >> 5] |= 1 << (val & 31);
3905         }
3906         else
3907         {
3908             cvStartReadSeq( inseq->data.seq, &reader );
3909
3910             for( i = 0; i < reader.seq->total; i++ )
3911             {
3912                 CvFileNode* inode = (CvFileNode*)reader.ptr;
3913                 val = inode->data.i;
3914                 if( CV_NODE_TYPE(inode->tag) != CV_NODE_INT || (unsigned)val >= (unsigned)n )
3915                     CV_ERROR( CV_StsOutOfRange, "some of in/not_in elements are out of range" );
3916
3917                 split->subset[val >> 5] |= 1 << (val & 31);
3918                 CV_NEXT_SEQ_ELEM( reader.seq->elem_size, reader );
3919             }
3920         }
3921
3922         // for categorical splits we do not use inversed splits,
3923         // instead we inverse the variable set in the split
3924         if( inversed )
3925             for( i = 0; i < (n + 31) >> 5; i++ )
3926                 split->subset[i] ^= -1;
3927     }
3928     else
3929     {
3930         CvFileNode* cmp_node;
3931         split = data->new_split_ord( vi, 0, 0, 0, 0 );
3932
3933         cmp_node = cvGetFileNodeByName( fs, fnode, "le" );
3934         if( !cmp_node )
3935         {
3936             cmp_node = cvGetFileNodeByName( fs, fnode, "gt" );
3937             split->inversed = 1;
3938         }
3939
3940         split->ord.c = (float)cvReadReal( cmp_node );
3941     }
3942
3943     split->quality = (float)cvReadRealByName( fs, fnode, "quality" );
3944
3945     __END__;
3946
3947     return split;
3948 }
3949
3950
3951 CvDTreeNode* CvDTree::read_node( CvFileStorage* fs, CvFileNode* fnode, CvDTreeNode* parent )
3952 {
3953     CvDTreeNode* node = 0;
3954
3955     CV_FUNCNAME( "CvDTree::read_node" );
3956
3957     __BEGIN__;
3958
3959     CvFileNode* splits;
3960     int i, depth;
3961
3962     if( !fnode || CV_NODE_TYPE(fnode->tag) != CV_NODE_MAP )
3963         CV_ERROR( CV_StsParseError, "some of the tree elements are not stored properly" );
3964
3965     CV_CALL( node = data->new_node( parent, 0, 0, 0 ));
3966     depth = cvReadIntByName( fs, fnode, "depth", -1 );
3967     if( depth != node->depth )
3968         CV_ERROR( CV_StsParseError, "incorrect node depth" );
3969
3970     node->sample_count = cvReadIntByName( fs, fnode, "sample_count" );
3971     node->value = cvReadRealByName( fs, fnode, "value" );
3972     if( data->is_classifier )
3973         node->class_idx = cvReadIntByName( fs, fnode, "norm_class_idx" );
3974
3975     node->Tn = cvReadIntByName( fs, fnode, "Tn" );
3976     node->complexity = cvReadIntByName( fs, fnode, "complexity" );
3977     node->alpha = cvReadRealByName( fs, fnode, "alpha" );
3978     node->node_risk = cvReadRealByName( fs, fnode, "node_risk" );
3979     node->tree_risk = cvReadRealByName( fs, fnode, "tree_risk" );
3980     node->tree_error = cvReadRealByName( fs, fnode, "tree_error" );
3981
3982     splits = cvGetFileNodeByName( fs, fnode, "splits" );
3983     if( splits )
3984     {
3985         CvSeqReader reader;
3986         CvDTreeSplit* last_split = 0;
3987
3988         if( CV_NODE_TYPE(splits->tag) != CV_NODE_SEQ )
3989             CV_ERROR( CV_StsParseError, "splits tag must stored as a sequence" );
3990
3991         cvStartReadSeq( splits->data.seq, &reader );
3992         for( i = 0; i < reader.seq->total; i++ )
3993         {
3994             CvDTreeSplit* split;
3995             CV_CALL( split = read_split( fs, (CvFileNode*)reader.ptr ));
3996             if( !last_split )
3997                 node->split = last_split = split;
3998             else
3999                 last_split = last_split->next = split;
4000
4001             CV_NEXT_SEQ_ELEM( reader.seq->elem_size, reader );
4002         }
4003     }
4004
4005     __END__;
4006
4007     return node;
4008 }
4009
4010
4011 void CvDTree::read_tree_nodes( CvFileStorage* fs, CvFileNode* fnode )
4012 {
4013     CV_FUNCNAME( "CvDTree::read_tree_nodes" );
4014
4015     __BEGIN__;
4016
4017     CvSeqReader reader;
4018     CvDTreeNode _root;
4019     CvDTreeNode* parent = &_root;
4020     int i;
4021     parent->left = parent->right = parent->parent = 0;
4022
4023     cvStartReadSeq( fnode->data.seq, &reader );
4024
4025     for( i = 0; i < reader.seq->total; i++ )
4026     {
4027         CvDTreeNode* node;
4028
4029         CV_CALL( node = read_node( fs, (CvFileNode*)reader.ptr, parent != &_root ? parent : 0 ));
4030         if( !parent->left )
4031             parent->left = node;
4032         else
4033             parent->right = node;
4034         if( node->split )
4035             parent = node;
4036         else
4037         {
4038             while( parent && parent->right )
4039                 parent = parent->parent;
4040         }
4041
4042         CV_NEXT_SEQ_ELEM( reader.seq->elem_size, reader );
4043     }
4044
4045     root = _root.left;
4046
4047     __END__;
4048 }
4049
4050
4051 void CvDTree::read( CvFileStorage* fs, CvFileNode* fnode )
4052 {
4053     CvDTreeTrainData* _data = new CvDTreeTrainData();
4054     _data->read_params( fs, fnode );
4055
4056     read( fs, fnode, _data );
4057     get_var_importance();
4058 }
4059
4060
4061 // a special entry point for reading weak decision trees from the tree ensembles
4062 void CvDTree::read( CvFileStorage* fs, CvFileNode* node, CvDTreeTrainData* _data )
4063 {
4064     CV_FUNCNAME( "CvDTree::read" );
4065
4066     __BEGIN__;
4067
4068     CvFileNode* tree_nodes;
4069
4070     clear();
4071     data = _data;
4072
4073     tree_nodes = cvGetFileNodeByName( fs, node, "nodes" );
4074     if( !tree_nodes || CV_NODE_TYPE(tree_nodes->tag) != CV_NODE_SEQ )
4075         CV_ERROR( CV_StsParseError, "nodes tag is missing" );
4076
4077     pruned_tree_idx = cvReadIntByName( fs, node, "best_tree_idx", -1 );
4078     read_tree_nodes( fs, tree_nodes );
4079
4080     __END__;
4081 }
4082
4083 /* End of file. */