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Viewing changes to src/test/java/org/apache/commons/math/analysis/interpolation/LoessInterpolatorTest.java

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Damien Raude-Morvan
  • Date: 2009-08-22 01:13:25 UTC
  • mfrom: (1.1.1 upstream)
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20090822011325-hi4peq1ua5weguwn
Tags: 2.0-1
* New upstream release.
* Set Maintainer field to Debian Java Team
* Add myself as Uploaders
* Switch to Quilt patch system:
  - Refresh all patchs
  - Remove B-D on dpatch, Add B-D on quilt
  - Include patchsys-quilt.mk in debian/rules
* Bump Standards-Version to 3.8.3:
  - Add a README.source to describe patch system
* Maven POMs:
  - Add a Build-Depends-Indep dependency on maven-repo-helper
  - Use mh_installpom and mh_installjar to install the POM and the jar to the
    Maven repository
* Use default-jdk/jre:
  - Depends on java5-runtime-headless
  - Build-Depends on default-jdk
  - Use /usr/lib/jvm/default-java as JAVA_HOME
* Move api documentation to /usr/share/doc/libcommons-math-java/api
* Build-Depends on junit4 instead of junit

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Lines of Context:
src/test/java/org/apache/commons/math/analysis/interpolation/LoessInterpolatorTest.java
 
1
/*
 
2
 * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
 
3
 * contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
 
4
 * this work for additional information regarding copyright ownership.
 
5
 * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
 
6
 * (the "License"); you may not use this file except in compliance with
 
7
 * the License.  You may obtain a copy of the License at
 
8
 *
 
9
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 
10
 *
 
11
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 
12
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 
13
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 
14
 * See the License for the specific language governing permissions and
 
15
 * limitations under the License.
 
16
 */
 
17
package org.apache.commons.math.analysis.interpolation;
 
18
 
 
19
import static org.junit.Assert.assertEquals;
 
20
import static org.junit.Assert.assertTrue;
 
21
import static org.junit.Assert.fail;
 
22
 
 
23
import org.apache.commons.math.MathException;
 
24
import org.junit.Test;
 
25
 
 
26
/**
 
27
 * Test of the LoessInterpolator class.
 
28
 */
 
29
public class LoessInterpolatorTest {
 
30
 
 
31
    @Test
 
32
    public void testOnOnePoint() throws MathException {
 
33
        double[] xval = {0.5};
 
34
        double[] yval = {0.7};
 
35
        double[] res = new LoessInterpolator().smooth(xval, yval);
 
36
        assertEquals(1, res.length);
 
37
        assertEquals(0.7, res[0], 0.0);
 
38
    }
 
39
 
 
40
    @Test
 
41
    public void testOnTwoPoints() throws MathException {
 
42
        double[] xval = {0.5, 0.6};
 
43
        double[] yval = {0.7, 0.8};
 
44
        double[] res = new LoessInterpolator().smooth(xval, yval);
 
45
        assertEquals(2, res.length);
 
46
        assertEquals(0.7, res[0], 0.0);
 
47
        assertEquals(0.8, res[1], 0.0);
 
48
    }
 
49
 
 
50
    @Test
 
51
    public void testOnStraightLine() throws MathException {
 
52
        double[] xval = {1,2,3,4,5};
 
53
        double[] yval = {2,4,6,8,10};
 
54
        LoessInterpolator li = new LoessInterpolator(0.6, 2);
 
55
        double[] res = li.smooth(xval, yval);
 
56
        assertEquals(5, res.length);
 
57
        for(int i = 0; i < 5; ++i) {
 
58
            assertEquals(yval[i], res[i], 1e-8);
 
59
        }
 
60
    }
 
61
 
 
62
    @Test
 
63
    public void testOnDistortedSine() throws MathException {
 
64
        int numPoints = 100;
 
65
        double[] xval = new double[numPoints];
 
66
        double[] yval = new double[numPoints];
 
67
        double xnoise = 0.1;
 
68
        double ynoise = 0.2;
 
69
 
 
70
        generateSineData(xval, yval, xnoise, ynoise);
 
71
 
 
72
        LoessInterpolator li = new LoessInterpolator(0.3, 4);
 
73
 
 
74
        double[] res = li.smooth(xval, yval);
 
75
 
 
76
        // Check that the resulting curve differs from
 
77
        // the "real" sine less than the jittered one
 
78
 
 
79
        double noisyResidualSum = 0;
 
80
        double fitResidualSum = 0;
 
81
 
 
82
        for(int i = 0; i < numPoints; ++i) {
 
83
            double expected = Math.sin(xval[i]);
 
84
            double noisy = yval[i];
 
85
            double fit = res[i];
 
86
 
 
87
            noisyResidualSum += Math.pow(noisy - expected, 2);
 
88
            fitResidualSum += Math.pow(fit - expected, 2);
 
89
        }
 
90
 
 
91
        assertTrue(fitResidualSum < noisyResidualSum);
 
92
    }
 
93
 
 
94
    @Test
 
95
    public void testIncreasingBandwidthIncreasesSmoothness() throws MathException {
 
96
        int numPoints = 100;
 
97
        double[] xval = new double[numPoints];
 
98
        double[] yval = new double[numPoints];
 
99
        double xnoise = 0.1;
 
100
        double ynoise = 0.1;
 
101
 
 
102
        generateSineData(xval, yval, xnoise, ynoise);
 
103
 
 
104
        // Check that variance decreases as bandwidth increases
 
105
 
 
106
        double[] bandwidths = {0.1, 0.5, 1.0};
 
107
        double[] variances = new double[bandwidths.length];
 
108
        for (int i = 0; i < bandwidths.length; i++) {
 
109
            double bw = bandwidths[i];
 
110
 
 
111
            LoessInterpolator li = new LoessInterpolator(bw, 4);
 
112
 
 
113
            double[] res = li.smooth(xval, yval);
 
114
 
 
115
            for (int j = 1; j < res.length; ++j) {
 
116
                variances[i] += Math.pow(res[j] - res[j-1], 2);
 
117
            }
 
118
        }
 
119
 
 
120
        for(int i = 1; i < variances.length; ++i) {
 
121
            assertTrue(variances[i] < variances[i-1]);
 
122
        }
 
123
    }
 
124
 
 
125
    @Test
 
126
    public void testIncreasingRobustnessItersIncreasesSmoothnessWithOutliers() throws MathException {
 
127
        int numPoints = 100;
 
128
        double[] xval = new double[numPoints];
 
129
        double[] yval = new double[numPoints];
 
130
        double xnoise = 0.1;
 
131
        double ynoise = 0.1;
 
132
 
 
133
        generateSineData(xval, yval, xnoise, ynoise);
 
134
 
 
135
        // Introduce a couple of outliers
 
136
        yval[numPoints/3] *= 100;
 
137
        yval[2 * numPoints/3] *= -100;
 
138
 
 
139
        // Check that variance decreases as the number of robustness
 
140
        // iterations increases
 
141
 
 
142
        double[] variances = new double[4];
 
143
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
 
144
            LoessInterpolator li = new LoessInterpolator(0.3, i);
 
145
 
 
146
            double[] res = li.smooth(xval, yval);
 
147
 
 
148
            for (int j = 1; j < res.length; ++j) {
 
149
                variances[i] += Math.abs(res[j] - res[j-1]);
 
150
            }
 
151
        }
 
152
 
 
153
        for(int i = 1; i < variances.length; ++i) {
 
154
            assertTrue(variances[i] < variances[i-1]);
 
155
        }
 
156
    }
 
157
 
 
158
    @Test
 
159
    public void testUnequalSizeArguments() {
 
160
        try {
 
161
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {1,2,3}, new double[] {1,2,3,4});
 
162
            fail();
 
163
        } catch(MathException e) {
 
164
            // Expected
 
165
        }
 
166
    }
 
167
 
 
168
    @Test
 
169
    public void testEmptyData() {
 
170
        try {
 
171
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {}, new double[] {});
 
172
            fail();
 
173
        } catch(MathException e) {
 
174
            // Expected
 
175
        }
 
176
    }
 
177
 
 
178
    @Test
 
179
    public void testNonStrictlyIncreasing() {
 
180
        try {
 
181
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {4,3,1,2}, new double[] {3,4,5,6});
 
182
            fail();
 
183
        } catch(MathException e) {
 
184
            // Expected
 
185
        }
 
186
        try {
 
187
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {1,2,2,3}, new double[] {3,4,5,6});
 
188
            fail();
 
189
        } catch(MathException e) {
 
190
            // Expected
 
191
        }
 
192
    }
 
193
 
 
194
    @Test
 
195
    public void testNotAllFiniteReal() {
 
196
        try {
 
197
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {1,2,Double.NaN}, new double[] {3,4,5});
 
198
            fail();
 
199
        } catch(MathException e) {
 
200
            // Expected
 
201
        }
 
202
        try {
 
203
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {1,2,Double.POSITIVE_INFINITY}, new double[] {3,4,5});
 
204
            fail();
 
205
        } catch(MathException e) {
 
206
            // Expected
 
207
        }
 
208
        try {
 
209
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {1,2,Double.NEGATIVE_INFINITY}, new double[] {3,4,5});
 
210
            fail();
 
211
        } catch(MathException e) {
 
212
            // Expected
 
213
        }
 
214
        try {
 
215
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {3,4,5}, new double[] {1,2,Double.NaN});
 
216
            fail();
 
217
        } catch(MathException e) {
 
218
            // Expected
 
219
        }
 
220
        try {
 
221
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {3,4,5}, new double[] {1,2,Double.POSITIVE_INFINITY});
 
222
            fail();
 
223
        } catch(MathException e) {
 
224
            // Expected
 
225
        }
 
226
        try {
 
227
            new LoessInterpolator().smooth(new double[] {3,4,5}, new double[] {1,2,Double.NEGATIVE_INFINITY});
 
228
            fail();
 
229
        } catch(MathException e) {
 
230
            // Expected
 
231
        }
 
232
    }
 
233
 
 
234
    @Test
 
235
    public void testInsufficientBandwidth() {
 
236
        try {
 
237
            LoessInterpolator li = new LoessInterpolator(0.1, 3);
 
238
            li.smooth(new double[] {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}, new double[] {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12});
 
239
            fail();
 
240
        } catch(MathException e) {
 
241
            // Expected
 
242
        }
 
243
    }
 
244
 
 
245
    @Test
 
246
    public void testCompletelyIncorrectBandwidth() {
 
247
        try {
 
248
            new LoessInterpolator(-0.2, 3);
 
249
            fail();
 
250
        } catch(MathException e) {
 
251
            // Expected
 
252
        }
 
253
        try {
 
254
            new LoessInterpolator(1.1, 3);
 
255
            fail();
 
256
        } catch(MathException e) {
 
257
            // Expected
 
258
        }
 
259
    }
 
260
 
 
261
    private void generateSineData(double[] xval, double[] yval, double xnoise, double ynoise) {
 
262
        double dx = 2 * Math.PI / xval.length;
 
263
        double x = 0;
 
264
        for(int i = 0; i < xval.length; ++i) {
 
265
            xval[i] = x;
 
266
            yval[i] = Math.sin(x) + (2 * Math.random() - 1) * ynoise;
 
267
            x += dx * (1 + (2 * Math.random() - 1) * xnoise);
 
268
        }
 
269
    }
 
270
 
 
271
}