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[matrix] Annotation of /pkg/src/ssclme.c
ViewVC logotype

Annotation of /pkg/src/ssclme.c

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Revision 247 - (view) (download) (as text)

1 : bates 10 #include "ssclme.h"
2 :    
3 : bates 176 #define slot_dup(dest, src, sym) SET_SLOT(dest, sym, duplicate(GET_SLOT(src, sym)))
4 :    
5 :     /**
6 :     * Using the sscCrosstab object from the grouping factors, generate
7 :     * the slots in an ssclme object related to the symmetric sparse
8 :     * matrix representation of Z'Z. If the model matrices for the
9 :     * grouping factors have only one column each then the structure can
10 :     * be copied, otherwise it must be generated from the sscCrosstab and
11 :     * the number of columns per grouping factor.
12 :     *
13 :     * @param nf number of factors
14 :     * @param nc vector of length nf+2 with number of columns in model matrices
15 :     * @param ctab pointer to the sscCrosstab object
16 :     * @param ssc pointer to an ssclme object to be filled out
17 :     */
18 : bates 10 static
19 :     void ssclme_copy_ctab(int nf, const int nc[], SEXP ctab, SEXP ssc)
20 :     {
21 :     int *snc, i, copyonly = 1;
22 :    
23 : bates 176 SET_SLOT(ssc, Matrix_ncSym, allocVector(INTSXP, nf + 2));
24 :     snc = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_ncSym));
25 :     for (i = 0; i <= nf; i++) {
26 :     snc[i] = nc[i];
27 :     if (nc[i] > 1 && i < nf) copyonly = 0;
28 : bates 10 }
29 :     if (copyonly) {
30 : bates 176 slot_dup(ssc, ctab, Matrix_pSym);
31 :     slot_dup(ssc, ctab, Matrix_iSym);
32 :     slot_dup(ssc, ctab, Matrix_xSym);
33 :     slot_dup(ssc, ctab, Matrix_DimSym);
34 :     slot_dup(ssc, ctab, Matrix_GpSym);
35 :     return;
36 :     }
37 :     {
38 : bates 10 int
39 :     *GpIn = INTEGER(GET_SLOT(ctab, Matrix_GpSym)),
40 :     *GpOut,
41 :     *AiIn = INTEGER(GET_SLOT(ctab, Matrix_iSym)),
42 :     *AiOut,
43 :     *ApIn = INTEGER(GET_SLOT(ctab, Matrix_pSym)),
44 :     *ApOut,
45 :     nIn = GpIn[nf], nOut, nzOut,
46 :     *dims,
47 :     *map = Calloc(nIn + 1, int), /* column number map */
48 :     *ncc = Calloc(nIn, int); /* number of columns out for this
49 :     * col in */
50 :    
51 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_GpSym, allocVector(INTSXP, nf + 1));
52 :     GpOut = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_GpSym));
53 :     map[0] = GpOut[0] = 0;
54 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
55 :     int j, GpIni = GpIn[i], GpInip1 = GpIn[i+1], nci = nc[i];
56 :     GpOut[i+1] = GpOut[i] + (GpInip1 - GpIni) * nci;
57 :     for (j = GpIni; j < GpInip1; j++) {
58 :     ncc[j] = nci;
59 :     map[j+1] = map[j] + nci;
60 :     }
61 :     }
62 :     nOut = GpOut[nf]; /* size of output matrix */
63 : bates 176 SET_SLOT(ssc, Matrix_DimSym, allocVector(INTSXP, 2));
64 : bates 10 dims = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_DimSym));
65 :     dims[0] = dims[1] = nOut;
66 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_pSym, allocVector(INTSXP, nOut + 1));
67 :     ApOut = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_pSym));
68 :     ApOut[0] = 0;
69 :     for (i = 0; i < nf; i++) { /* determine the column pointers */
70 :     int j, jout = GpOut[i], nci = nc[i], p2 = GpIn[i+1];
71 :     for (j = GpIn[i]; j < p2; j++) {
72 :     int k, nj = 0, p3 = ApIn[j+1];
73 :     for (k = ApIn[j]; k < p3; k++) {
74 :     nj += ncc[AiIn[k]];
75 :     }
76 :     nj -= nci - 1;
77 :     ApOut[jout+1] = ApOut[jout] + nj;
78 :     jout++;
79 :     for (k = 1; k < nci; k++) {
80 :     ApOut[jout+1] = ApOut[jout] + nj + k;
81 :     jout++;
82 :     }
83 :     }
84 :     }
85 :     nzOut = ApOut[nOut]; /* number of non-zeros in output */
86 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_xSym, allocVector(REALSXP, nzOut));
87 :     memset(REAL(GET_SLOT(ssc, Matrix_xSym)), 0,
88 :     sizeof(double) * nzOut);
89 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_iSym, allocVector(INTSXP, nzOut));
90 :     AiOut = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_iSym));
91 :     for (i = 0; i < nf; i++) { /* fill in the rows */
92 :     int j, jj, nci = nc[i], p2 = GpIn[i+1];
93 :     for (j = GpIn[i]; j < p2; j++) { /* first col for input col */
94 : bates 168 int k, mj = map[j], p3 = ApIn[j+1], pos = ApOut[mj];
95 :     for (k = ApIn[j]; k < p3; k++) {
96 :     int ii = AiIn[k], ncci = ncc[ii];
97 :     AiOut[pos++] = map[ii];
98 :     if (ii < j) { /* above the diagonal */
99 :     for (jj = 1; jj < ncci; jj++) {
100 :     AiOut[pos+1] = AiOut[pos] + 1;
101 :     pos++;
102 :     }
103 : bates 10 }
104 : bates 168 for (jj = 1; jj < nci; jj++) { /* repeat the column adding
105 :     * another diagonal element */
106 :     int mjj = mj + jj, pj = ApOut[mjj], pjm1 = ApOut[mjj-1];
107 :     Memcpy(AiOut + pj, AiOut + pjm1, pj - pjm1);
108 : bates 176 AiOut[ApOut[mjj + 1] - 1] = mjj;
109 : bates 168 }
110 : bates 10 }
111 :     }
112 :     }
113 :     Free(map); Free(ncc);
114 :     }
115 :     }
116 :    
117 : bates 159 /**
118 :     * Calculate and store the maximum number of off-diagonal elements in
119 :     * the inverse of L, based on the elimination tree. The maximum is
120 :     * itself stored in the Parent array. (FIXME: come up with a better design.)
121 :     *
122 :     * @param n number of columns in the matrix
123 :     * @param Parent elimination tree for the matrix
124 :     */
125 :     static void ssclme_calc_maxod(int n, int Parent[])
126 : bates 10 {
127 : bates 159 int *sz = Calloc(n, int), i, mm = -1;
128 : bates 10 for (i = n - 1; i >= 0; i--) {
129 : bates 159 sz[i] = (Parent[i] < 0) ? 0 : (1 + sz[Parent[i]]);
130 :     if (sz[i] > mm) mm = sz[i];
131 : bates 10 }
132 : bates 159 Parent[n] = mm;
133 : bates 10 Free(sz);
134 :     }
135 :    
136 : bates 176 /**
137 :     * Create an ssclme object from a list of grouping factors, sorted in
138 :     * order of non-increasing numbers of levels, and an integer vector of
139 :     * the number of columns in the model matrices. There is one more
140 :     * element in ncv than in facs. The last element is the number of
141 :     * columns in the model matrix for the fixed effects plus the
142 :     * response. (i.e. p+1)
143 :     *
144 :     * @param facs pointer to a list of grouping factors
145 :     * @param ncv pointer to an integer vector of number of columns per model matrix
146 :     *
147 :     * @return pointer to an ssclme object
148 :     */
149 : bates 10 SEXP
150 : bates 168 ssclme_create(SEXP facs, SEXP ncv)
151 : bates 10 {
152 :     SEXP ctab, nms, ssc, tmp,
153 : bates 21 val = PROTECT(allocVector(VECSXP, 2)),
154 :     dd = PROTECT(allocVector(INTSXP, 3)); /* dimensions of 3-D arrays */
155 : bates 159 int *Ai, *Ap, *Gp, *Lp, *Parent,
156 : bates 21 *nc, Lnz, i, nf = length(facs), nzcol, pp1,
157 :     *dims = INTEGER(dd);
158 : bates 10
159 :     if (length(ncv) != (nf + 1))
160 :     error("length of nc (%d) should be length of facs (%d) + 1",
161 :     length(ncv), nf);
162 :     SET_VECTOR_ELT(val, 0, NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("ssclme")));
163 :     ssc = VECTOR_ELT(val, 0);
164 :     /* Pairwise cross-tabulation */
165 :     ctab = PROTECT(sscCrosstab(facs, ScalarLogical(1)));
166 : bates 143 SET_VECTOR_ELT(val, 1, sscCrosstab_groupedPerm(ctab));
167 : bates 10 if (length(VECTOR_ELT(val, 1)) > 0) {/* Fill-reducing permutation */
168 :     ssc_symbolic_permute(INTEGER(GET_SLOT(ctab, Matrix_DimSym))[1],
169 :     1, INTEGER(VECTOR_ELT(val, 1)),
170 :     INTEGER(GET_SLOT(ctab, Matrix_pSym)),
171 :     INTEGER(GET_SLOT(ctab, Matrix_iSym)));
172 :     }
173 :     ssclme_copy_ctab(nf, INTEGER(ncv), ctab, ssc);
174 :     UNPROTECT(1); /* ctab */
175 :    
176 :     nzcol = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_DimSym))[1];
177 :     Gp = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_GpSym));
178 :     Ap = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_pSym));
179 :     Ai = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_iSym));
180 :     nc = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_ncSym));
181 :     nc[nf + 1] = length(VECTOR_ELT(facs, 0)); /* number of observations */
182 :     /* Create slots */
183 :     pp1 = nc[nf];
184 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_XtXSym, allocMatrix(REALSXP, pp1, pp1));
185 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_RXXSym, allocMatrix(REALSXP, pp1, pp1));
186 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_ZtXSym, allocMatrix(REALSXP, nzcol, pp1));
187 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_RZXSym, allocMatrix(REALSXP, nzcol, pp1));
188 : bates 101 /* Zero symmetric matrices (cosmetic) */
189 : bates 10 memset(REAL(GET_SLOT(ssc, Matrix_XtXSym)), 0,
190 :     sizeof(double) * pp1 * pp1);
191 :     memset(REAL(GET_SLOT(ssc, Matrix_RXXSym)), 0,
192 :     sizeof(double) * pp1 * pp1);
193 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_LpSym, allocVector(INTSXP, nzcol + 1));
194 :     Lp = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_LpSym));
195 : bates 159 SET_SLOT(ssc, Matrix_ParentSym, allocVector(INTSXP, nzcol + 1));
196 : bates 10 Parent = INTEGER(GET_SLOT(ssc, Matrix_ParentSym));
197 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_DSym, allocVector(REALSXP, nzcol));
198 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_DIsqrtSym, allocVector(REALSXP, nzcol));
199 :     ldl_symbolic(nzcol, Ap, Ai, Lp, Parent,
200 :     (int *) R_alloc(nzcol, sizeof(int)), /* Lnz */
201 :     (int *) R_alloc(nzcol, sizeof(int)), /* Flag */
202 :     (int *) NULL, (int *) NULL); /* P & Pinv */
203 : bates 159 ssclme_calc_maxod(nzcol, Parent);
204 : bates 10 Lnz = Lp[nzcol];
205 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_LiSym, allocVector(INTSXP, Lnz));
206 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_LxSym, allocVector(REALSXP, Lnz));
207 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_OmegaSym, allocVector(VECSXP, nf));
208 :     tmp = GET_SLOT(ssc, Matrix_OmegaSym);
209 :     setAttrib(tmp, R_NamesSymbol, getAttrib(facs, R_NamesSymbol));
210 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
211 :     SET_VECTOR_ELT(tmp, i, allocMatrix(REALSXP, nc[i], nc[i]));
212 :     memset(REAL(VECTOR_ELT(tmp, i)), 0,
213 :     sizeof(double) * nc[i] * nc[i]);
214 :     }
215 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_devianceSym, allocVector(REALSXP, 2));
216 :     tmp = GET_SLOT(ssc, Matrix_devianceSym);
217 :     setAttrib(tmp, R_NamesSymbol, allocVector(STRSXP, 2));
218 :     nms = getAttrib(tmp, R_NamesSymbol);
219 :     SET_STRING_ELT(nms, 0, mkChar("ML"));
220 :     SET_STRING_ELT(nms, 1, mkChar("REML"));
221 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_devCompSym, allocVector(REALSXP, 4));
222 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_statusSym, allocVector(LGLSXP, 2));
223 :     tmp = GET_SLOT(ssc, Matrix_statusSym);
224 :     LOGICAL(tmp)[0] = LOGICAL(tmp)[1] = 0;
225 :     setAttrib(tmp, R_NamesSymbol, allocVector(STRSXP, 2));
226 :     nms = getAttrib(tmp, R_NamesSymbol);
227 :     SET_STRING_ELT(nms, 0, mkChar("factored"));
228 :     SET_STRING_ELT(nms, 1, mkChar("inverted"));
229 :     SET_SLOT(ssc, Matrix_bVarSym, allocVector(VECSXP, nf));
230 :     tmp = GET_SLOT(ssc, Matrix_bVarSym);
231 :     setAttrib(tmp, R_NamesSymbol, getAttrib(facs, R_NamesSymbol));
232 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
233 : bates 21 int nci = nc[i], mi = (Gp[i+1] - Gp[i])/nc[i];
234 : bates 10
235 : bates 21 dims[0] = dims[1] = nci;
236 :     dims[2] = mi;
237 :     SET_VECTOR_ELT(tmp, i, allocArray(REALSXP, dd));
238 : bates 10 memset(REAL(VECTOR_ELT(tmp, i)), 0,
239 : bates 21 sizeof(double) * nci * nci * mi);
240 : bates 10 }
241 : bates 21 UNPROTECT(2);
242 : bates 10 return val;
243 :     }
244 :    
245 : bates 176 /**
246 :     * Copy information on Z'Z accumulated in the bVar array to Z'Z
247 :     *
248 :     * @param ncj number of columns in this block
249 :     * @param Gpj initial column for this group
250 :     * @param Gpjp initial column for the next group
251 :     * @param bVj pointer to the ncj x ncj x mj array to be filled
252 :     * @param Ap column pointer array for Z'Z
253 :     * @param Ai row indices for Z'Z
254 :     * @param Ax elements of Z'Z
255 :     */
256 : bates 10 static
257 :     void bVj_to_A(int ncj, int Gpj, int Gpjp, const double bVj[],
258 :     const int Ap[], const int Ai[], double Ax[])
259 :     {
260 :     int i, diag, k;
261 :     for (i = Gpj; i < Gpjp; i += ncj) {
262 :     for (k = 0; k < ncj; k++) {
263 :     diag = Ap[i + k + 1] - 1;
264 :     if (Ai[diag] != i+k)
265 :     error("Expected Ai[%d] to be %d (i.e on diagonal) not %d",
266 :     diag, i+k, Ai[diag]);
267 :     Memcpy(Ax + diag - k, bVj + (i+k-Gpj)*ncj, k + 1);
268 :     }
269 :     }
270 :     }
271 :    
272 : bates 176 /**
273 :     * Copy the dimnames from the list of grouping factors and the model
274 :     * matrices for the grouping factors into the appropriate parts of the
275 :     * ssclme object.
276 :     *
277 :     * @param x pointer to an ssclme object
278 :     * @param facs pointer to a list of factors
279 :     * @param mmats pointer to a list of model matrices
280 :     *
281 :     * @return NULL
282 :     */
283 : bates 10 SEXP
284 : bates 22 ssclme_transfer_dimnames(SEXP x, SEXP facs, SEXP mmats)
285 :     {
286 :     SEXP bVar = GET_SLOT(x, Matrix_bVarSym),
287 :     nms2 = PROTECT(allocVector(VECSXP, 2)),
288 :     nms3 = PROTECT(allocVector(VECSXP, 3));
289 :     int i, nf = length(mmats) - 1;
290 :     SEXP xcols = VECTOR_ELT(GetArrayDimnames(VECTOR_ELT(mmats, nf)), 1);
291 :    
292 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
293 :     SEXP cnms = VECTOR_ELT(GetArrayDimnames(VECTOR_ELT(mmats, i)), 1);
294 :     SET_VECTOR_ELT(nms3, 0, cnms);
295 :     SET_VECTOR_ELT(nms3, 1, cnms);
296 :     SET_VECTOR_ELT(nms3, 2,
297 :     getAttrib(VECTOR_ELT(facs, i), R_LevelsSymbol));
298 :     dimnamesgets(VECTOR_ELT(bVar, i), duplicate(nms3));
299 :     }
300 :     SET_VECTOR_ELT(nms2, 0, xcols);
301 :     SET_VECTOR_ELT(nms2, 1, xcols);
302 :     dimnamesgets(GET_SLOT(x, Matrix_XtXSym), nms2);
303 :     dimnamesgets(GET_SLOT(x, Matrix_RXXSym), nms2);
304 :     UNPROTECT(2);
305 :     return R_NilValue;
306 :     }
307 :    
308 : bates 176 /**
309 :     * Update the numerical entries x, ZtX, and XtX in an ssclme object
310 :     * according to a set of model matrices.
311 :     *
312 :     * @param x pointer to an ssclme object
313 :     * @param facs pointer to a list of grouping factors
314 :     * @param mmats pointer to a list of model matrices
315 :     *
316 :     * @return NULL
317 :     */
318 : bates 22 SEXP
319 : bates 10 ssclme_update_mm(SEXP x, SEXP facs, SEXP mmats)
320 :     {
321 : bates 22 SEXP bVar = GET_SLOT(x, Matrix_bVarSym);
322 : bates 10 int
323 :     *Ai = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_iSym)),
324 :     *Ap = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_pSym)),
325 :     *Gp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_GpSym)),
326 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
327 : bates 143 *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym)),
328 : bates 10 i, j, k,
329 :     ione = 1,
330 :     nf = length(mmats) - 1,
331 :     nobs = nc[nf + 1],
332 :     nzcol = Gp[nf],
333 :     nz = Ap[nzcol],
334 :     pp1 = nc[nf];
335 :     double
336 :     **Z = Calloc(nf + 1, double *),
337 :     *Ax = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_xSym)),
338 :     *XtX = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_XtXSym)),
339 :     *ZtX = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_ZtXSym)),
340 :     one = 1.0,
341 :     zero = 0.0;
342 :    
343 :     for (i = 0; i <= nf; i++) {
344 :     int *dims = INTEGER(getAttrib(VECTOR_ELT(mmats, i), R_DimSymbol)),
345 :     nci = nc[i];
346 :     if (nobs != dims[0])
347 :     error("Expected %d rows in the %d'th model matrix. Got %d",
348 :     nobs, i+1, dims[0]);
349 :     if (nci != dims[1])
350 :     error("Expected %d columns in the %d'th model matrix. Got %d",
351 :     nci, i+1, dims[1]);
352 :     Z[i] = REAL(VECTOR_ELT(mmats, i));
353 :     }
354 :     /* Create XtX - X is Z[nf] */
355 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "T", nc+nf, &nobs, &one,
356 :     Z[nf], &nobs, &zero, XtX, nc + nf);
357 :     /* Zero the accumulators */
358 :     memset((void *) ZtX, 0, sizeof(double) * nzcol * pp1);
359 :     memset((void *) Ax, 0, sizeof(double) * nz);
360 :     for (j = 0; j < nf; j++) { /* Create ZtX */
361 :     int *fpj = INTEGER(VECTOR_ELT(facs, j)), ncj = nc[j],
362 :     Ncj = ncj > 1;
363 :     double
364 :     *bVj = REAL(VECTOR_ELT(bVar, j)),
365 :     *Zj = Z[j],
366 :     *zxj = ZtX + Gp[j];
367 :    
368 :     if (Ncj) { /* bVj will accumulate Z'Z blocks */
369 :     memset(bVj, 0, sizeof(double) * ncj * (Gp[j+1]-Gp[j]));
370 :     }
371 :     for (i = 0; i < nobs; i++) { /* accumulate diagonal of ZtZ */
372 :     int fpji = fpj[i] - 1, /* factor indices are 1-based */
373 :     dind = Ap[Gp[j] + fpji * ncj + 1] - 1;
374 :     if (Ai[dind] != (Gp[j] + fpji * ncj))
375 :     error("logic error in ssclme_update_mm");
376 :     if (Ncj) { /* use bVar to accumulate */
377 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "T", &ncj, &ione, &one, Zj+i,
378 :     &nobs, &one, bVj + fpji*ncj*ncj, &ncj);
379 :     } else { /* update scalars directly */
380 :     Ax[dind] += Zj[i] * Zj[i];
381 :     }
382 :     /* update rows of Z'X */
383 :     F77_CALL(dgemm)("T", "N", &ncj, &pp1, &ione, &one,
384 :     Zj + i, &nobs, Z[nf] + i, &nobs,
385 :     &one, zxj + fpji * ncj, &nzcol);
386 :     }
387 :     if (Ncj) bVj_to_A(ncj, Gp[j], Gp[j+1], bVj, Ap, Ai, Ax);
388 :     for (k = j+1; k < nf; k++) { /* off-diagonals */
389 :     int *fpk = INTEGER(VECTOR_ELT(facs, k)),
390 :     *Apk = Ap + Gp[k],
391 : bates 111 nck = nc[k],
392 :     scalar = ncj == 1 && nck == 1;
393 : bates 10 double
394 : bates 245 *Zk = Z[k], *work = (double *) NULL;
395 :    
396 : bates 111 if (!scalar) work = Calloc(ncj * nck, double);
397 : bates 10 for (i = 0; i < nobs; i++) {
398 :     int ii, ind = -1, fpji = fpj[i] - 1,
399 :     row = Gp[j] + fpji * ncj,
400 :     fpki = fpk[i] - 1,
401 : bates 111 lastind = Apk[fpki*nck + 1];
402 :     for (ii = Apk[fpki*nck]; ii < lastind; ii++) {
403 : bates 10 if (Ai[ii] == row) {
404 :     ind = ii;
405 :     break;
406 :     }
407 :     }
408 :     if (ind < 0) error("logic error in ssclme_update_mm");
409 : bates 111 if (scalar) { /* update scalars directly */
410 : bates 108 Ax[ind] += Zj[i] * Zk[i];
411 : bates 111 } else {
412 :     int jj, offset = ind - Apk[fpki * nck];
413 :     F77_CALL(dgemm)("T", "N", &ncj, &nck, &ione, &one,
414 :     Zj + i, &nobs, Zk + i, &nobs,
415 :     &zero, work, &ncj);
416 :     for (jj = 0; jj < nck; jj++) {
417 :     ind = Apk[fpki * nck + jj] + offset;
418 :     if (Ai[ind] != row)
419 :     error("logic error in ssclme_update_mm");
420 :     for (ii = 0; ii < ncj; ii++) {
421 :     Ax[ind++] += work[jj * ncj + ii];
422 :     }
423 :     }
424 : bates 10 }
425 :     }
426 : bates 111 if (!scalar) Free(work);
427 : bates 10 }
428 :     }
429 :     Free(Z);
430 : bates 22 ssclme_transfer_dimnames(x, facs, mmats);
431 : bates 143 status[0] = status[1] = 0;
432 : bates 10 return R_NilValue;
433 :     }
434 :    
435 : bates 176 /**
436 :     * Inflate Z'Z according to Omega and create the factorization LDL'
437 :     *
438 :     * @param x pointer to an ssclme object
439 :     *
440 :     * @return NULL
441 :     */
442 : bates 97 SEXP ssclme_inflate_and_factor(SEXP x)
443 : bates 10 {
444 :     SEXP
445 : bates 97 GpSlot = GET_SLOT(x, Matrix_GpSym),
446 :     Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
447 :     int n = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_DimSym))[1];
448 : bates 10 int
449 : bates 97 *Ai = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_iSym)),
450 :     *Ap = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_pSym)),
451 : bates 10 *Flag = Calloc(n, int),
452 :     *Gp = INTEGER(GpSlot),
453 :     *Lnz = Calloc(n, int),
454 :     *Pattern = Calloc(n, int),
455 : bates 97 *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
456 : bates 10 j,
457 :     nf = length(GpSlot) - 1;
458 :     double
459 : bates 97 *D = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_DSym)),
460 :     *DIsqrt = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_DIsqrtSym)),
461 : bates 10 *Y = Calloc(n, double),
462 :     *xcp = Calloc(Ap[n], double);
463 :    
464 : bates 97 Memcpy(xcp, REAL(GET_SLOT(x, Matrix_xSym)), Ap[n]);
465 : bates 10 for (j = 0; j < nf; j++) {
466 :     int diag, i, ii, k, G2 = Gp[j + 1], ncj = nc[j];
467 :     double *omgj = REAL(VECTOR_ELT(Omega, j));
468 :    
469 :     for (i = Gp[j]; i < G2; i += ncj) {
470 :     for (k = 0; k < ncj; k++) {
471 :     diag = Ap[i + k + 1] - 1;
472 :     if (Ai[diag] != i+k)
473 :     error("Expected Ai[%d] to be %d (i.e on diagonal) not %d",
474 :     diag, i+k, Ai[diag]);
475 :     for (ii = 0; ii <= k; ii++) {
476 :     xcp[diag + ii - k] += omgj[k*ncj + ii];
477 :     }
478 :     }
479 :     }
480 :     }
481 :     j = ldl_numeric(n, Ap, Ai, xcp,
482 : bates 97 INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LpSym)),
483 :     INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ParentSym)),
484 :     Lnz, INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LiSym)),
485 :     REAL(GET_SLOT(x, Matrix_LxSym)),
486 : bates 10 D, Y, Pattern, Flag,
487 :     (int *) NULL, (int *) NULL); /* P & Pinv */
488 :     if (j != n)
489 :     error("rank deficiency of ZtZ+W detected at column %d",
490 :     j + 1);
491 :     for (j = 0; j < n; j++) DIsqrt[j] = 1./sqrt(D[j]);
492 :     Free(Lnz); Free(Flag); Free(Pattern); Free(Y); Free(xcp);
493 :     return R_NilValue;
494 :     }
495 :    
496 : bates 176
497 :     /**
498 :     * If status[["factored"]] is FALSE, create and factor Z'Z+Omega, then
499 :     * create RZX and RXX, the deviance components, and the value of the
500 :     * deviance for both ML and REML.
501 :     *
502 :     * @param x pointer to an ssclme object
503 :     *
504 :     * @return NULL
505 :     */
506 : bates 97 SEXP ssclme_factor(SEXP x)
507 : bates 10 {
508 : bates 97 int *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym));
509 : bates 10
510 :     if (!status[0]) {
511 :     SEXP
512 : bates 97 GpSlot = GET_SLOT(x, Matrix_GpSym),
513 :     Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
514 : bates 10 int
515 :     *Gp = INTEGER(GpSlot),
516 : bates 97 *Li = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LiSym)),
517 :     *Lp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LpSym)),
518 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
519 : bates 10 i,
520 : bates 97 n = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_DimSym))[1],
521 : bates 10 nf = length(GpSlot) - 1,
522 :     nobs = nc[nf + 1],
523 :     nreml = nobs + 1 - nc[nf],
524 :     pp1 = nc[nf],
525 :     pp2 = pp1 + 1;
526 :     double
527 : bates 97 *D = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_DSym)),
528 :     *DIsqrt = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_DIsqrtSym)),
529 :     *Lx = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_LxSym)),
530 :     *RXX = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_RXXSym)),
531 :     *RZX = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_RZXSym)),
532 :     *dcmp = REAL(getAttrib(x, Matrix_devCompSym)),
533 :     *deviance = REAL(getAttrib(x, Matrix_devianceSym)),
534 : bates 10 minus1 = -1.,
535 :     one = 1.;
536 :    
537 : bates 97 ssclme_inflate_and_factor(x);
538 : bates 10 /* Accumulate logdet of ZtZ+W */
539 :     dcmp[0] = dcmp[1] = dcmp[2] = dcmp[3] = 0.;
540 :     for (i = 0; i < n; i++) dcmp[0] += log(D[i]);
541 :     /* Accumulate logdet of W */
542 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
543 :     int nci = nc[i],
544 :     mi = (Gp[i+1] - Gp[i])/nci;
545 :    
546 :     if (nci < 2) {
547 :     dcmp[1] += mi * log(REAL(VECTOR_ELT(Omega, i))[0]);
548 :     } else {
549 :     int j;
550 :     double
551 :     *tmp = Calloc(nci * nci, double),
552 :     accum = 0.;
553 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &nci,
554 :     Memcpy(tmp, REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)),
555 :     nci * nci),
556 :     &nci, &j);
557 :     if (j)
558 :     error("Omega[%d] is not positive definite", i + 1);
559 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
560 :     accum += 2 * log(tmp[j * (nci + 1)]);
561 :     }
562 :     dcmp[1] += mi * accum;
563 :     Free(tmp);
564 :     }
565 :     }
566 :     /* ldl_lsolve on Z'X */
567 : bates 97 Memcpy(RZX, REAL(GET_SLOT(x, Matrix_ZtXSym)), n * pp1);
568 : bates 10 for (i = 0; i < pp1; i++) {
569 :     int j;
570 :     double *RZXi = RZX + i * n;
571 :     ldl_lsolve(n, RZXi, Lp, Li, Lx);
572 :     for (j = 0; j < n; j++) RZXi[j] *= DIsqrt[j];
573 :     }
574 :     /* downdate and factor X'X */
575 : bates 97 Memcpy(RXX, REAL(GET_SLOT(x, Matrix_XtXSym)), pp1 * pp1);
576 : bates 10 F77_CALL(dsyrk)("U", "T", &pp1, &n, &minus1,
577 :     RZX, &n, &one, RXX, &pp1);
578 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &pp1, RXX, &pp1, &i);
579 : bates 122 if (i) {
580 :     warning("Could not factor downdated X'X, code %d", i);
581 :     dcmp[2] = dcmp[3] = deviance[0] = deviance[1] = NA_REAL;
582 :     } else {
583 : bates 10 /* logdet of RXX */
584 : bates 122 for (i = 0; i < (pp1 - 1); i++)
585 :     dcmp[2] += 2 * log(RXX[i*pp2]);
586 : bates 10 /* logdet of Ryy */
587 : bates 122 dcmp[3] = 2. * log(RXX[pp1 * pp1 - 1]);
588 :     deviance[0] = /* ML criterion */
589 :     dcmp[0] - dcmp[1] + nobs*(1+dcmp[3]+log(2*PI/nobs));
590 :     deviance[1] = dcmp[0] - dcmp[1] + /* REML */
591 :     dcmp[2] + nreml * (1. + dcmp[3] + log(2. * PI/nreml));
592 :     }
593 : bates 10 status[0] = 1;
594 :     status[1] = 0;
595 :     }
596 :     return R_NilValue;
597 :     }
598 :    
599 : bates 176 /**
600 :     * Return the position of probe in the sorted index vector ind. It is
601 :     * known that the position is greater than or equal to start so a linear
602 :     * search from start is used.
603 :     *
604 :     * @param probe value to be matched
605 :     * @param start index at which to start
606 :     * @param ind vector of indices
607 :     *
608 :     * @return index of the entry matching probe
609 :     */
610 : bates 10 static
611 :     int ldl_update_ind(int probe, int start, const int ind[])
612 :     {
613 :     while (ind[start] < probe) start++;
614 :     if (ind[start] > probe) error("logic error in ldl_inverse");
615 :     return start;
616 :     }
617 :    
618 :     /**
619 : bates 176 * Update the diagonal blocks of the inverse of LDL' (=Z'Z+W). The
620 :     * lower Cholesky factors of the updated blocks are stored in the bVar
621 :     * slot.
622 : bates 10 *
623 :     * @param x pointer to an ssclme object
624 :     *
625 :     * @return R_NilValue (x is updated in place)
626 :    
627 :     */
628 : bates 97 static
629 : bates 245 void ldl_inverse(SEXP x)
630 : bates 10 {
631 :     SEXP
632 :     Gpsl = GET_SLOT(x, Matrix_GpSym),
633 :     bVar = GET_SLOT(x, Matrix_bVarSym);
634 :     int *Gp = INTEGER(Gpsl),
635 : bates 159 *Parent = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ParentSym)),
636 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
637 : bates 10 i,
638 :     nf = length(Gpsl) - 1,
639 : bates 159 nzc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_DimSym))[1];
640 :     int maxod = Parent[nzc];
641 :     double *DIsqrt = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_DIsqrtSym));
642 : bates 10
643 :     ssclme_factor(x);
644 : bates 159 if (maxod == 0) { /* L and L^{-1} are the identity */
645 : bates 10 for (i = 0; i < nf; i++) {
646 :     Memcpy(REAL(VECTOR_ELT(bVar, i)), DIsqrt + Gp[i],
647 :     Gp[i+1] - Gp[i]);
648 :     }
649 : bates 159 } else {
650 :     int *Lp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LpSym)),
651 :     *Li = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LiSym));
652 :    
653 :     double one = 1.0, zero = 0.,
654 :     *Lx = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_LxSym));
655 : bates 157
656 : bates 10 for (i = 0; i < nf; i++) {
657 : bates 158 int j, jj, k, kk, nci = nc[i], nr, p, p2, pj, pp,
658 : bates 157 m = maxod + 1,
659 : bates 159 *ind = Calloc(m, int), G1 = Gp[i], G2 = Gp[i+1];
660 : bates 10 double
661 :     *tmp = Calloc(m * nci, double),
662 : bates 159 *bVi = REAL(VECTOR_ELT(bVar, i));
663 : bates 10
664 : bates 159 /* initialize bVi to zero */
665 :     memset(bVi, 0, sizeof(double) * (G2 - G1) * nci);
666 :    
667 :     for (j = G1; j < G2; j += nci) {
668 : bates 158 kk = 0; /* ind gets indices of non-zeros */
669 : bates 10 jj = j; /* in this block of columns */
670 :     while (jj >= 0) {
671 :     ind[kk++] = jj;
672 :     jj = Parent[jj];
673 :     }
674 :     nr = kk; /* number of non-zeros in this block */
675 :     while (kk < m) ind[kk++] = nzc; /* placeholders */
676 :    
677 :     for (k = 0; k < nci; k++) {
678 :     double *ccol = tmp + k * nr;
679 :    
680 : bates 157 for (kk = 0; kk < nr; kk++) ccol[kk] = 0.;
681 :     ccol[k] = 1.; /* initialize from unit diagonal */
682 : bates 10 for (jj = j + k; jj >= 0; jj = Parent[jj]) {
683 :     p2 = Lp[jj+1];
684 : bates 158 pp = pj = ldl_update_ind(jj, 0, ind);
685 : bates 10 for (p = Lp[jj]; p < p2; p++) {
686 :     pp = ldl_update_ind(Li[p], pp, ind);
687 : bates 158 ccol[pp] -= Lx[p] * ccol[pj];
688 : bates 10 }
689 :     }
690 :     }
691 : bates 157
692 :     for (kk = 0; kk < nr; kk++) { /* scale rows */
693 : bates 10 for (k = 0; k < nci; k++) {
694 :     tmp[k * nr + kk] *= DIsqrt[ind[kk]];
695 :     }
696 :     }
697 : bates 113 F77_CALL(dsyrk)("L", "T", &nci, &nr, &one, tmp, &nr,
698 : bates 159 &zero, bVi + (j - G1)*nci, &nci);
699 :     F77_CALL(dpotrf)("L", &nci, bVi + (j - G1)*nci,
700 :     &nci, &jj);
701 :     if (jj) /* should never happen */
702 : bates 10 error(
703 : bates 159 "Rank deficient variance matrix at group %d, level %d, error code %d",
704 :     i + 1, j + 1, jj);
705 : bates 10 }
706 :     Free(tmp); Free(ind);
707 :     }
708 :     }
709 :     }
710 : bates 101
711 : bates 176 /**
712 :     * If necessary, factor Z'Z+Omega, ZtX, and XtX then, if necessary,
713 :     * form RZX, RXX, and bVar for the inverse of the Cholesky factor.
714 :     *
715 :     * @param x pointer to an ssclme object
716 :     *
717 :     * @return NULL (x is updated in place)
718 :     */
719 : bates 97 SEXP ssclme_invert(SEXP x)
720 : bates 10 {
721 : bates 97 int *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym));
722 :     if (!status[0]) ssclme_factor(x);
723 : bates 122 if (!R_FINITE(REAL(GET_SLOT(x, Matrix_devianceSym))[0]))
724 :     error("Unable to invert singular factor of downdated X'X");
725 : bates 10 if (!status[1]) {
726 :     SEXP
727 : bates 97 RZXsl = GET_SLOT(x, Matrix_RZXSym);
728 : bates 10 int
729 :     *dims = INTEGER(getAttrib(RZXsl, R_DimSymbol)),
730 : bates 97 *Li = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LiSym)),
731 :     *Lp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_LpSym)),
732 : bates 10 i,
733 :     n = dims[0],
734 :     pp1 = dims[1];
735 :     double
736 : bates 97 *DIsqrt = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_DIsqrtSym)),
737 :     *Lx = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_LxSym)),
738 :     *RXX = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_RXXSym)),
739 : bates 10 *RZX = REAL(RZXsl),
740 :     one = 1.;
741 :    
742 :     F77_CALL(dtrtri)("U", "N", &pp1, RXX, &pp1, &i);
743 :     if (i)
744 :     error("DTRTRI returned error code %d", i);
745 :     F77_CALL(dtrmm)("R", "U", "N", "N", &n, &pp1, &one,
746 :     RXX, &pp1, RZX, &n);
747 :     for (i = 0; i < pp1; i++) {
748 :     int j; double *RZXi = RZX + i * n;
749 :     for (j = 0; j < n; j++) RZXi[j] *= DIsqrt[j];
750 :     ldl_ltsolve(n, RZXi, Lp, Li, Lx);
751 :     }
752 : bates 97 ldl_inverse(x);
753 : bates 10 status[1] = 1;
754 :     }
755 :     return R_NilValue;
756 :     }
757 :    
758 : bates 176 /**
759 :     * Create and insert initial values for Omega_i.
760 :     *
761 :     * @param x pointer to an ssclme object
762 :     *
763 :     * @return NULL
764 :     */
765 : bates 10 SEXP ssclme_initial(SEXP x)
766 :     {
767 :     SEXP Gpsl = GET_SLOT(x, Matrix_GpSym),
768 :     Omg = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
769 :     int *Ai = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_iSym)),
770 :     *Ap = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_pSym)),
771 :     *Gp = INTEGER(Gpsl),
772 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
773 :     *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym)),
774 :     i, nf = length(Gpsl) - 1;
775 :    
776 :     double *Ax = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_xSym));
777 :    
778 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
779 :     int
780 :     Gpi = Gp[i],
781 :     j, k,
782 :     nci = nc[i],
783 :     ncip1 = nci + 1,
784 :     p2 = Gp[i+1];
785 :     double
786 :     mi = 0.375 * ((double) nci)/((double) (p2 - Gpi)),
787 :     *mm = REAL(VECTOR_ELT(Omg, i));
788 :    
789 :     memset((void *) mm, 0, sizeof(double) * nci * nci);
790 :     for (j = Gpi; j < p2; j += nci) {
791 :     for (k = 0; k < nci; k++) {
792 :     int jk = j+k, jj = Ap[jk+1] - 1;
793 :     if (Ai[jj] != jk) error("malformed ZtZ structure");
794 :     mm[k * ncip1] += Ax[jj] * mi;
795 :     }
796 :     }
797 :     }
798 :     status[0] = status[1] = 0;
799 :     return R_NilValue;
800 :     }
801 :    
802 :     /**
803 :     * Extract the conditional estimates of the fixed effects
804 :     *
805 :     * @param x Pointer to an ssclme object
806 :     *
807 :     * @return a numeric vector containing the conditional estimates of
808 :     * the fixed effects
809 :     */
810 :     SEXP ssclme_fixef(SEXP x)
811 :     {
812 :     SEXP RXXsl = GET_SLOT(x, Matrix_RXXSym);
813 :     int pp1 = INTEGER(getAttrib(RXXsl, R_DimSymbol))[1];
814 :     int j, p = pp1 - 1;
815 :     SEXP val = PROTECT(allocVector(REALSXP, p));
816 :     double
817 :     *RXX = REAL(RXXsl),
818 :     *beta = REAL(val),
819 :     nryyinv; /* negative ryy-inverse */
820 :    
821 :     ssclme_invert(x);
822 :     Memcpy(beta, RXX + p * pp1, p);
823 :     nryyinv = -RXX[pp1*pp1 - 1];
824 :     for (j = 0; j < p; j++) beta[j] /= nryyinv;
825 :     UNPROTECT(1);
826 :     return val;
827 :     }
828 :    
829 :     /**
830 :     * Extract the conditional modes of the random effects.
831 :     *
832 :     * @param x Pointer to an ssclme object
833 :     *
834 :     * @return a vector containing the conditional modes of the random effects
835 :     */
836 :     SEXP ssclme_ranef(SEXP x)
837 :     {
838 : bates 21 SEXP RZXsl = GET_SLOT(x, Matrix_RZXSym),
839 :     GpSl = GET_SLOT(x, Matrix_GpSym);
840 : bates 10 int *dims = INTEGER(getAttrib(RZXsl, R_DimSymbol)),
841 : bates 21 *Gp = INTEGER(GpSl),
842 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
843 :     i, j,
844 : bates 10 n = dims[0],
845 : bates 21 nf = length(GpSl) - 1,
846 : bates 10 pp1 = dims[1],
847 :     p = pp1 - 1;
848 : bates 21 SEXP val = PROTECT(allocVector(VECSXP, nf));
849 : bates 10 double
850 : bates 21 *b = REAL(RZXsl) + n * p,
851 : bates 10 ryyinv; /* ryy-inverse */
852 :    
853 :     ssclme_invert(x);
854 :     ryyinv = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_RXXSym))[pp1*pp1 - 1];
855 : bates 21 for (i = 0; i < nf; i++) {
856 : bates 34 int nci = nc[i], Mi = Gp[i+1] - Gp[i];
857 : bates 21 double *mm;
858 :    
859 : bates 34 SET_VECTOR_ELT(val, i, allocMatrix(REALSXP, nci, Mi/nci));
860 : bates 21 mm = Memcpy(REAL(VECTOR_ELT(val, i)), b, Mi);
861 : bates 34 b += Mi;
862 : bates 21 for (j = 0; j < Mi; j++) mm[j] /= ryyinv;
863 :     }
864 : bates 10 UNPROTECT(1);
865 :     return val;
866 :     }
867 : bates 34
868 : bates 10 /**
869 :     * Extract the ML or REML conditional estimate of sigma
870 :     *
871 :     * @param x pointer to an ssclme object
872 :     * @param REML logical scalar - TRUE if REML estimates are requested
873 :     *
874 :     * @return numeric scalar
875 :     */
876 :     SEXP ssclme_sigma(SEXP x, SEXP REML)
877 :     {
878 :     SEXP RXXsl = GET_SLOT(x, Matrix_RXXSym);
879 :     int pp1 = INTEGER(getAttrib(RXXsl, R_DimSymbol))[1],
880 : bates 122 nobs = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym))[
881 :     length(GET_SLOT(x, Matrix_GpSym))];
882 : bates 10
883 :     ssclme_invert(x);
884 :     return ScalarReal(1./(REAL(RXXsl)[pp1*pp1 - 1] *
885 :     sqrt((double)(asLogical(REML) ?
886 :     nobs + 1 - pp1 : nobs))));
887 :     }
888 :    
889 : bates 176 /**
890 :     * Calculate the length of the parameter vector, which is called coef
891 :     * for historical reasons.
892 :     *
893 :     * @param nf number of factors
894 :     * @param nc number of columns in the model matrices for each factor
895 :     *
896 :     * @return total length of the coefficient vector
897 :     */
898 : bates 10 static
899 :     int coef_length(int nf, const int nc[])
900 :     {
901 :     int i, ans = 0;
902 :     for (i = 0; i < nf; i++) ans += (nc[i] * (nc[i] + 1))/2;
903 :     return ans;
904 :     }
905 :    
906 :     /**
907 : bates 176 * Extract the upper triangles of the Omega matrices. These aren't
908 :     * "coefficients" but the extractor is called coef for historical
909 :     * reasons. Within each group these values are in the order of the
910 :     * diagonal entries first then the strict upper triangle in row
911 :     * order.
912 : bates 10 *
913 :     * @param x pointer to an ssclme object
914 :     *
915 :     * @return numeric vector of the values in the upper triangles of the
916 :     * Omega matrices
917 :     */
918 : bates 247 SEXP ssclme_coef(SEXP x, SEXP Unconstr)
919 : bates 10 {
920 :     SEXP Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
921 :     int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
922 : bates 247 i, nf = length(Omega), unc = asLogical(Unconstr), vind;
923 : bates 10 SEXP val = PROTECT(allocVector(REALSXP, coef_length(nf, nc)));
924 :     double *vv = REAL(val);
925 :    
926 : bates 247 vind = 0; /* index in vv */
927 : bates 10 for (i = 0; i < nf; i++) {
928 : bates 247 int nci = nc[i], ncip1 = nci + 1;
929 : bates 104 if (nci == 1) {
930 : bates 247 vv[vind++] = (unc ?
931 :     log(REAL(VECTOR_ELT(Omega, i))[0]) :
932 :     REAL(VECTOR_ELT(Omega, i))[0]);
933 : bates 104 } else {
934 : bates 247 if (unc) { /* L log(D) L' factor of Omega[i,,] */
935 :     int j, k, ncisq = nci * nci;
936 :     double *tmp = Memcpy(Calloc(ncisq, double),
937 :     REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)), ncisq);
938 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &nci, tmp, &nci, &j);
939 :     if (j) /* should never happen */
940 :     error("DPOTRF returned error code %d on Omega[[%d]]",
941 :     j, i+1);
942 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
943 :     double diagj = tmp[j * ncip1];
944 :     vv[vind++] = 2. * log(diagj);
945 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
946 :     tmp[j + k * nci] /= diagj;
947 :     }
948 : bates 104 }
949 : bates 247 for (j = 0; j < nci; j++) {
950 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
951 :     vv[vind++] = tmp[j + k * nci];
952 :     }
953 :     }
954 :     Free(tmp);
955 :     } else { /* upper triangle of Omega[i,,] */
956 :     int j, k, odind = vind + nci;
957 :     double *omgi = REAL(VECTOR_ELT(Omega, i));
958 :    
959 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
960 :     vv[vind++] = omgi[j * ncip1];
961 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
962 :     vv[odind++] = omgi[k*nci + j];
963 :     }
964 :     }
965 :     vind = odind;
966 : bates 10 }
967 :     }
968 :     }
969 :     UNPROTECT(1);
970 :     return val;
971 :     }
972 :    
973 :     /**
974 : bates 104 * Extract the unconstrained parameters that determine the
975 : bates 176 * Omega matrices. (Called coef for historical reasons.) The
976 :     * unconstrained parameters are derived from the LDL' decomposition of
977 :     * Omega_i. The first nc[i] entries in each group are the diagonals
978 :     * of log(D) followed by the strict lower triangle of L in column
979 :     * order.
980 : bates 19 *
981 :     * @param x pointer to an ssclme object
982 :     *
983 : bates 104 * @return numeric vector of unconstrained parameters that determine the
984 : bates 19 * Omega matrices
985 :     */
986 :     SEXP ssclme_coefUnc(SEXP x)
987 :     {
988 :     SEXP Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
989 :     int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
990 :     i, nf = length(Omega), vind;
991 :     SEXP val = PROTECT(allocVector(REALSXP, coef_length(nf, nc)));
992 :     double *vv = REAL(val);
993 :    
994 :     vind = 0;
995 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
996 :     int nci = nc[i];
997 :     if (nci == 1) {
998 :     vv[vind++] = log(REAL(VECTOR_ELT(Omega, i))[0]);
999 :     } else {
1000 :     int j, k, ncip1 = nci + 1, ncisq = nci * nci;
1001 :     double *tmp = Memcpy(Calloc(ncisq, double),
1002 :     REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)), ncisq);
1003 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &nci, tmp, &nci, &j);
1004 :     if (j) /* should never happen */
1005 : bates 104 error("DPOTRF returned error code %d on Omega[[%d]]",
1006 :     j, i+1);
1007 : bates 19 for (j = 0; j < nci; j++) {
1008 :     double diagj = tmp[j * ncip1];
1009 :     vv[vind++] = 2. * log(diagj);
1010 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1011 :     tmp[j + k * nci] /= diagj;
1012 :     }
1013 :     }
1014 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
1015 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1016 :     vv[vind++] = tmp[j + k * nci];
1017 :     }
1018 :     }
1019 :     Free(tmp);
1020 :     }
1021 :     }
1022 :     UNPROTECT(1);
1023 :     return val;
1024 :     }
1025 :    
1026 :     /**
1027 : bates 104 * Assign the Omega matrices from the unconstrained parameterization.
1028 : bates 19 *
1029 :     * @param x pointer to an ssclme object
1030 :     * @param coef pointer to an numeric vector of appropriate length
1031 :     *
1032 :     * @return R_NilValue
1033 :     */
1034 :     SEXP ssclme_coefGetsUnc(SEXP x, SEXP coef)
1035 :     {
1036 :     SEXP Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
1037 :     int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1038 :     cind, i, nf = length(Omega),
1039 :     *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym));
1040 :     double *cc = REAL(coef);
1041 :    
1042 :     if (length(coef) != coef_length(nf, nc) || !isReal(coef))
1043 :     error("coef must be a numeric vector of length %d",
1044 :     coef_length(nf, nc));
1045 :     cind = 0;
1046 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1047 :     int nci = nc[i];
1048 :     if (nci == 1) {
1049 :     REAL(VECTOR_ELT(Omega, i))[0] = exp(cc[cind++]);
1050 :     } else {
1051 :     int odind = cind + nci, /* off-diagonal index */
1052 :     j, k,
1053 :     ncip1 = nci + 1,
1054 :     ncisq = nci * nci;
1055 :     double
1056 :     *omgi = REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)),
1057 :     *tmp = Calloc(ncisq, double),
1058 : bates 104 diagj, one = 1., zero = 0.;
1059 :    
1060 : bates 19 memset(omgi, 0, sizeof(double) * ncisq);
1061 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
1062 : bates 104 tmp[j * ncip1] = diagj = exp(cc[cind++]/2.);
1063 : bates 19 for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1064 : bates 104 tmp[k*nci + j] = cc[odind++] * diagj;
1065 : bates 19 }
1066 :     }
1067 : bates 104 F77_CALL(dsyrk)("U", "T", &nci, &nci, &one,
1068 :     tmp, &nci, &zero, omgi, &nci);
1069 : bates 19 Free(tmp);
1070 :     cind = odind;
1071 :     }
1072 :     }
1073 :     status[0] = status[1] = 0;
1074 :     return x;
1075 :     }
1076 :    
1077 :     /**
1078 : bates 10 * Assign the upper triangles of the Omega matrices.
1079 : bates 104 * (Called coef for historical reasons.)
1080 : bates 10 *
1081 :     * @param x pointer to an ssclme object
1082 :     * @param coef pointer to an numeric vector of appropriate length
1083 :     *
1084 :     * @return R_NilValue
1085 :     */
1086 : bates 247 SEXP ssclme_coefGets(SEXP x, SEXP coef, SEXP Unc)
1087 : bates 10 {
1088 :     SEXP Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
1089 :     int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1090 : bates 247 *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym)),
1091 : bates 10 cind, i, nf = length(Omega),
1092 : bates 247 unc = asLogical(Unc);
1093 : bates 10 double *cc = REAL(coef);
1094 :    
1095 :     if (length(coef) != coef_length(nf, nc) || !isReal(coef))
1096 :     error("coef must be a numeric vector of length %d",
1097 :     coef_length(nf, nc));
1098 :     cind = 0;
1099 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1100 : bates 104 int nci = nc[i];
1101 :     if (nci == 1) {
1102 : bates 247 REAL(VECTOR_ELT(Omega, i))[0] = (unc ?
1103 :     exp(cc[cind++]) :
1104 :     cc[cind++]);
1105 : bates 104 } else {
1106 : bates 247 int odind = cind + nci, /* off-diagonal index */
1107 :     j, k,
1108 :     ncip1 = nci + 1,
1109 :     ncisq = nci * nci;
1110 :     double
1111 :     *omgi = REAL(VECTOR_ELT(Omega, i));
1112 :     if (unc) {
1113 :     double
1114 :     *tmp = Calloc(ncisq, double),
1115 :     diagj, one = 1., zero = 0.;
1116 :    
1117 :     memset(omgi, 0, sizeof(double) * ncisq);
1118 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
1119 :     tmp[j * ncip1] = diagj = exp(cc[cind++]/2.);
1120 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1121 :     tmp[k*nci + j] = cc[odind++] * diagj;
1122 :     }
1123 : bates 104 }
1124 : bates 247 F77_CALL(dsyrk)("U", "T", &nci, &nci, &one,
1125 :     tmp, &nci, &zero, omgi, &nci);
1126 :     Free(tmp);
1127 :     } else {
1128 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
1129 :     omgi[j * ncip1] = cc[cind++];
1130 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1131 :     omgi[k*nci + j] = cc[odind++];
1132 :     }
1133 :     }
1134 : bates 10 }
1135 : bates 104 cind = odind;
1136 : bates 10 }
1137 :     }
1138 :     status[0] = status[1] = 0;
1139 : bates 11 return x;
1140 : bates 10 }
1141 :    
1142 : bates 245
1143 : bates 176 /**
1144 : bates 245 * Returns the inverse of the updated Omega matrices for an ECME
1145 :     * iteration. These matrices are also used in the gradient calculation.
1146 :     *
1147 :     * @param x pointer to an ssclme object
1148 :     * @param REML indicator of REML being used
1149 :     * @param val pointer to a list of symmetric q_i by q_i matrices
1150 :     */
1151 :     static void
1152 :     common_ECME_gradient(SEXP x, int REML, SEXP val)
1153 :     {
1154 :     SEXP
1155 :     RZXsl = GET_SLOT(x, Matrix_RZXSym),
1156 :     bVar = GET_SLOT(x, Matrix_bVarSym);
1157 :     int
1158 :     *Gp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_GpSym)),
1159 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1160 :     i, j, n = *INTEGER(getAttrib(RZXsl, R_DimSymbol)),
1161 :     nf = length(val), nobs = nc[nf + 1], p = nc[nf] - 1;
1162 :     double
1163 :     *RZX = REAL(RZXsl),
1164 :     *b = RZX + p * INTEGER(getAttrib(RZXsl, R_DimSymbol))[0],
1165 :     one = 1.0, zero = 0.0;
1166 :    
1167 :     ssclme_invert(x);
1168 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1169 :     int ki = Gp[i+1] - Gp[i],
1170 :     nci = nc[i],
1171 :     mi = ki/nci;
1172 :     double
1173 :     *vali = REAL(VECTOR_ELT(val, i)),
1174 :     alpha = (double)(REML ? (nobs-p) : nobs)/((double) mi);
1175 :    
1176 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &mi,
1177 :     &alpha, b + Gp[i], &nci,
1178 :     &zero, vali, &nci);
1179 :     alpha = 1./((double) mi);
1180 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &ki,
1181 :     &alpha, REAL(VECTOR_ELT(bVar, i)), &nci,
1182 :     &one, vali, &nci);
1183 :     if (REML) {
1184 :     for (j = 0; j < p; j++) {
1185 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &mi,
1186 :     &alpha, RZX + Gp[i] + j*n, &nci,
1187 :     &one, vali, &nci);
1188 :     }
1189 :     }
1190 :     }
1191 :     }
1192 :    
1193 :     /**
1194 : bates 247 * Print the verbose output in the ECME iterations
1195 : bates 176 *
1196 :     * @param x pointer to an ssclme object
1197 : bates 247 * @param iter iteration number
1198 :     * @param REML indicator of whether REML is being used
1199 :     */
1200 :     static void EMsteps_verbose_print(SEXP x, int iter, int REML)
1201 :     {
1202 :     SEXP coef = PROTECT(ssclme_coef(x, ScalarLogical(0)));
1203 :     int lc = length(coef); double *cc = REAL(coef);
1204 :    
1205 :     ssclme_factor(x);
1206 :     if (iter == 0) Rprintf(" EM iterations\n");
1207 :     Rprintf("%3d %.3f", iter, dev[REML ? 1 : 0]);
1208 :     for (i = 0; i < lc; i++) Rprintf(" %#8g", cc[i]);
1209 :     Rprintf("\n");
1210 :     UNPROTECT(1);
1211 :     }
1212 :    
1213 :     /**
1214 :     * Perform ECME steps for the REML or ML criterion.
1215 :     *
1216 :     * @param x pointer to an ssclme object
1217 :     * @param nsteps pointer to an integer scalar - the number of ECME steps to perform
1218 : bates 176 * @param REMLp pointer to a logical scalar indicating if REML is to be used
1219 :     * @param verb pointer to a logical scalar indicating verbose mode
1220 :     *
1221 :     * @return NULL
1222 :     */
1223 : bates 11 SEXP ssclme_EMsteps(SEXP x, SEXP nsteps, SEXP REMLp, SEXP verb)
1224 : bates 10 {
1225 :     SEXP
1226 : bates 245 Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
1227 : bates 10 int
1228 : bates 245 *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1229 : bates 10 *status = LOGICAL(GET_SLOT(x, Matrix_statusSym)),
1230 :     REML = asLogical(REMLp),
1231 :     i, info, iter,
1232 :     nEM = asInteger(nsteps),
1233 : bates 245 nf = length(Omega),
1234 : bates 10 verbose = asLogical(verb);
1235 :     double
1236 : bates 245 *dev = REAL(GET_SLOT(x, Matrix_devianceSym));
1237 : bates 10
1238 : bates 247 if (verbose) EMsteps_verbose_print(x, 0, REML);
1239 : bates 166 for (iter = 0; iter < nEM; iter++) {
1240 : bates 245 common_ECME_gradient(x, REML, Omega);
1241 :     status[0] = status[1] = 0;
1242 : bates 10 for (i = 0; i < nf; i++) {
1243 : bates 245 double *vali = REAL(VECTOR_ELT(Omega, i));
1244 :    
1245 :     F77_CALL(dpotrf)("U", nc + i, vali, nc + i, &info);
1246 : bates 114 if (info)
1247 :     error("DPOTRF returned error code %d in Omega[[%d]] update",
1248 :     info, i + 1);
1249 : bates 245 F77_CALL(dpotri)("U", nc + i, vali, nc + i, &info);
1250 : bates 114 if (info)
1251 :     error("DPOTRI returned error code %d in Omega[[%d]] update",
1252 :     info, i + 1);
1253 : bates 10 }
1254 : bates 247 if (verbose) EMsteps_verbose_print(x, iter + 1, REML);
1255 : bates 10 }
1256 :     ssclme_factor(x);
1257 :     return R_NilValue;
1258 :     }
1259 : bates 11
1260 : bates 176 /**
1261 : bates 245 * Evaluate the gradient with respect to the indicators of the
1262 :     * positions in the Omega matrices.
1263 :     *
1264 :     * @param x Pointer to an ssclme object
1265 :     * @param REML indicator of whether REML is to be used
1266 :     * @param val Pointer to an object of the same structure as Omega
1267 :     */
1268 :     static void indicator_gradient(SEXP x, int REML, SEXP val)
1269 :     {
1270 :     SEXP Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym);
1271 :     int
1272 :     *Gp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_GpSym)),
1273 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1274 :     i, nf = length(Omega);
1275 :    
1276 :     common_ECME_gradient(x, REML, val);
1277 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1278 :     int info, nci = nc[i], mi = (Gp[i+1] - Gp[i])/nci;
1279 :     double
1280 :     *work = Memcpy((double *) Calloc(nci * nci, double),
1281 :     REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)), nci * nci),
1282 :     alpha = (double) -mi, beta = (double) mi;
1283 :    
1284 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &nci, work, &nci, &info);
1285 :     if (info)
1286 :     error("DPOTRF gave error code %d on Omega[[%d]]", info, i + 1);
1287 :     F77_CALL(dtrtri)("U", "N", &nci, work, &nci, &info);
1288 :     if (info)
1289 :     error("DPOTRI gave error code %d on Omega[[%d]]", info, i + 1);
1290 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &nci, &alpha, work, &nci,
1291 :     &beta, REAL(VECTOR_ELT(val, i)), &nci);
1292 :     Free(work);
1293 :     }
1294 :     }
1295 :    
1296 :     /**
1297 :     * Overwrite a gradient with respect to positions in Omega[[i]] by the
1298 :     * gradient with respect to the unconstrained parameters.
1299 :     *
1300 : bates 247 * @param grad pointer to a gradient wrt positions. Contents are overwritten.
1301 :     * @param Omega pointer to a list of symmetric matrices (upper storage).
1302 : bates 245 */
1303 :     static void unconstrained_gradient(SEXP grad, SEXP Omega)
1304 :     {
1305 :     int i, ii, j, nf = length(Omega);
1306 :     double one = 1.0, zero = 0.0;
1307 :    
1308 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1309 :     SEXP Omegai = VECTOR_ELT(Omega, i);
1310 :     int nci = *INTEGER(getAttrib(Omegai, R_DimSymbol)),
1311 :     ncisq = nci * nci, ncip1 = nci + 1;
1312 :     double *chol =
1313 :     Memcpy(Calloc(ncisq, double), REAL(Omegai), ncisq),
1314 :     *ai = REAL(VECTOR_ELT(grad, i)),
1315 :     *tmp = Calloc(ncisq, double);
1316 :    
1317 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &nci, chol, &nci, &j);
1318 :     if (j)
1319 :     error("DPOTRF gave error code %d on Omega[[%d]]", j, i + 1);
1320 :     /* calculate and store grad[i,,] %*% t(R) */
1321 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
1322 :     F77_CALL(dsymv)("U", &nci, &one, ai, &nci, chol + j, &nci,
1323 :     &zero, tmp + j, &nci);
1324 :     }
1325 :     /* full symmetric product gives diagonals */
1326 :     F77_CALL(dtrmm)("R", "U", "T", "N", &nci, &nci, &one, chol, &nci,
1327 :     Memcpy(ai, tmp, ncisq), &nci);
1328 : bates 247 /* overwrite upper triangle with gradients for positions in L' */
1329 : bates 245 for (ii = 1; ii < nci; ii++) {
1330 :     for (j = 0; j < ii; j++) {
1331 : bates 247 ai[j + ii*nci] = 2. * chol[j*ncip1] * tmp[j + ii*nci];
1332 :     ai[ii + j*nci] = 0.;
1333 : bates 245 }
1334 :     }
1335 :     Free(chol); Free(tmp);
1336 :     }
1337 :     }
1338 :    
1339 : bates 247 /**
1340 :     * Fills cvec with unlist(lapply(mList, function(el) el[upper.tri(el, strict = FALSE)]))
1341 :     *
1342 :     * @param mList pointer to a list of REAL matrices
1343 :     * @param nc number of columns in each matrix
1344 :     * @param cvec pointer to REAL vector to receive the result
1345 :     */
1346 :     static void upperTriList_to_vector(SEXP mList, int *nc, SEXP cvec)
1347 : bates 245 {
1348 : bates 247 int i, ii, j, nf = length(mList), pos = 0;
1349 : bates 245
1350 : bates 247 pos = 0; /* position in vector */
1351 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1352 :     SEXP omgi = VECTOR_ELT(mList, i);
1353 :     int nci = nc[i];
1354 :     for (j = 0; j < nci; j++) {
1355 :     for (ii = 0; ii <= j; ii++) {
1356 :     REAL(cvec)[pos++] = REAL(omgi)[ii + j * nci];
1357 :     }
1358 :     }
1359 :     }
1360 : bates 245 }
1361 : bates 247
1362 : bates 245 /**
1363 : bates 176 * Return the gradient of the ML or REML deviance.
1364 :     *
1365 :     * @param x pointer to an ssclme object
1366 :     * @param REMLp pointer to a logical scalar indicating if REML is to be used
1367 :     * @param Uncp pointer to a logical scalar indicating if the unconstrained parameterization is to be used
1368 : bates 247 * @param Uncp pointer to a logical scalar indicating if result should be a single vector
1369 : bates 176 *
1370 : bates 247 * @return pointer to the gradient as a list of matrices or as a vector.
1371 : bates 176 */
1372 : bates 247 SEXP ssclme_grad(SEXP x, SEXP REMLp, SEXP Unc, SEXP OneVector)
1373 :     {
1374 :     SEXP ans = PROTECT(duplicate(GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym)));
1375 :    
1376 :     indicator_gradient(x, asLogical(REMLp), ans);
1377 :     if (asLogical(Unc))
1378 :     unconstrained_gradient(ans, GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym));
1379 :     if (asLogical(OneVector)) {
1380 :     int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym));
1381 :     SEXP val = PROTECT(allocVector(REALSXP, coef_length(length(ans), nc)));
1382 :    
1383 :     upperTri_as_vector(ans, nc, val);
1384 :     UNPROTECT(2);
1385 :     return val;
1386 :     }
1387 :     UNPROTECT(1);
1388 :     return ans;
1389 :     }
1390 :    
1391 : bates 101 SEXP ssclme_gradient(SEXP x, SEXP REMLp, SEXP Uncp)
1392 : bates 100 {
1393 :     SEXP
1394 : bates 101 Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym),
1395 : bates 100 RZXsl = GET_SLOT(x, Matrix_RZXSym),
1396 :     bVar = GET_SLOT(x, Matrix_bVarSym);
1397 :     int
1398 :     *Gp = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_GpSym)),
1399 : bates 176 *dims = INTEGER(getAttrib(RZXsl, R_DimSymbol)),
1400 :     *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1401 : bates 100 REML = asLogical(REMLp),
1402 : bates 104 cind, i, n = dims[0],
1403 : bates 105 nf = length(Omega),
1404 : bates 113 nobs, p, pp1 = dims[1],
1405 : bates 101 uncst = asLogical(Uncp);
1406 : bates 100 double
1407 :     *RZX = REAL(RZXsl),
1408 :     *b,
1409 :     alpha,
1410 :     one = 1.;
1411 : bates 105 SEXP ans = PROTECT(allocVector(REALSXP, coef_length(nf, nc)));
1412 : bates 100
1413 : bates 125 ssclme_factor(x);
1414 :     if (!R_FINITE(REAL(GET_SLOT(x, Matrix_devianceSym))[0])) {
1415 :     int ncoef = coef_length(nf, nc);
1416 :     for (i = 0; i < ncoef; i++) REAL(ans)[i] = NA_REAL;
1417 :     UNPROTECT(1);
1418 :     return ans;
1419 :     }
1420 : bates 104 nobs = nc[nf + 1];
1421 : bates 100 p = pp1 - 1;
1422 :     b = RZX + p * n;
1423 :     ssclme_invert(x);
1424 : bates 104 cind = 0;
1425 : bates 100 for (i = 0; i < nf; i++) {
1426 : bates 104 int j, ki = Gp[i+1] - Gp[i],
1427 : bates 105 nci = nc[i], ncip1 = nci + 1, ncisq = nci * nci,
1428 : bates 100 mi = ki/nci;
1429 :     double
1430 : bates 105 *chol = Memcpy(Calloc(ncisq, double),
1431 :     REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)), ncisq),
1432 :     *tmp = Calloc(ncisq, double);
1433 :    
1434 : bates 100
1435 : bates 105 F77_CALL(dpotrf)("U", &nci, chol, &nci, &j);
1436 : bates 104 if (j)
1437 :     error("DPOTRF gave error code %d on Omega[[%d]]", j, i + 1);
1438 : bates 105 Memcpy(tmp, chol, ncisq);
1439 : bates 104 F77_CALL(dpotri)("U", &nci, tmp, &nci, &j);
1440 :     if (j)
1441 :     error("DPOTRI gave error code %d on Omega[[%d]]", j, i + 1);
1442 : bates 100 alpha = (double) -mi;
1443 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &ki,
1444 :     &one, REAL(VECTOR_ELT(bVar, i)), &nci,
1445 : bates 104 &alpha, tmp, &nci);
1446 : bates 176 alpha = (double)(REML ? (nobs-p) : nobs);
1447 : bates 100 F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &mi,
1448 :     &alpha, b + Gp[i], &nci,
1449 : bates 104 &one, tmp, &nci);
1450 : bates 100 if (REML) {
1451 :     for (j = 0; j < p; j++) {
1452 :     F77_CALL(dsyrk)("U", "N", &nci, &mi,
1453 :     &one, RZX + Gp[i] + j*n, &nci,
1454 : bates 104 &one, tmp, &nci);
1455 : bates 100 }
1456 :     }
1457 : bates 104 if (nci == 1) {
1458 :     REAL(ans)[cind++] = *tmp *
1459 :     (uncst ? *REAL(VECTOR_ELT(Omega, i)) : 1.);
1460 :     } else {
1461 : bates 106 int k, odind = cind + nci;
1462 : bates 104 if (uncst) {
1463 : bates 106 int ione = 1, kk;
1464 : bates 176 double *rr = Calloc(nci, double); /* j'th row of R, the Cholesky factor */
1465 : bates 105 nlme_symmetrize(tmp, nci);
1466 :     for (j = 0; j < nci; j++, cind++) {
1467 : bates 176 for (k = 0; k < j; k++) rr[k] = 0.;
1468 :     for (k = j; k < nci; k++) rr[k] = chol[j + k*nci];
1469 : bates 106 REAL(ans)[cind] = 0.;
1470 : bates 105 for (k = j; k < nci; k++) {
1471 :     for (kk = j; kk < nci; kk++) {
1472 : bates 106 REAL(ans)[cind] += rr[k] * rr[kk] *
1473 : bates 105 tmp[kk * nci + k];
1474 :     }
1475 :     }
1476 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1477 : bates 176 REAL(ans)[odind++] = 2. * rr[j] *
1478 :     F77_CALL(ddot)(&nci, rr, &ione, tmp + k*nci, &ione);
1479 : bates 105 }
1480 :     }
1481 : bates 106 Free(rr);
1482 : bates 101 } else {
1483 : bates 104 for (j = 0; j < nci; j++) {
1484 :     REAL(ans)[cind++] = tmp[j * ncip1];
1485 :     for (k = j + 1; k < nci; k++) {
1486 :     REAL(ans)[odind++] = tmp[k*nci + j] * 2.;
1487 :     }
1488 :     }
1489 : bates 101 }
1490 : bates 105 cind = odind;
1491 : bates 101 }
1492 : bates 105 Free(tmp); Free(chol);
1493 : bates 100 }
1494 :     UNPROTECT(1);
1495 :     return ans;
1496 :     }
1497 :    
1498 : bates 176 /**
1499 : bates 237 * Return the Hessian of the ML or REML deviance. This is a
1500 :     * placeholder until I work out the evaluation of the analytic
1501 :     * Hessian, which probably will involve several helper functions.
1502 :     *
1503 :     * @param x pointer to an ssclme object
1504 :     * @param REMLp pointer to a logical scalar indicating if REML is to be used
1505 :     * @param Uncp pointer to a logical scalar indicating if the
1506 :     * unconstrained parameterization is to be used
1507 :     *
1508 :     * @return pointer to an approximate Hessian matrix
1509 :     */
1510 :     SEXP ssclme_Hessian(SEXP x, SEXP REMLp, SEXP Uncp)
1511 :     {
1512 :     int j, ncoef = coef_length(length(GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym)),
1513 :     INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym))),
1514 :     unc = asLogical(Uncp);
1515 :     SEXP ans = PROTECT(allocMatrix(REALSXP, ncoef, ncoef)),
1516 : bates 247 base = PROTECT(ssclme_coef(x, Uncp)),
1517 : bates 237 current = PROTECT(duplicate(base)),
1518 :     gradient;
1519 :    
1520 :     for (j = 0; j < ncoef; j++) {
1521 :     double delta = (REAL(base)[j] ? 1.e-7 * REAL(base)[j] : 1.e-7);
1522 :     int i;
1523 :    
1524 :     for (i = 0; i < ncoef; i++) REAL(current)[i] = REAL(base)[i];
1525 :     REAL(current)[j] += delta/2.;
1526 : bates 247 ssclme_coefGets(x, current, Uncp);
1527 : bates 237 PROTECT(gradient = ssclme_gradient(x, REMLp, Uncp));
1528 :     for (i = 0; i < ncoef; i++) REAL(ans)[j * ncoef + i] = REAL(gradient)[i];
1529 :     UNPROTECT(1);
1530 :     REAL(current)[j] -= delta;
1531 : bates 247 ssclme_coefGets(x, current, Uncp);
1532 : bates 237 PROTECT(gradient = ssclme_gradient(x, REMLp, Uncp));
1533 :     for (i = 0; i < ncoef; i++)
1534 : bates 247 REAL(ans)[j * ncoef + i] =
1535 :     (REAL(ans)[j * ncoef + i] - REAL(gradient)[i])/ delta;
1536 : bates 237 UNPROTECT(1);
1537 : bates 247 for (i = 0; i < j; i++) { /* symmetrize */
1538 : bates 238 REAL(ans)[j * ncoef + i] = REAL(ans)[i * ncoef + j] =
1539 :     (REAL(ans)[j * ncoef + i] + REAL(ans)[i * ncoef + j])/2.;
1540 :     }
1541 : bates 237 }
1542 :     UNPROTECT(3);
1543 :     return ans;
1544 :     }
1545 :    
1546 :     /**
1547 : bates 176 * Calculate and return the fitted values.
1548 :     *
1549 :     * @param x pointer to an ssclme object
1550 :     * @param facs list of grouping factors
1551 :     * @param mmats list of model matrices
1552 :     * @param useRf pointer to a logical scalar indicating if the random effects should be used
1553 :     *
1554 :     * @return pointer to a numeric array of fitted values
1555 :     */
1556 : bates 164 SEXP ssclme_fitted(SEXP x, SEXP facs, SEXP mmats, SEXP useRf)
1557 : bates 28 {
1558 :     SEXP val, b;
1559 :     int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1560 :     i, ione = 1, nf = length(facs), nobs, p;
1561 :     double *vv, one = 1.0, zero = 0.0;
1562 :    
1563 :     if (nf < 1)
1564 :     error("null factor list passed to ssclme_fitted");
1565 :     nobs = length(VECTOR_ELT(facs, 0));
1566 :     val = PROTECT(allocVector(REALSXP, nobs));
1567 :     vv = REAL(val);
1568 :     p = nc[nf] - 1;
1569 :     if (p > 0) {
1570 :     F77_CALL(dgemm)("N", "N", &nobs, &ione, &p, &one,
1571 :     REAL(VECTOR_ELT(mmats, nf)), &nobs,
1572 :     REAL(PROTECT(ssclme_fixef(x))), &p,
1573 :     &zero, vv, &nobs);
1574 :     UNPROTECT(1);
1575 :     } else {
1576 :     memset(vv, 0, sizeof(double) * nobs);
1577 :     }
1578 : bates 164 if (asLogical(useRf)) {
1579 :     b = PROTECT(ssclme_ranef(x));
1580 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1581 :     int *ff = INTEGER(VECTOR_ELT(facs, i)), j, nci = nc[i];
1582 :     double *bb = REAL(VECTOR_ELT(b, i)),
1583 :     *mm = REAL(VECTOR_ELT(mmats, i));
1584 :     for (j = 0; j < nobs; ) {
1585 :     int nn = 1, lev = ff[j];
1586 :     /* check for adjacent rows with same factor level */
1587 :     while (ff[j + nn] == lev) nn++;
1588 :     F77_CALL(dgemm)("N", "N", &nn, &ione, &nci,
1589 :     &one, mm + j, &nobs,
1590 :     bb + (lev - 1) * nci, &nci,
1591 :     &one, vv + j, &nobs);
1592 :     j += nn;
1593 :     }
1594 : bates 28 }
1595 : bates 164 UNPROTECT(1);
1596 : bates 28 }
1597 : bates 164 UNPROTECT(1);
1598 : bates 28 return val;
1599 :     }
1600 : bates 45
1601 : bates 122 /**
1602 :     * Return the unscaled variances
1603 :     *
1604 :     * @param x pointer to an ssclme object
1605 :     *
1606 :     * @return a list similar to the Omega list with the unscaled variances
1607 :     */
1608 :     SEXP ssclme_variances(SEXP x)
1609 : bates 45 {
1610 : bates 122 SEXP Omg = PROTECT(duplicate(GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym)));
1611 : bates 45 int *nc = INTEGER(GET_SLOT(x, Matrix_ncSym)),
1612 : bates 57 i, nf = length(Omg);
1613 : bates 45
1614 :     for (i = 0; i < nf; i++) {
1615 : bates 57 double *mm = REAL(VECTOR_ELT(Omg, i));
1616 : bates 122 int j, nci = nc[i];
1617 : bates 45
1618 :     F77_CALL(dpotrf)("U", &nci, mm, &nci, &j);
1619 :     if (j) /* shouldn't happen */
1620 :     error("DPOTRF returned error code %d on Omega[%d]",
1621 :     j, i + 1);
1622 :     F77_CALL(dpotri)("U", &nci, mm, &nci, &j);
1623 :     if (j) /* shouldn't happen */
1624 :     error("DTRTRI returned error code %d on Omega[%d]",
1625 :     j, i + 1);
1626 : bates 122 nlme_symmetrize(mm, nci);
1627 : bates 45 }
1628 : bates 122 UNPROTECT(1);
1629 :     return Omg;
1630 : bates 45 }
1631 : bates 100
1632 : bates 176 /**
1633 :     * Copy an ssclme object collapsing the fixed effects slots to the response only.
1634 :     *
1635 :     * @param x pointer to an ssclme object
1636 :     *
1637 :     * @return a duplicate of x with the fixed effects slots collapsed to the response only
1638 :     */
1639 : bates 114 SEXP ssclme_collapse(SEXP x)
1640 :     {
1641 :     SEXP ans = PROTECT(NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("ssclme"))),
1642 :     Omega = GET_SLOT(x, Matrix_OmegaSym),
1643 :     Dim = GET_SLOT(x, Matrix_DimSym);
1644 : bates 164 int nf = length(Omega), nz = INTEGER(Dim)[1];
1645 : bates 114
1646 : bates 176 slot_dup(ans, x, Matrix_DSym);
1647 :     slot_dup(ans, x, Matrix_DIsqrtSym);
1648 :     slot_dup(ans, x, Matrix_DimSym);
1649 :     slot_dup(ans, x, Matrix_GpSym);
1650 :     slot_dup(ans, x, Matrix_LiSym);
1651 :     slot_dup(ans, x, Matrix_LpSym);
1652 :     slot_dup(ans, x, Matrix_LxSym);
1653 :     slot_dup(ans, x, Matrix_OmegaSym);
1654 :     slot_dup(ans, x, Matrix_ParentSym);
1655 :     slot_dup(ans, x, Matrix_bVarSym);
1656 :     slot_dup(ans, x, Matrix_devianceSym);
1657 :     slot_dup(ans, x, Matrix_devCompSym);
1658 :     slot_dup(ans, x, Matrix_iSym);
1659 :     slot_dup(ans, x, Matrix_ncSym);
1660 :     slot_dup(ans, x, Matrix_statusSym);
1661 :     slot_dup(ans, x, Matrix_pSym);
1662 :     slot_dup(ans, x, Matrix_xSym);
1663 : bates 114 INTEGER(GET_SLOT(ans, Matrix_ncSym))[nf] = 1;
1664 :     SET_SLOT(ans, Matrix_XtXSym, allocMatrix(REALSXP, 1, 1));
1665 : bates 122 REAL(GET_SLOT(ans, Matrix_XtXSym))[0] = NA_REAL;
1666 : bates 114 SET_SLOT(ans, Matrix_RXXSym, allocMatrix(REALSXP, 1, 1));
1667 : bates 122 REAL(GET_SLOT(ans, Matrix_RXXSym))[0] = NA_REAL;
1668 : bates 114 SET_SLOT(ans, Matrix_ZtXSym, allocMatrix(REALSXP, nz, 1));
1669 :     SET_SLOT(ans, Matrix_RZXSym, allocMatrix(REALSXP, nz, 1));
1670 : bates 115 LOGICAL(GET_SLOT(ans, Matrix_statusSym))[0] = 0;
1671 : bates 114 UNPROTECT(1);
1672 :     return ans;
1673 :     }
1674 :    
1675 : bates 176
1676 :     /**
1677 :     * Create an lme object from its components. This is not done by
1678 :     * new("lme", ...) at the R level because of the possibility of
1679 :     * causing the copying of very large objects.
1680 :     *
1681 :     * @param call Pointer to the original call
1682 :     * @param facs pointer to the list of grouping factors
1683 :     * @param x pointer to the model matrices (may be of length zero)
1684 :     * @param model pointer to the model frame
1685 :     * @param REML pointer to a logical scalar indicating if REML is used
1686 :     * @param rep pointer to the converged ssclme object
1687 :     * @param fitted pointer to the fitted values
1688 :     * @param residuals pointer to the residuals
1689 :     *
1690 :     * @return an lme object
1691 :     */
1692 : bates 164 SEXP ssclme_to_lme(SEXP call, SEXP facs, SEXP x, SEXP model, SEXP REML,
1693 :     SEXP rep, SEXP fitted, SEXP residuals)
1694 :     {
1695 :     SEXP ans = PROTECT(NEW_OBJECT(MAKE_CLASS("lme")));
1696 :    
1697 :     SET_SLOT(ans, install("call"), call);
1698 :     SET_SLOT(ans, install("facs"), facs);
1699 :     SET_SLOT(ans, Matrix_xSym, x);
1700 :     SET_SLOT(ans, install("model"), model);
1701 :     SET_SLOT(ans, install("REML"), REML);
1702 :     SET_SLOT(ans, install("rep"), rep);
1703 :     SET_SLOT(ans, install("fitted"), fitted);
1704 :     SET_SLOT(ans, install("residuals"), residuals);
1705 :     UNPROTECT(1);
1706 :     return ans;
1707 :     }
1708 : bates 245

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