From 2b84d8dd5ce035a4fd8a4241298a9878c2fce378 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Christoph Ruegg Date: Wed, 23 Feb 2011 14:59:48 +0100 Subject: [PATCH] fixed order statistics/median bug #5667 that caused a potential stackoverflow on platforms where tail-recursion is not optimized. Fixed by turning the recursion into a loop manually. Unit tests. --- data/Codeplex-5667.csv | 51002 ++++++++++++++++ src/Numerics/Statistics/Statistics.cs | 64 +- .../StatisticsTests/StatisticsTests.cs | 57 + src/UnitTests/UnitTests.csproj | 4 + 4 files changed, 51098 insertions(+), 29 deletions(-) create mode 100644 data/Codeplex-5667.csv diff --git a/data/Codeplex-5667.csv b/data/Codeplex-5667.csv new file mode 100644 index 00000000..2c6516e2 --- /dev/null +++ b/data/Codeplex-5667.csv @@ -0,0 +1,51002 @@ +1 +1 +1 +1 +1 +1 +14588 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 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- System.Diagnostics.Debug.Assert(order > 0, "Order must always be positive."); - System.Diagnostics.Debug.Assert(left >= 0 && left <= right, "Left side must always be positive and smaller than right side."); - System.Diagnostics.Debug.Assert(right < samples.Count, "Right side must always be smaller than number of elements in list."); - System.Diagnostics.Debug.Assert(right - left + 1 >= order, "Make sure there are at least order items in the segment [left, right]."); - - if (left == right) + while (true) { - return samples[left]; - } + System.Diagnostics.Debug.Assert(order > 0, "Order must always be positive."); + System.Diagnostics.Debug.Assert(left >= 0 && left <= right, "Left side must always be positive and smaller than right side."); + System.Diagnostics.Debug.Assert(right < samples.Count, "Right side must always be smaller than number of elements in list."); + System.Diagnostics.Debug.Assert(right - left + 1 >= order, "Make sure there are at least order items in the segment [left, right]."); - // The pivot point. - double pivot = samples[right]; + if (left == right) + { + return samples[left]; + } - // The partioning code. - int i = left - 1; - for (int j = left; j <= right - 1; j++) - { - if (samples[j] <= pivot) + // The pivot point. + double pivot = samples[right]; + + // The partioning code. + int i = left - 1; + for (int j = left; j <= right - 1; j++) { - i++; - Sorting.Swap(samples, i, j); + if (samples[j] <= pivot) + { + i++; + Sorting.Swap(samples, i, j); + } } - } - Sorting.Swap(samples, i + 1, right); + Sorting.Swap(samples, i + 1, right); - // Recursive order finding algorithm. - if (order == (i - left) + 2) - { - return pivot; - } + // Recursive order finding algorithm. + if (order == (i - left) + 2) + { + return pivot; + } - if (order < (i - left) + 2) - { - return OrderSelect(samples, left, i, order); + if (order < (i - left) + 2) + { + right = i; + } + else + { + order = order - i + left - 2; + left = i + 2; + } } - - return OrderSelect(samples, i + 2, right, order - i + left - 2); } } } diff --git a/src/UnitTests/StatisticsTests/StatisticsTests.cs b/src/UnitTests/StatisticsTests/StatisticsTests.cs index 029034d8..714b3f89 100644 --- a/src/UnitTests/StatisticsTests/StatisticsTests.cs +++ b/src/UnitTests/StatisticsTests/StatisticsTests.cs @@ -28,6 +28,8 @@ namespace MathNet.Numerics.UnitTests.StatisticsTests { using System; using System.Collections.Generic; + using System.IO; + using System.Linq; using NUnit.Framework; using Statistics; @@ -134,5 +136,60 @@ namespace MathNet.Numerics.UnitTests.StatisticsTests double[] data = null; Assert.Throws(() => data.StandardDeviation()); } + + /// + /// Validate Min/Max on a short sequence. + /// + [Test] + public void ShortMinMax() + { + var samples = new[] { -1.0, 5, 0, -3, 10, -0.5, 4 }; + Assert.That(samples.Minimum(), Is.EqualTo(-3), "Min"); + Assert.That(samples.Maximum(), Is.EqualTo(10), "Max"); + } + + /// + /// Validate Order Statistics & Median on a short sequence. + /// + [Test] + public void ShortOrderMedian() + { + // -3 -1 -0.5 0 1 4 5 6 10 + var samples = new[] { -1, 5, 0, -3, 10, -0.5, 4, 1, 6 }; + Assert.That(samples.Median(), Is.EqualTo(1), "Median"); + Assert.That(Statistics.OrderStatistic(samples, 1), Is.EqualTo(-3), "Order-1"); + Assert.That(Statistics.OrderStatistic(samples, 3), Is.EqualTo(-0.5), "Order-3"); + Assert.That(Statistics.OrderStatistic(samples, 7), Is.EqualTo(5), "Order-7"); + Assert.That(Statistics.OrderStatistic(samples, 9), Is.EqualTo(10), "Order-9"); + } + + /// + /// Validate Median/Variance/StdDev on a longer fixed-random sequence of a, + /// large mean but only a very small variance, verifying the numerical stability. + /// Naive summation algorithms generally fail this test. + /// + [Test] + public void StabilityMeanVariance() + { + // Test around 10^9, potential stability issues + var gaussian = new Distributions.Normal(1e+9, 2) + { + RandomSource = new Numerics.Random.MersenneTwister(100) + }; + + AssertHelpers.AlmostEqual(1e+9, gaussian.Samples().Take(10000).Mean(), 11); + AssertHelpers.AlmostEqual(4d, gaussian.Samples().Take(10000).Variance(), 1); + AssertHelpers.AlmostEqual(2d, gaussian.Samples().Take(10000).StandardDeviation(), 2); + } + + /// + /// http://mathnetnumerics.codeplex.com/workitem/5667 + /// + [Test] + public void Median_CodeplexIssue5667() + { + var seq = File.ReadLines("./data/Codeplex-5667.csv").Select(s => double.Parse(s)); + Assert.AreEqual(1.0, seq.Median()); + } } } diff --git a/src/UnitTests/UnitTests.csproj b/src/UnitTests/UnitTests.csproj index 3a37bd9f..081bfb36 100644 --- a/src/UnitTests/UnitTests.csproj +++ b/src/UnitTests/UnitTests.csproj @@ -733,6 +733,10 @@ + + data\Codeplex-5667.csv + Always + data\Matlab\A.mat Always