src/daComposant/daCore/BasicObjects.py

   1 # -*- coding: utf-8 -*-
   2 #
   3 # Copyright (C) 2008-2018 EDF R&D
   4 #
   5 # This library is free software; you can redistribute it and/or
   6 # modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7 # License as published by the Free Software Foundation; either
   8 # version 2.1 of the License.
   9 #
  10 # This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11 # but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 # MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13 # Lesser General Public License for more details.
  14 #
  15 # You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16 # License along with this library; if not, write to the Free Software
  17 # Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  18 #
  19 # See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  20 #
  21 # Author: Jean-Philippe Argaud, jean-philippe.argaud@edf.fr, EDF R&D
  22
  23 """
  24     Définit les outils généraux élémentaires.
  25 """
  26 __author__ = "Jean-Philippe ARGAUD"
  27 __all__ = []
  28
  29 import os
  30 import sys
  31 import logging
  32 import copy
  33 import numpy
  34 from daCore import Persistence
  35 from daCore import PlatformInfo
  36 from daCore import Interfaces
  37 from daCore import Templates
  38 from daCore.Interfaces import ImportFromScript
  39
  40 # ==============================================================================
  41 class CacheManager(object):
  42     """
  43     Classe générale de gestion d'un cache de calculs
  44     """
  45     def __init__(self,
  46                  toleranceInRedundancy = 1.e-18,
  47                  lenghtOfRedundancy    = -1,
  48                 ):
  49         """
  50         Les caractéristiques de tolérance peuvent être modifées à la création.
  51         """
  52         self.__tolerBP  = float(toleranceInRedundancy)
  53         self.__lenghtOR = int(lenghtOfRedundancy)
  54         self.__initlnOR = self.__lenghtOR
  55         self.clearCache()
  56
  57     def clearCache(self):
  58         "Vide le cache"
  59         self.__listOPCV = [] # Operator Previous Calculated Points, Results, Point Norms
  60         # logging.debug("CM Tolerance de determination des doublons : %.2e", self.__tolerBP)
  61
  62     def wasCalculatedIn(self, xValue ): #, info="" ):
  63         "Vérifie l'existence d'un calcul correspondant à la valeur"
  64         __alc = False
  65         __HxV = None
  66         for i in range(min(len(self.__listOPCV),self.__lenghtOR)-1,-1,-1):
  67             if xValue.size != self.__listOPCV[i][0].size:
  68                 # logging.debug("CM Différence de la taille %s de X et de celle %s du point %i déjà calculé", xValue.shape,i,self.__listOPCP[i].shape)
  69                 continue
  70             if numpy.linalg.norm(numpy.ravel(xValue) - self.__listOPCV[i][0]) < self.__tolerBP * self.__listOPCV[i][2]:
  71                 __alc  = True
  72                 __HxV = self.__listOPCV[i][1]
  73                 # logging.debug("CM Cas%s déja calculé, portant le numéro %i", info, i)
  74                 break
  75         return __alc, __HxV
  76
  77     def storeValueInX(self, xValue, HxValue ):
  78         "Stocke un calcul correspondant à la valeur"
  79         if self.__lenghtOR < 0:
  80             self.__lenghtOR = 2 * xValue.size + 2
  81             self.__initlnOR = self.__lenghtOR
  82         while len(self.__listOPCV) > self.__lenghtOR:
  83             # logging.debug("CM Réduction de la liste des cas à %i éléments par suppression du premier", self.__lenghtOR)
  84             self.__listOPCV.pop(0)
  85         self.__listOPCV.append( (
  86             copy.copy(numpy.ravel(xValue)),
  87             copy.copy(HxValue),
  88             numpy.linalg.norm(xValue),
  89             ) )
  90
  91     def disable(self):
  92         "Inactive le cache"
  93         self.__initlnOR = self.__lenghtOR
  94         self.__lenghtOR = 0
  95
  96     def enable(self):
  97         "Active le cache"
  98         self.__lenghtOR = self.__initlnOR
  99
 100 # ==============================================================================
 101 class Operator(object):
 102     """
 103     Classe générale d'interface de type opérateur simple
 104     """
 105     NbCallsAsMatrix = 0
 106     NbCallsAsMethod = 0
 107     NbCallsOfCached = 0
 108     CM = CacheManager()
 109     #
 110     def __init__(self, fromMethod=None, fromMatrix=None, avoidingRedundancy = True):
 111         """
 112         On construit un objet de ce type en fournissant à l'aide de l'un des
 113         deux mots-clé, soit une fonction python, soit une matrice.
 114         Arguments :
 115         - fromMethod : argument de type fonction Python
 116         - fromMatrix : argument adapté au constructeur numpy.matrix
 117         - avoidingRedundancy : évite ou pas les calculs redondants
 118         """
 119         self.__NbCallsAsMatrix, self.__NbCallsAsMethod, self.__NbCallsOfCached = 0, 0, 0
 120         self.__AvoidRC = bool( avoidingRedundancy )
 121         if   fromMethod is not None:
 122             self.__Method = fromMethod # logtimer(fromMethod)
 123             self.__Matrix = None
 124             self.__Type   = "Method"
 125         elif fromMatrix is not None:
 126             self.__Method = None
 127             self.__Matrix = numpy.matrix( fromMatrix, numpy.float )
 128             self.__Type   = "Matrix"
 129         else:
 130             self.__Method = None
 131             self.__Matrix = None
 132             self.__Type   = None
 133
 134     def disableAvoidingRedundancy(self):
 135         "Inactive le cache"
 136         Operator.CM.disable()
 137
 138     def enableAvoidingRedundancy(self):
 139         "Active le cache"
 140         if self.__AvoidRC:
 141             Operator.CM.enable()
 142         else:
 143             Operator.CM.disable()
 144
 145     def isType(self):
 146         "Renvoie le type"
 147         return self.__Type
 148
 149     def appliedTo(self, xValue, HValue = None):
 150         """
 151         Permet de restituer le résultat de l'application de l'opérateur à un
 152         argument xValue. Cette méthode se contente d'appliquer, son argument
 153         devant a priori être du bon type.
 154         Arguments :
 155         - xValue : argument adapté pour appliquer l'opérateur
 156         """
 157         if HValue is not None:
 158             HxValue = numpy.asmatrix( numpy.ravel( HValue ) ).T
 159             if self.__AvoidRC:
 160                 Operator.CM.storeValueInX(xValue,HxValue)
 161         else:
 162             if self.__AvoidRC:
 163                 __alreadyCalculated, __HxV = Operator.CM.wasCalculatedIn(xValue)
 164             else:
 165                 __alreadyCalculated = False
 166             #
 167             if __alreadyCalculated:
 168                 self.__addOneCacheCall()
 169                 HxValue = __HxV
 170             else:
 171                 if self.__Matrix is not None:
 172                     self.__addOneMatrixCall()
 173                     HxValue = self.__Matrix * xValue
 174                 else:
 175                     self.__addOneMethodCall()
 176                     HxValue = self.__Method( xValue )
 177                 if self.__AvoidRC:
 178                     Operator.CM.storeValueInX(xValue,HxValue)
 179         #
 180         return HxValue
 181
 182     def appliedControledFormTo(self, paire ):
 183         """
 184         Permet de restituer le résultat de l'application de l'opérateur à une
 185         paire (xValue, uValue). Cette méthode se contente d'appliquer, son
 186         argument devant a priori être du bon type. Si la uValue est None,
 187         on suppose que l'opérateur ne s'applique qu'à xValue.
 188         Arguments :
 189         - xValue : argument X adapté pour appliquer l'opérateur
 190         - uValue : argument U adapté pour appliquer l'opérateur
 191         """
 192         assert len(paire) == 2, "Incorrect number of arguments"
 193         xValue, uValue = paire
 194         if self.__Matrix is not None:
 195             self.__addOneMatrixCall()
 196             return self.__Matrix * xValue
 197         elif uValue is not None:
 198             self.__addOneMethodCall()
 199             return self.__Method( (xValue, uValue) )
 200         else:
 201             self.__addOneMethodCall()
 202             return self.__Method( xValue )
 203
 204     def appliedInXTo(self, paire ):
 205         """
 206         Permet de restituer le résultat de l'application de l'opérateur à un
 207         argument xValue, sachant que l'opérateur est valable en xNominal.
 208         Cette méthode se contente d'appliquer, son argument devant a priori
 209         être du bon type. Si l'opérateur est linéaire car c'est une matrice,
 210         alors il est valable en tout point nominal et il n'est pas nécessaire
 211         d'utiliser xNominal.
 212         Arguments : une liste contenant
 213         - xNominal : argument permettant de donner le point où l'opérateur
 214           est construit pour etre ensuite appliqué
 215         - xValue : argument adapté pour appliquer l'opérateur
 216         """
 217         assert len(paire) == 2, "Incorrect number of arguments"
 218         xNominal, xValue = paire
 219         if self.__Matrix is not None:
 220             self.__addOneMatrixCall()
 221             return self.__Matrix * xValue
 222         else:
 223             self.__addOneMethodCall()
 224             return self.__Method( (xNominal, xValue) )
 225
 226     def asMatrix(self, ValueForMethodForm = "UnknownVoidValue"):
 227         """
 228         Permet de renvoyer l'opérateur sous la forme d'une matrice
 229         """
 230         if self.__Matrix is not None:
 231             self.__addOneMatrixCall()
 232             return self.__Matrix
 233         elif ValueForMethodForm is not "UnknownVoidValue": # Ne pas utiliser "None"
 234             self.__addOneMethodCall()
 235             return numpy.matrix( self.__Method( (ValueForMethodForm, None) ) )
 236         else:
 237             raise ValueError("Matrix form of the operator defined as a function/method requires to give an operating point.")
 238
 239     def shape(self):
 240         """
 241         Renvoie la taille sous forme numpy si l'opérateur est disponible sous
 242         la forme d'une matrice
 243         """
 244         if self.__Matrix is not None:
 245             return self.__Matrix.shape
 246         else:
 247             raise ValueError("Matrix form of the operator is not available, nor the shape")
 248
 249     def nbcalls(self, which=None):
 250         """
 251         Renvoie les nombres d'évaluations de l'opérateur
 252         """
 253         __nbcalls = (
 254             self.__NbCallsAsMatrix+self.__NbCallsAsMethod,
 255             self.__NbCallsAsMatrix,
 256             self.__NbCallsAsMethod,
 257             self.__NbCallsOfCached,
 258             Operator.NbCallsAsMatrix+Operator.NbCallsAsMethod,
 259             Operator.NbCallsAsMatrix,
 260             Operator.NbCallsAsMethod,
 261             Operator.NbCallsOfCached,
 262             )
 263         if which is None: return __nbcalls
 264         else:             return __nbcalls[which]
 265
 266     def __addOneMatrixCall(self):
 267         "Comptabilise un appel"
 268         self.__NbCallsAsMatrix   += 1 # Decompte local
 269         Operator.NbCallsAsMatrix += 1 # Decompte global
 270
 271     def __addOneMethodCall(self):
 272         "Comptabilise un appel"
 273         self.__NbCallsAsMethod   += 1 # Decompte local
 274         Operator.NbCallsAsMethod += 1 # Decompte global
 275
 276     def __addOneCacheCall(self):
 277         "Comptabilise un appel"
 278         self.__NbCallsOfCached   += 1 # Decompte local
 279         Operator.NbCallsOfCached += 1 # Decompte global
 280
 281 # ==============================================================================
 282 class FullOperator(object):
 283     """
 284     Classe générale d'interface de type opérateur complet
 285     (Direct, Linéaire Tangent, Adjoint)
 286     """
 287     def __init__(self,
 288                  name             = "GenericFullOperator",
 289                  asMatrix         = None,
 290                  asOneFunction    = None, # Fonction
 291                  asThreeFunctions = None, # Fonctions dictionary
 292                  asScript         = None, # Fonction(s) script
 293                  asDict           = None, # Parameters
 294                  appliedInX       = None,
 295                  avoidRC          = True,
 296                  scheduledBy      = None,
 297                  toBeChecked      = False,
 298                  ):
 299         ""
 300         self.__name       = str(name)
 301         self.__check      = bool(toBeChecked)
 302         #
 303         self.__FO          = {}
 304         #
 305         __Parameters = {}
 306         if (asDict is not None) and isinstance(asDict, dict):
 307             __Parameters.update( asDict )
 308             if "DifferentialIncrement" in asDict:
 309                 __Parameters["withIncrement"]  = asDict["DifferentialIncrement"]
 310             if "CenteredFiniteDifference" in asDict:
 311                 __Parameters["withCenteredDF"] = asDict["CenteredFiniteDifference"]
 312             if "EnableMultiProcessing" in asDict:
 313                 __Parameters["withmpEnabled"]  = asDict["EnableMultiProcessing"]
 314             if "NumberOfProcesses" in asDict:
 315                 __Parameters["withmpWorkers"]  = asDict["NumberOfProcesses"]
 316         #
 317         if asScript is not None:
 318             __Matrix, __Function = None, None
 319             if asMatrix:
 320                 __Matrix = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
 321             elif asOneFunction:
 322                 __Function = { "Direct":ImportFromScript(asScript).getvalue( "DirectOperator" ) }
 323                 __Function.update({"useApproximatedDerivatives":True})
 324                 __Function.update(__Parameters)
 325             elif asThreeFunctions:
 326                 __Function = {
 327                     "Direct" :ImportFromScript(asScript).getvalue( "DirectOperator" ),
 328                     "Tangent":ImportFromScript(asScript).getvalue( "TangentOperator" ),
 329                     "Adjoint":ImportFromScript(asScript).getvalue( "AdjointOperator" ),
 330                     }
 331                 __Function.update(__Parameters)
 332         else:
 333             __Matrix = asMatrix
 334             if asOneFunction is not None:
 335                 if isinstance(asOneFunction, dict) and "Direct" in asOneFunction:
 336                     if asOneFunction["Direct"] is not None:
 337                         __Function = asOneFunction
 338                     else:
 339                         raise ValueError("The function has to be given in a dictionnary which have 1 key (\"Direct\")")
 340                 else:
 341                     __Function = { "Direct":asOneFunction }
 342                 __Function.update({"useApproximatedDerivatives":True})
 343                 __Function.update(__Parameters)
 344             elif asThreeFunctions is not None:
 345                 if isinstance(asThreeFunctions, dict) and \
 346                    ("Tangent" in asThreeFunctions) and (asThreeFunctions["Tangent"] is not None) and \
 347                    ("Adjoint" in asThreeFunctions) and (asThreeFunctions["Adjoint"] is not None) and \
 348                    (("useApproximatedDerivatives" not in asThreeFunctions) or not bool(asThreeFunctions["useApproximatedDerivatives"])):
 349                     __Function = asThreeFunctions
 350                 elif isinstance(asThreeFunctions, dict) and \
 351                    ("Direct" in asThreeFunctions) and (asThreeFunctions["Direct"] is not None):
 352                     __Function = asThreeFunctions
 353                     __Function.update({"useApproximatedDerivatives":True})
 354                 else:
 355                     raise ValueError("The functions has to be given in a dictionnary which have either 1 key (\"Direct\") or 3 keys (\"Direct\" (optionnal), \"Tangent\" and \"Adjoint\")")
 356                 if "Direct"  not in asThreeFunctions:
 357                     __Function["Direct"] = asThreeFunctions["Tangent"]
 358                 __Function.update(__Parameters)
 359             else:
 360                 __Function = None
 361         #
 362         # if sys.version_info[0] < 3 and isinstance(__Function, dict):
 363         #     for k in ("Direct", "Tangent", "Adjoint"):
 364         #         if k in __Function and hasattr(__Function[k],"__class__"):
 365         #             if type(__Function[k]) is type(self.__init__):
 366         #                 raise TypeError("can't use a class method (%s) as a function for the \"%s\" operator. Use a real function instead."%(type(__Function[k]),k))
 367         #
 368         if   appliedInX is not None and isinstance(appliedInX, dict):
 369             __appliedInX = appliedInX
 370         elif appliedInX is not None:
 371             __appliedInX = {"HXb":appliedInX}
 372         else:
 373             __appliedInX = None
 374         #
 375         if scheduledBy is not None:
 376             self.__T = scheduledBy
 377         #
 378         if isinstance(__Function, dict) and \
 379                 ("useApproximatedDerivatives" in __Function) and bool(__Function["useApproximatedDerivatives"]) and \
 380                 ("Direct" in __Function) and (__Function["Direct"] is not None):
 381             if "withCenteredDF"            not in __Function: __Function["withCenteredDF"]            = False
 382             if "withIncrement"             not in __Function: __Function["withIncrement"]             = 0.01
 383             if "withdX"                    not in __Function: __Function["withdX"]                    = None
 384             if "withAvoidingRedundancy"    not in __Function: __Function["withAvoidingRedundancy"]    = True
 385             if "withToleranceInRedundancy" not in __Function: __Function["withToleranceInRedundancy"] = 1.e-18
 386             if "withLenghtOfRedundancy"    not in __Function: __Function["withLenghtOfRedundancy"]    = -1
 387             if "withmpEnabled"             not in __Function: __Function["withmpEnabled"]             = False
 388             if "withmpWorkers"             not in __Function: __Function["withmpWorkers"]             = None
 389             from daNumerics.ApproximatedDerivatives import FDApproximation
 390             FDA = FDApproximation(
 391                 Function              = __Function["Direct"],
 392                 centeredDF            = __Function["withCenteredDF"],
 393                 increment             = __Function["withIncrement"],
 394                 dX                    = __Function["withdX"],
 395                 avoidingRedundancy    = __Function["withAvoidingRedundancy"],
 396                 toleranceInRedundancy = __Function["withToleranceInRedundancy"],
 397                 lenghtOfRedundancy    = __Function["withLenghtOfRedundancy"],
 398                 mpEnabled             = __Function["withmpEnabled"],
 399                 mpWorkers             = __Function["withmpWorkers"],
 400                 )
 401             self.__FO["Direct"]  = Operator( fromMethod = FDA.DirectOperator,  avoidingRedundancy = avoidRC )
 402             self.__FO["Tangent"] = Operator( fromMethod = FDA.TangentOperator, avoidingRedundancy = avoidRC )
 403             self.__FO["Adjoint"] = Operator( fromMethod = FDA.AdjointOperator, avoidingRedundancy = avoidRC )
 404         elif isinstance(__Function, dict) and \
 405                 ("Direct" in __Function) and ("Tangent" in __Function) and ("Adjoint" in __Function) and \
 406                 (__Function["Direct"] is not None) and (__Function["Tangent"] is not None) and (__Function["Adjoint"] is not None):
 407             self.__FO["Direct"]  = Operator( fromMethod = __Function["Direct"],  avoidingRedundancy = avoidRC )
 408             self.__FO["Tangent"] = Operator( fromMethod = __Function["Tangent"], avoidingRedundancy = avoidRC )
 409             self.__FO["Adjoint"] = Operator( fromMethod = __Function["Adjoint"], avoidingRedundancy = avoidRC )
 410         elif asMatrix is not None:
 411             __matrice = numpy.matrix( __Matrix, numpy.float )
 412             self.__FO["Direct"]  = Operator( fromMatrix = __matrice,   avoidingRedundancy = avoidRC )
 413             self.__FO["Tangent"] = Operator( fromMatrix = __matrice,   avoidingRedundancy = avoidRC )
 414             self.__FO["Adjoint"] = Operator( fromMatrix = __matrice.T, avoidingRedundancy = avoidRC )
 415             del __matrice
 416         else:
 417             raise ValueError("Improperly defined observation operator, it requires at minima either a matrix, a Direct for approximate derivatives or a Tangent/Adjoint pair.")
 418         #
 419         if __appliedInX is not None:
 420             self.__FO["AppliedInX"] = {}
 421             if not isinstance(__appliedInX, dict):
 422                 raise ValueError("Error: observation operator defined by \"AppliedInX\" need a dictionary as argument.")
 423             for key in list(__appliedInX.keys()):
 424                 if type( __appliedInX[key] ) is type( numpy.matrix([]) ):
 425                     # Pour le cas où l'on a une vraie matrice
 426                     self.__FO["AppliedInX"][key] = numpy.matrix( __appliedInX[key].A1, numpy.float ).T
 427                 elif type( __appliedInX[key] ) is type( numpy.array([]) ) and len(__appliedInX[key].shape) > 1:
 428                     # Pour le cas où l'on a un vecteur représenté en array avec 2 dimensions
 429                     self.__FO["AppliedInX"][key] = numpy.matrix( __appliedInX[key].reshape(len(__appliedInX[key]),), numpy.float ).T
 430                 else:
 431                     self.__FO["AppliedInX"][key] = numpy.matrix( __appliedInX[key],    numpy.float ).T
 432         else:
 433             self.__FO["AppliedInX"] = None
 434
 435     def getO(self):
 436         return self.__FO
 437
 438     def __repr__(self):
 439         "x.__repr__() <==> repr(x)"
 440         return repr(self.__V)
 441
 442     def __str__(self):
 443         "x.__str__() <==> str(x)"
 444         return str(self.__V)
 445
 446 # ==============================================================================
 447 class Algorithm(object):
 448     """
 449     Classe générale d'interface de type algorithme
 450
 451     Elle donne un cadre pour l'écriture d'une classe élémentaire d'algorithme
 452     d'assimilation, en fournissant un container (dictionnaire) de variables
 453     persistantes initialisées, et des méthodes d'accès à ces variables stockées.
 454
 455     Une classe élémentaire d'algorithme doit implémenter la méthode "run".
 456     """
 457     def __init__(self, name):
 458         """
 459         L'initialisation présente permet de fabriquer des variables de stockage
 460         disponibles de manière générique dans les algorithmes élémentaires. Ces
 461         variables de stockage sont ensuite conservées dans un dictionnaire
 462         interne à l'objet, mais auquel on accède par la méthode "get".
 463
 464         Les variables prévues sont :
 465             - CostFunctionJ  : fonction-cout globale, somme des deux parties suivantes
 466             - CostFunctionJb : partie ébauche ou background de la fonction-cout
 467             - CostFunctionJo : partie observations de la fonction-cout
 468             - GradientOfCostFunctionJ  : gradient de la fonction-cout globale
 469             - GradientOfCostFunctionJb : gradient de la partie ébauche de la fonction-cout
 470             - GradientOfCostFunctionJo : gradient de la partie observations de la fonction-cout
 471             - CurrentState : état courant lors d'itérations
 472             - Analysis : l'analyse Xa
 473             - SimulatedObservationAtBackground : l'état observé H(Xb) à l'ébauche
 474             - SimulatedObservationAtCurrentState : l'état observé H(X) à l'état courant
 475             - SimulatedObservationAtOptimum : l'état observé H(Xa) à l'optimum
 476             - Innovation : l'innovation : d = Y - H(X)
 477             - InnovationAtCurrentState : l'innovation à l'état courant : dn = Y - H(Xn)
 478             - SigmaObs2 : indicateur de correction optimale des erreurs d'observation
 479             - SigmaBck2 : indicateur de correction optimale des erreurs d'ébauche
 480             - MahalanobisConsistency : indicateur de consistance des covariances
 481             - OMA : Observation moins Analysis : Y - Xa
 482             - OMB : Observation moins Background : Y - Xb
 483             - AMB : Analysis moins Background : Xa - Xb
 484             - APosterioriCovariance : matrice A
 485             - APosterioriVariances : variances de la matrice A
 486             - APosterioriStandardDeviations : écart-types de la matrice A
 487             - APosterioriCorrelations : correlations de la matrice A
 488             - Residu : dans le cas des algorithmes de vérification
 489         On peut rajouter des variables à stocker dans l'initialisation de
 490         l'algorithme élémentaire qui va hériter de cette classe
 491         """
 492         logging.debug("%s Initialisation", str(name))
 493         self._m = PlatformInfo.SystemUsage()
 494         #
 495         self._name = str( name )
 496         self._parameters = {"StoreSupplementaryCalculations":[]}
 497         self.__required_parameters = {}
 498         self.__required_inputs = {"RequiredInputValues":{"mandatory":(), "optional":()}}
 499         #
 500         self.StoredVariables = {}
 501         self.StoredVariables["CostFunctionJ"]                        = Persistence.OneScalar(name = "CostFunctionJ")
 502         self.StoredVariables["CostFunctionJb"]                       = Persistence.OneScalar(name = "CostFunctionJb")
 503         self.StoredVariables["CostFunctionJo"]                       = Persistence.OneScalar(name = "CostFunctionJo")
 504         self.StoredVariables["CostFunctionJAtCurrentOptimum"]        = Persistence.OneScalar(name = "CostFunctionJAtCurrentOptimum")
 505         self.StoredVariables["CostFunctionJbAtCurrentOptimum"]       = Persistence.OneScalar(name = "CostFunctionJbAtCurrentOptimum")
 506         self.StoredVariables["CostFunctionJoAtCurrentOptimum"]       = Persistence.OneScalar(name = "CostFunctionJoAtCurrentOptimum")
 507         self.StoredVariables["GradientOfCostFunctionJ"]              = Persistence.OneVector(name = "GradientOfCostFunctionJ")
 508         self.StoredVariables["GradientOfCostFunctionJb"]             = Persistence.OneVector(name = "GradientOfCostFunctionJb")
 509         self.StoredVariables["GradientOfCostFunctionJo"]             = Persistence.OneVector(name = "GradientOfCostFunctionJo")
 510         self.StoredVariables["CurrentState"]                         = Persistence.OneVector(name = "CurrentState")
 511         self.StoredVariables["Analysis"]                             = Persistence.OneVector(name = "Analysis")
 512         self.StoredVariables["IndexOfOptimum"]                       = Persistence.OneIndex(name = "IndexOfOptimum")
 513         self.StoredVariables["CurrentOptimum"]                       = Persistence.OneVector(name = "CurrentOptimum")
 514         self.StoredVariables["SimulatedObservationAtBackground"]     = Persistence.OneVector(name = "SimulatedObservationAtBackground")
 515         self.StoredVariables["SimulatedObservationAtCurrentState"]   = Persistence.OneVector(name = "SimulatedObservationAtCurrentState")
 516         self.StoredVariables["SimulatedObservationAtOptimum"]        = Persistence.OneVector(name = "SimulatedObservationAtOptimum")
 517         self.StoredVariables["SimulatedObservationAtCurrentOptimum"] = Persistence.OneVector(name = "SimulatedObservationAtCurrentOptimum")
 518         self.StoredVariables["Innovation"]                           = Persistence.OneVector(name = "Innovation")
 519         self.StoredVariables["InnovationAtCurrentState"]             = Persistence.OneVector(name = "InnovationAtCurrentState")
 520         self.StoredVariables["SigmaObs2"]                            = Persistence.OneScalar(name = "SigmaObs2")
 521         self.StoredVariables["SigmaBck2"]                            = Persistence.OneScalar(name = "SigmaBck2")
 522         self.StoredVariables["MahalanobisConsistency"]               = Persistence.OneScalar(name = "MahalanobisConsistency")
 523         self.StoredVariables["OMA"]                                  = Persistence.OneVector(name = "OMA")
 524         self.StoredVariables["OMB"]                                  = Persistence.OneVector(name = "OMB")
 525         self.StoredVariables["BMA"]                                  = Persistence.OneVector(name = "BMA")
 526         self.StoredVariables["APosterioriCovariance"]                = Persistence.OneMatrix(name = "APosterioriCovariance")
 527         self.StoredVariables["APosterioriVariances"]                 = Persistence.OneVector(name = "APosterioriVariances")
 528         self.StoredVariables["APosterioriStandardDeviations"]        = Persistence.OneVector(name = "APosterioriStandardDeviations")
 529         self.StoredVariables["APosterioriCorrelations"]              = Persistence.OneMatrix(name = "APosterioriCorrelations")
 530         self.StoredVariables["SimulationQuantiles"]                  = Persistence.OneMatrix(name = "SimulationQuantiles")
 531         self.StoredVariables["Residu"]                               = Persistence.OneScalar(name = "Residu")
 532
 533     def _pre_run(self, Parameters, Xb=None, Y=None, R=None, B=None, Q=None ):
 534         "Pré-calcul"
 535         logging.debug("%s Lancement", self._name)
 536         logging.debug("%s Taille mémoire utilisée de %.0f Mio", self._name, self._m.getUsedMemory("Mio"))
 537         #
 538         # Mise a jour de self._parameters avec Parameters
 539         self.__setParameters(Parameters)
 540         #
 541         # Corrections et complements
 542         def __test_vvalue( argument, variable, argname):
 543             if argument is None:
 544                 if variable in self.__required_inputs["RequiredInputValues"]["mandatory"]:
 545                     raise ValueError("%s %s vector %s has to be properly defined!"%(self._name,argname,variable))
 546                 elif variable in self.__required_inputs["RequiredInputValues"]["optional"]:
 547                     logging.debug("%s %s vector %s is not set, but is optional."%(self._name,argname,variable))
 548                 else:
 549                     logging.debug("%s %s vector %s is not set, but is not required."%(self._name,argname,variable))
 550             else:
 551                 logging.debug("%s %s vector %s is set, and its size is %i."%(self._name,argname,variable,numpy.array(argument).size))
 552         __test_vvalue( Xb, "Xb", "Background or initial state" )
 553         __test_vvalue( Y,  "Y",  "Observation" )
 554         def __test_cvalue( argument, variable, argname):
 555             if argument is None:
 556                 if variable in self.__required_inputs["RequiredInputValues"]["mandatory"]:
 557                     raise ValueError("%s %s error covariance matrix %s has to be properly defined!"%(self._name,argname,variable))
 558                 elif variable in self.__required_inputs["RequiredInputValues"]["optional"]:
 559                     logging.debug("%s %s error covariance matrix %s is not set, but is optional."%(self._name,argname,variable))
 560                 else:
 561                     logging.debug("%s %s error covariance matrix %s is not set, but is not required."%(self._name,argname,variable))
 562             else:
 563                 logging.debug("%s %s error covariance matrix %s is set."%(self._name,argname,variable))
 564         __test_cvalue( R, "R", "Observation" )
 565         __test_cvalue( B, "B", "Background" )
 566         __test_cvalue( Q, "Q", "Evolution" )
 567         #
 568         if ("Bounds" in self._parameters) and isinstance(self._parameters["Bounds"], (list, tuple)) and (len(self._parameters["Bounds"]) > 0):
 569             logging.debug("%s Prise en compte des bornes effectuee"%(self._name,))
 570         else:
 571             self._parameters["Bounds"] = None
 572         #
 573         if logging.getLogger().level < logging.WARNING:
 574             self._parameters["optiprint"], self._parameters["optdisp"] = 1, 1
 575             if PlatformInfo.has_scipy:
 576                 import scipy.optimize
 577                 self._parameters["optmessages"] = scipy.optimize.tnc.MSG_ALL
 578             else:
 579                 self._parameters["optmessages"] = 15
 580         else:
 581             self._parameters["optiprint"], self._parameters["optdisp"] = -1, 0
 582             if PlatformInfo.has_scipy:
 583                 import scipy.optimize
 584                 self._parameters["optmessages"] = scipy.optimize.tnc.MSG_NONE
 585             else:
 586                 self._parameters["optmessages"] = 15
 587         #
 588         return 0
 589
 590     def _post_run(self,_oH=None):
 591         "Post-calcul"
 592         if ("StoreSupplementaryCalculations" in self._parameters) and \
 593             "APosterioriCovariance" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
 594             for _A in self.StoredVariables["APosterioriCovariance"]:
 595                 if "APosterioriVariances" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
 596                     self.StoredVariables["APosterioriVariances"].store( numpy.diag(_A) )
 597                 if "APosterioriStandardDeviations" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
 598                     self.StoredVariables["APosterioriStandardDeviations"].store( numpy.sqrt(numpy.diag(_A)) )
 599                 if "APosterioriCorrelations" in self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]:
 600                     _EI = numpy.diag(1./numpy.sqrt(numpy.diag(_A)))
 601                     _C = numpy.dot(_EI, numpy.dot(_A, _EI))
 602                     self.StoredVariables["APosterioriCorrelations"].store( _C )
 603         if _oH is not None:
 604             logging.debug("%s Nombre d'évaluation(s) de l'opérateur d'observation direct/tangent/adjoint.: %i/%i/%i", self._name, _oH["Direct"].nbcalls(0),_oH["Tangent"].nbcalls(0),_oH["Adjoint"].nbcalls(0))
 605             logging.debug("%s Nombre d'appels au cache d'opérateur d'observation direct/tangent/adjoint..: %i/%i/%i", self._name, _oH["Direct"].nbcalls(3),_oH["Tangent"].nbcalls(3),_oH["Adjoint"].nbcalls(3))
 606         logging.debug("%s Taille mémoire utilisée de %.0f Mio", self._name, self._m.getUsedMemory("Mio"))
 607         logging.debug("%s Terminé", self._name)
 608         return 0
 609
 610     def get(self, key=None):
 611         """
 612         Renvoie l'une des variables stockées identifiée par la clé, ou le
 613         dictionnaire de l'ensemble des variables disponibles en l'absence de
 614         clé. Ce sont directement les variables sous forme objet qui sont
 615         renvoyées, donc les méthodes d'accès à l'objet individuel sont celles
 616         des classes de persistance.
 617         """
 618         if key is not None:
 619             return self.StoredVariables[key]
 620         else:
 621             return self.StoredVariables
 622
 623     def __contains__(self, key=None):
 624         "D.__contains__(k) -> True if D has a key k, else False"
 625         return key in self.StoredVariables
 626
 627     def keys(self):
 628         "D.keys() -> list of D's keys"
 629         if hasattr(self, "StoredVariables"):
 630             return self.StoredVariables.keys()
 631         else:
 632             return []
 633
 634     def pop(self, k, d):
 635         "D.pop(k[,d]) -> v, remove specified key and return the corresponding value"
 636         if hasattr(self, "StoredVariables"):
 637             return self.StoredVariables.pop(k, d)
 638         else:
 639             try:
 640                 msg = "'%s'"%k
 641             except:
 642                 raise TypeError("pop expected at least 1 arguments, got 0")
 643             "If key is not found, d is returned if given, otherwise KeyError is raised"
 644             try:
 645                 return d
 646             except:
 647                 raise KeyError(msg)
 648
 649     def run(self, Xb=None, Y=None, H=None, M=None, R=None, B=None, Q=None, Parameters=None):
 650         """
 651         Doit implémenter l'opération élémentaire de calcul d'assimilation sous
 652         sa forme mathématique la plus naturelle possible.
 653         """
 654         raise NotImplementedError("Mathematical assimilation calculation has not been implemented!")
 655
 656     def defineRequiredParameter(self, name = None, default = None, typecast = None, message = None, minval = None, maxval = None, listval = None):
 657         """
 658         Permet de définir dans l'algorithme des paramètres requis et leurs
 659         caractéristiques par défaut.
 660         """
 661         if name is None:
 662             raise ValueError("A name is mandatory to define a required parameter.")
 663         #
 664         self.__required_parameters[name] = {
 665             "default"  : default,
 666             "typecast" : typecast,
 667             "minval"   : minval,
 668             "maxval"   : maxval,
 669             "listval"  : listval,
 670             "message"  : message,
 671             }
 672         logging.debug("%s %s (valeur par défaut = %s)", self._name, message, self.setParameterValue(name))
 673
 674     def getRequiredParameters(self, noDetails=True):
 675         """
 676         Renvoie la liste des noms de paramètres requis ou directement le
 677         dictionnaire des paramètres requis.
 678         """
 679         if noDetails:
 680             return sorted(self.__required_parameters.keys())
 681         else:
 682             return self.__required_parameters
 683
 684     def setParameterValue(self, name=None, value=None):
 685         """
 686         Renvoie la valeur d'un paramètre requis de manière contrôlée
 687         """
 688         default  = self.__required_parameters[name]["default"]
 689         typecast = self.__required_parameters[name]["typecast"]
 690         minval   = self.__required_parameters[name]["minval"]
 691         maxval   = self.__required_parameters[name]["maxval"]
 692         listval  = self.__required_parameters[name]["listval"]
 693         #
 694         if value is None and default is None:
 695             __val = None
 696         elif value is None and default is not None:
 697             if typecast is None: __val = default
 698             else:                __val = typecast( default )
 699         else:
 700             if typecast is None: __val = value
 701             else:                __val = typecast( value )
 702         #
 703         if minval is not None and (numpy.array(__val, float) < minval).any():
 704             raise ValueError("The parameter named \"%s\" of value \"%s\" can not be less than %s."%(name, __val, minval))
 705         if maxval is not None and (numpy.array(__val, float) > maxval).any():
 706             raise ValueError("The parameter named \"%s\" of value \"%s\" can not be greater than %s."%(name, __val, maxval))
 707         if listval is not None:
 708             if typecast is list or typecast is tuple or isinstance(__val,list) or isinstance(__val,tuple):
 709                 for v in __val:
 710                     if v not in listval:
 711                         raise ValueError("The value \"%s\" of the parameter named \"%s\" is not allowed, it has to be in the list %s."%(v, name, listval))
 712             elif __val not in listval:
 713                 raise ValueError("The value \"%s\" of the parameter named \"%s\" is not allowed, it has to be in the list %s."%( __val, name,listval))
 714         return __val
 715
 716     def requireInputArguments(self, mandatory=(), optional=()):
 717         """
 718         Permet d'imposer des arguments requises en entrée
 719         """
 720         self.__required_inputs["RequiredInputValues"]["mandatory"] = tuple( mandatory )
 721         self.__required_inputs["RequiredInputValues"]["optional"]  = tuple( optional )
 722
 723     def __setParameters(self, fromDico={}):
 724         """
 725         Permet de stocker les paramètres reçus dans le dictionnaire interne.
 726         """
 727         self._parameters.update( fromDico )
 728         for k in self.__required_parameters.keys():
 729             if k in fromDico.keys():
 730                 self._parameters[k] = self.setParameterValue(k,fromDico[k])
 731             else:
 732                 self._parameters[k] = self.setParameterValue(k)
 733             logging.debug("%s %s : %s", self._name, self.__required_parameters[k]["message"], self._parameters[k])
 734
 735 # ==============================================================================
 736 class AlgorithmAndParameters(object):
 737     """
 738     Classe générale d'interface d'action pour l'algorithme et ses paramètres
 739     """
 740     def __init__(self,
 741                  name               = "GenericAlgorithm",
 742                  asAlgorithm        = None,
 743                  asDict             = None,
 744                  asScript           = None,
 745                 ):
 746         """
 747         """
 748         self.__name       = str(name)
 749         self.__A          = None
 750         self.__P          = {}
 751         #
 752         self.__algorithm         = {}
 753         self.__algorithmFile     = None
 754         self.__algorithmName     = None
 755         #
 756         self.updateParameters( asDict, asScript )
 757         #
 758         if asAlgorithm is None and asScript is not None:
 759             __Algo = ImportFromScript(asScript).getvalue( "Algorithm" )
 760         else:
 761             __Algo = asAlgorithm
 762         #
 763         if __Algo is not None:
 764             self.__A = str(__Algo)
 765             self.__P.update( {"Algorithm":self.__A} )
 766         #
 767         self.__setAlgorithm( self.__A )
 768
 769     def updateParameters(self,
 770                  asDict     = None,
 771                  asScript   = None,
 772                 ):
 773         "Mise a jour des parametres"
 774         if asDict is None and asScript is not None:
 775             __Dict = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name, "Parameters" )
 776         else:
 777             __Dict = asDict
 778         #
 779         if __Dict is not None:
 780             self.__P.update( dict(__Dict) )
 781
 782     def executePythonScheme(self, asDictAO = None):
 783         "Permet de lancer le calcul d'assimilation"
 784         Operator.CM.clearCache()
 785         #
 786         if not isinstance(asDictAO, dict):
 787             raise ValueError("The objects for algorithm calculation have to be given together as a dictionnary, and they are not")
 788         if   hasattr(asDictAO["Background"],"getO"):        self.__Xb = asDictAO["Background"].getO()
 789         elif hasattr(asDictAO["CheckingPoint"],"getO"):     self.__Xb = asDictAO["CheckingPoint"].getO()
 790         else:                                               self.__Xb = None
 791         if hasattr(asDictAO["Observation"],"getO"):         self.__Y  = asDictAO["Observation"].getO()
 792         else:                                               self.__Y  = asDictAO["Observation"]
 793         if hasattr(asDictAO["ControlInput"],"getO"):        self.__U  = asDictAO["ControlInput"].getO()
 794         else:                                               self.__U  = asDictAO["ControlInput"]
 795         if hasattr(asDictAO["ObservationOperator"],"getO"): self.__HO = asDictAO["ObservationOperator"].getO()
 796         else:                                               self.__HO = asDictAO["ObservationOperator"]
 797         if hasattr(asDictAO["EvolutionModel"],"getO"):      self.__EM = asDictAO["EvolutionModel"].getO()
 798         else:                                               self.__EM = asDictAO["EvolutionModel"]
 799         if hasattr(asDictAO["ControlModel"],"getO"):        self.__CM = asDictAO["ControlModel"].getO()
 800         else:                                               self.__CM = asDictAO["ControlModel"]
 801         self.__B = asDictAO["BackgroundError"]
 802         self.__R = asDictAO["ObservationError"]
 803         self.__Q = asDictAO["EvolutionError"]
 804         #
 805         self.__shape_validate()
 806         #
 807         self.__algorithm.run(
 808             Xb         = self.__Xb,
 809             Y          = self.__Y,
 810             U          = self.__U,
 811             HO         = self.__HO,
 812             EM         = self.__EM,
 813             CM         = self.__CM,
 814             R          = self.__R,
 815             B          = self.__B,
 816             Q          = self.__Q,
 817             Parameters = self.__P,
 818             )
 819         return 0
 820
 821     def executeYACSScheme(self, FileName=None):
 822         "Permet de lancer le calcul d'assimilation"
 823         if FileName is None or not os.path.exists(FileName):
 824             raise ValueError("a YACS file name has to be given for YACS execution.\n")
 825         else:
 826             __file    = os.path.abspath(FileName)
 827             logging.debug("The YACS file name is \"%s\"."%__file)
 828         if not PlatformInfo.has_salome or \
 829             not PlatformInfo.has_yacs or \
 830             not PlatformInfo.has_adao:
 831             raise ImportError("\n\n"+\
 832                 "Unable to get SALOME, YACS or ADAO environnement variables.\n"+\
 833                 "Please load the right environnement before trying to use it.\n")
 834         #
 835         import pilot
 836         import SALOMERuntime
 837         import loader
 838         SALOMERuntime.RuntimeSALOME_setRuntime()
 839
 840         r = pilot.getRuntime()
 841         xmlLoader = loader.YACSLoader()
 842         xmlLoader.registerProcCataLoader()
 843         try:
 844             catalogAd = r.loadCatalog("proc", __file)
 845             r.addCatalog(catalogAd)
 846         except:
 847             pass
 848
 849         try:
 850             p = xmlLoader.load(__file)
 851         except IOError as ex:
 852             print("The YACS XML schema file can not be loaded: %s"%(ex,))
 853
 854         logger = p.getLogger("parser")
 855         if not logger.isEmpty():
 856             print("The imported YACS XML schema has errors on parsing:")
 857             print(logger.getStr())
 858
 859         if not p.isValid():
 860             print("The YACS XML schema is not valid and will not be executed:")
 861             print(p.getErrorReport())
 862
 863         info=pilot.LinkInfo(pilot.LinkInfo.ALL_DONT_STOP)
 864         p.checkConsistency(info)
 865         if info.areWarningsOrErrors():
 866             print("The YACS XML schema is not coherent and will not be executed:")
 867             print(info.getGlobalRepr())
 868
 869         e = pilot.ExecutorSwig()
 870         e.RunW(p)
 871         if p.getEffectiveState() != pilot.DONE:
 872             print(p.getErrorReport())
 873         #
 874         return 0
 875
 876     def get(self, key = None):
 877         "Vérifie l'existence d'une clé de variable ou de paramètres"
 878         if key in self.__algorithm:
 879             return self.__algorithm.get( key )
 880         elif key in self.__P:
 881             return self.__P[key]
 882         else:
 883             return self.__P
 884
 885     def pop(self, k, d):
 886         "Necessaire pour le pickling"
 887         return self.__algorithm.pop(k, d)
 888
 889     def getAlgorithmRequiredParameters(self, noDetails=True):
 890         "Renvoie la liste des paramètres requis selon l'algorithme"
 891         return self.__algorithm.getRequiredParameters(noDetails)
 892
 893     def setObserver(self, __V, __O, __I, __S):
 894         if self.__algorithm is None \
 895             or isinstance(self.__algorithm, dict) \
 896             or not hasattr(self.__algorithm,"StoredVariables"):
 897             raise ValueError("No observer can be build before choosing an algorithm.")
 898         if __V not in self.__algorithm:
 899             raise ValueError("An observer requires to be set on a variable named %s which does not exist."%__V)
 900         else:
 901             self.__algorithm.StoredVariables[ __V ].setDataObserver(
 902                     Scheduler      = __S,
 903                     HookFunction   = __O,
 904                     HookParameters = __I,
 905                     )
 906
 907     def removeObserver(self, __V, __O, __A = False):
 908         if self.__algorithm is None \
 909             or isinstance(self.__algorithm, dict) \
 910             or not hasattr(self.__algorithm,"StoredVariables"):
 911             raise ValueError("No observer can be removed before choosing an algorithm.")
 912         if __V not in self.__algorithm:
 913             raise ValueError("An observer requires to be removed on a variable named %s which does not exist."%__V)
 914         else:
 915             return self.__algorithm.StoredVariables[ __V ].removeDataObserver(
 916                     HookFunction   = __O,
 917                     AllObservers   = __A,
 918                     )
 919
 920     def hasObserver(self, __V):
 921         if self.__algorithm is None \
 922             or isinstance(self.__algorithm, dict) \
 923             or not hasattr(self.__algorithm,"StoredVariables"):
 924             return False
 925         if __V not in self.__algorithm:
 926             return False
 927         return self.__algorithm.StoredVariables[ __V ].hasDataObserver()
 928
 929     def keys(self):
 930         return list(self.__algorithm.keys()) + list(self.__P.keys())
 931
 932     def __contains__(self, key=None):
 933         "D.__contains__(k) -> True if D has a key k, else False"
 934         return key in self.__algorithm or key in self.__P
 935
 936     def __repr__(self):
 937         "x.__repr__() <==> repr(x)"
 938         return repr(self.__A)+", "+repr(self.__P)
 939
 940     def __str__(self):
 941         "x.__str__() <==> str(x)"
 942         return str(self.__A)+", "+str(self.__P)
 943
 944     def __setAlgorithm(self, choice = None ):
 945         """
 946         Permet de sélectionner l'algorithme à utiliser pour mener à bien l'étude
 947         d'assimilation. L'argument est un champ caractère se rapportant au nom
 948         d'un algorithme réalisant l'opération sur les arguments fixes.
 949         """
 950         if choice is None:
 951             raise ValueError("Error: algorithm choice has to be given")
 952         if self.__algorithmName is not None:
 953             raise ValueError("Error: algorithm choice has already been done as \"%s\", it can't be changed."%self.__algorithmName)
 954         daDirectory = "daAlgorithms"
 955         #
 956         # Recherche explicitement le fichier complet
 957         # ------------------------------------------
 958         module_path = None
 959         for directory in sys.path:
 960             if os.path.isfile(os.path.join(directory, daDirectory, str(choice)+'.py')):
 961                 module_path = os.path.abspath(os.path.join(directory, daDirectory))
 962         if module_path is None:
 963             raise ImportError("No algorithm module named \"%s\" has been found in the search path.\n             The search path is %s"%(choice, sys.path))
 964         #
 965         # Importe le fichier complet comme un module
 966         # ------------------------------------------
 967         try:
 968             sys_path_tmp = sys.path ; sys.path.insert(0,module_path)
 969             self.__algorithmFile = __import__(str(choice), globals(), locals(), [])
 970             if not hasattr(self.__algorithmFile, "ElementaryAlgorithm"):
 971                 raise ImportError("this module does not define a valid elementary algorithm.")
 972             self.__algorithmName = str(choice)
 973             sys.path = sys_path_tmp ; del sys_path_tmp
 974         except ImportError as e:
 975             raise ImportError("The module named \"%s\" was found, but is incorrect at the import stage.\n             The import error message is: %s"%(choice,e))
 976         #
 977         # Instancie un objet du type élémentaire du fichier
 978         # -------------------------------------------------
 979         self.__algorithm = self.__algorithmFile.ElementaryAlgorithm()
 980         return 0
 981
 982     def __shape_validate(self):
 983         """
 984         Validation de la correspondance correcte des tailles des variables et
 985         des matrices s'il y en a.
 986         """
 987         if self.__Xb is None:                      __Xb_shape = (0,)
 988         elif hasattr(self.__Xb,"size"):            __Xb_shape = (self.__Xb.size,)
 989         elif hasattr(self.__Xb,"shape"):
 990             if isinstance(self.__Xb.shape, tuple): __Xb_shape = self.__Xb.shape
 991             else:                                  __Xb_shape = self.__Xb.shape()
 992         else: raise TypeError("The background (Xb) has no attribute of shape: problem !")
 993         #
 994         if self.__Y is None:                       __Y_shape = (0,)
 995         elif hasattr(self.__Y,"size"):             __Y_shape = (self.__Y.size,)
 996         elif hasattr(self.__Y,"shape"):
 997             if isinstance(self.__Y.shape, tuple):  __Y_shape = self.__Y.shape
 998             else:                                  __Y_shape = self.__Y.shape()
 999         else: raise TypeError("The observation (Y) has no attribute of shape: problem !")
1000         #
1001         if self.__U is None:                       __U_shape = (0,)
1002         elif hasattr(self.__U,"size"):             __U_shape = (self.__U.size,)
1003         elif hasattr(self.__U,"shape"):
1004             if isinstance(self.__U.shape, tuple):  __U_shape = self.__U.shape
1005             else:                                  __U_shape = self.__U.shape()
1006         else: raise TypeError("The control (U) has no attribute of shape: problem !")
1007         #
1008         if self.__B is None:                       __B_shape = (0,0)
1009         elif hasattr(self.__B,"shape"):
1010             if isinstance(self.__B.shape, tuple):  __B_shape = self.__B.shape
1011             else:                                  __B_shape = self.__B.shape()
1012         else: raise TypeError("The a priori errors covariance matrix (B) has no attribute of shape: problem !")
1013         #
1014         if self.__R is None:                       __R_shape = (0,0)
1015         elif hasattr(self.__R,"shape"):
1016             if isinstance(self.__R.shape, tuple):  __R_shape = self.__R.shape
1017             else:                                  __R_shape = self.__R.shape()
1018         else: raise TypeError("The observation errors covariance matrix (R) has no attribute of shape: problem !")
1019         #
1020         if self.__Q is None:                       __Q_shape = (0,0)
1021         elif hasattr(self.__Q,"shape"):
1022             if isinstance(self.__Q.shape, tuple):  __Q_shape = self.__Q.shape
1023             else:                                  __Q_shape = self.__Q.shape()
1024         else: raise TypeError("The evolution errors covariance matrix (Q) has no attribute of shape: problem !")
1025         #
1026         if len(self.__HO) == 0:                              __HO_shape = (0,0)
1027         elif isinstance(self.__HO, dict):                    __HO_shape = (0,0)
1028         elif hasattr(self.__HO["Direct"],"shape"):
1029             if isinstance(self.__HO["Direct"].shape, tuple): __HO_shape = self.__HO["Direct"].shape
1030             else:                                            __HO_shape = self.__HO["Direct"].shape()
1031         else: raise TypeError("The observation operator (H) has no attribute of shape: problem !")
1032         #
1033         if len(self.__EM) == 0:                              __EM_shape = (0,0)
1034         elif isinstance(self.__EM, dict):                    __EM_shape = (0,0)
1035         elif hasattr(self.__EM["Direct"],"shape"):
1036             if isinstance(self.__EM["Direct"].shape, tuple): __EM_shape = self.__EM["Direct"].shape
1037             else:                                            __EM_shape = self.__EM["Direct"].shape()
1038         else: raise TypeError("The evolution model (EM) has no attribute of shape: problem !")
1039         #
1040         if len(self.__CM) == 0:                              __CM_shape = (0,0)
1041         elif isinstance(self.__CM, dict):                    __CM_shape = (0,0)
1042         elif hasattr(self.__CM["Direct"],"shape"):
1043             if isinstance(self.__CM["Direct"].shape, tuple): __CM_shape = self.__CM["Direct"].shape
1044             else:                                            __CM_shape = self.__CM["Direct"].shape()
1045         else: raise TypeError("The control model (CM) has no attribute of shape: problem !")
1046         #
1047         # Vérification des conditions
1048         # ---------------------------
1049         if not( len(__Xb_shape) == 1 or min(__Xb_shape) == 1 ):
1050             raise ValueError("Shape characteristic of background (Xb) is incorrect: \"%s\"."%(__Xb_shape,))
1051         if not( len(__Y_shape) == 1 or min(__Y_shape) == 1 ):
1052             raise ValueError("Shape characteristic of observation (Y) is incorrect: \"%s\"."%(__Y_shape,))
1053         #
1054         if not( min(__B_shape) == max(__B_shape) ):
1055             raise ValueError("Shape characteristic of a priori errors covariance matrix (B) is incorrect: \"%s\"."%(__B_shape,))
1056         if not( min(__R_shape) == max(__R_shape) ):
1057             raise ValueError("Shape characteristic of observation errors covariance matrix (R) is incorrect: \"%s\"."%(__R_shape,))
1058         if not( min(__Q_shape) == max(__Q_shape) ):
1059             raise ValueError("Shape characteristic of evolution errors covariance matrix (Q) is incorrect: \"%s\"."%(__Q_shape,))
1060         if not( min(__EM_shape) == max(__EM_shape) ):
1061             raise ValueError("Shape characteristic of evolution operator (EM) is incorrect: \"%s\"."%(__EM_shape,))
1062         #
1063         if len(self.__HO) > 0 and not isinstance(self.__HO, dict) and not( __HO_shape[1] == max(__Xb_shape) ):
1064             raise ValueError("Shape characteristic of observation operator (H) \"%s\" and state (X) \"%s\" are incompatible."%(__HO_shape,__Xb_shape))
1065         if len(self.__HO) > 0 and not isinstance(self.__HO, dict) and not( __HO_shape[0] == max(__Y_shape) ):
1066             raise ValueError("Shape characteristic of observation operator (H) \"%s\" and observation (Y) \"%s\" are incompatible."%(__HO_shape,__Y_shape))
1067         if len(self.__HO) > 0 and not isinstance(self.__HO, dict) and len(self.__B) > 0 and not( __HO_shape[1] == __B_shape[0] ):
1068             raise ValueError("Shape characteristic of observation operator (H) \"%s\" and a priori errors covariance matrix (B) \"%s\" are incompatible."%(__HO_shape,__B_shape))
1069         if len(self.__HO) > 0 and not isinstance(self.__HO, dict) and len(self.__R) > 0 and not( __HO_shape[0] == __R_shape[1] ):
1070             raise ValueError("Shape characteristic of observation operator (H) \"%s\" and observation errors covariance matrix (R) \"%s\" are incompatible."%(__HO_shape,__R_shape))
1071         #
1072         if self.__B is not None and len(self.__B) > 0 and not( __B_shape[1] == max(__Xb_shape) ):
1073             if self.__algorithmName in ["EnsembleBlue",]:
1074                 asPersistentVector = self.__Xb.reshape((-1,min(__B_shape)))
1075                 self.__Xb = Persistence.OneVector("Background", basetype=numpy.matrix)
1076                 for member in asPersistentVector:
1077                     self.__Xb.store( numpy.matrix( numpy.ravel(member), numpy.float ).T )
1078                 __Xb_shape = min(__B_shape)
1079             else:
1080                 raise ValueError("Shape characteristic of a priori errors covariance matrix (B) \"%s\" and background (Xb) \"%s\" are incompatible."%(__B_shape,__Xb_shape))
1081         #
1082         if self.__R is not None and len(self.__R) > 0 and not( __R_shape[1] == max(__Y_shape) ):
1083             raise ValueError("Shape characteristic of observation errors covariance matrix (R) \"%s\" and observation (Y) \"%s\" are incompatible."%(__R_shape,__Y_shape))
1084         #
1085         if self.__EM is not None and len(self.__EM) > 0 and not isinstance(self.__EM, dict) and not( __EM_shape[1] == max(__Xb_shape) ):
1086             raise ValueError("Shape characteristic of evolution model (EM) \"%s\" and state (X) \"%s\" are incompatible."%(__EM_shape,__Xb_shape))
1087         #
1088         if self.__CM is not None and len(self.__CM) > 0 and not isinstance(self.__CM, dict) and not( __CM_shape[1] == max(__U_shape) ):
1089             raise ValueError("Shape characteristic of control model (CM) \"%s\" and control (U) \"%s\" are incompatible."%(__CM_shape,__U_shape))
1090         #
1091         if ("Bounds" in self.__P) \
1092             and (isinstance(self.__P["Bounds"], list) or isinstance(self.__P["Bounds"], tuple)) \
1093             and (len(self.__P["Bounds"]) != max(__Xb_shape)):
1094             raise ValueError("The number \"%s\" of bound pairs for the state (X) components is different of the size \"%s\" of the state itself." \
1095                 %(len(self.__P["Bounds"]),max(__Xb_shape)))
1096         #
1097         return 1
1098
1099 # ==============================================================================
1100 class RegulationAndParameters(object):
1101     """
1102     Classe générale d'interface d'action pour la régulation et ses paramètres
1103     """
1104     def __init__(self,
1105                  name               = "GenericRegulation",
1106                  asAlgorithm        = None,
1107                  asDict             = None,
1108                  asScript           = None,
1109                 ):
1110         """
1111         """
1112         self.__name       = str(name)
1113         self.__P          = {}
1114         #
1115         if asAlgorithm is None and asScript is not None:
1116             __Algo = ImportFromScript(asScript).getvalue( "Algorithm" )
1117         else:
1118             __Algo = asAlgorithm
1119         #
1120         if asDict is None and asScript is not None:
1121             __Dict = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name, "Parameters" )
1122         else:
1123             __Dict = asDict
1124         #
1125         if __Dict is not None:
1126             self.__P.update( dict(__Dict) )
1127         #
1128         if __Algo is not None:
1129             self.__P.update( {"Algorithm":self.__A} )
1130
1131     def get(self, key = None):
1132         "Vérifie l'existence d'une clé de variable ou de paramètres"
1133         if key in self.__P:
1134             return self.__P[key]
1135         else:
1136             return self.__P
1137
1138 # ==============================================================================
1139 class DataObserver(object):
1140     """
1141     Classe générale d'interface de type observer
1142     """
1143     def __init__(self,
1144                  name        = "GenericObserver",
1145                  onVariable  = None,
1146                  asTemplate  = None,
1147                  asString    = None,
1148                  asScript    = None,
1149                  asObsObject = None,
1150                  withInfo    = None,
1151                  scheduledBy = None,
1152                  withAlgo    = None,
1153                 ):
1154         """
1155         """
1156         self.__name       = str(name)
1157         self.__V          = None
1158         self.__O          = None
1159         self.__I          = None
1160         #
1161         if onVariable is None:
1162             raise ValueError("setting an observer has to be done over a variable name or a list of variable names, not over None.")
1163         elif type(onVariable) in (tuple, list):
1164             self.__V = tuple(map( str, onVariable ))
1165             if withInfo is None:
1166                 self.__I = self.__V
1167             else:
1168                 self.__I = (str(withInfo),)*len(self.__V)
1169         elif isinstance(onVariable, str):
1170             self.__V = (onVariable,)
1171             if withInfo is None:
1172                 self.__I = (onVariable,)
1173             else:
1174                 self.__I = (str(withInfo),)
1175         else:
1176             raise ValueError("setting an observer has to be done over a variable name or a list of variable names.")
1177         #
1178         if asString is not None:
1179             __FunctionText = asString
1180         elif (asTemplate is not None) and (asTemplate in Templates.ObserverTemplates):
1181             __FunctionText = Templates.ObserverTemplates[asTemplate]
1182         elif asScript is not None:
1183             __FunctionText = ImportFromScript(asScript).getstring()
1184         else:
1185             __FunctionText = ""
1186         __Function = ObserverF(__FunctionText)
1187         #
1188         if asObsObject is not None:
1189             self.__O = asObsObject
1190         else:
1191             self.__O = __Function.getfunc()
1192         #
1193         for k in range(len(self.__V)):
1194             ename = self.__V[k]
1195             einfo = self.__I[k]
1196             if ename not in withAlgo:
1197                 raise ValueError("An observer is asked to be set on a variable named %s which does not exist."%ename)
1198             else:
1199                 withAlgo.setObserver(ename, self.__O, einfo, scheduledBy)
1200
1201     def __repr__(self):
1202         "x.__repr__() <==> repr(x)"
1203         return repr(self.__V)+"\n"+repr(self.__O)
1204
1205     def __str__(self):
1206         "x.__str__() <==> str(x)"
1207         return str(self.__V)+"\n"+str(self.__O)
1208
1209 # ==============================================================================
1210 class State(object):
1211     """
1212     Classe générale d'interface de type état
1213     """
1214     def __init__(self,
1215                  name               = "GenericVector",
1216                  asVector           = None,
1217                  asPersistentVector = None,
1218                  asScript           = None,
1219                  scheduledBy        = None,
1220                  toBeChecked        = False,
1221                 ):
1222         """
1223         Permet de définir un vecteur :
1224         - asVector : entrée des données, comme un vecteur compatible avec le
1225           constructeur de numpy.matrix, ou "True" si entrée par script.
1226         - asPersistentVector : entrée des données, comme une série de vecteurs
1227           compatible avec le constructeur de numpy.matrix, ou comme un objet de
1228           type Persistence, ou "True" si entrée par script.
1229         - asScript : si un script valide est donné contenant une variable
1230           nommée "name", la variable est de type "asVector" (par défaut) ou
1231           "asPersistentVector" selon que l'une de ces variables est placée à
1232           "True".
1233         """
1234         self.__name       = str(name)
1235         self.__check      = bool(toBeChecked)
1236         #
1237         self.__V          = None
1238         self.__T          = None
1239         self.__is_vector  = False
1240         self.__is_series  = False
1241         #
1242         if asScript is not None:
1243             __Vector, __Series = None, None
1244             if asPersistentVector:
1245                 __Series = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
1246             else:
1247                 __Vector = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
1248         else:
1249             __Vector, __Series = asVector, asPersistentVector
1250         #
1251         if __Vector is not None:
1252             self.__is_vector = True
1253             self.__V         = numpy.matrix( numpy.asmatrix(__Vector).A1, numpy.float ).T
1254             self.shape       = self.__V.shape
1255             self.size        = self.__V.size
1256         elif __Series is not None:
1257             self.__is_series  = True
1258             if isinstance(__Series, (tuple, list, numpy.ndarray, numpy.matrix, str)):
1259                 self.__V = Persistence.OneVector(self.__name, basetype=numpy.matrix)
1260                 if isinstance(__Series, str): __Series = eval(__Series)
1261                 for member in __Series:
1262                     self.__V.store( numpy.matrix( numpy.asmatrix(member).A1, numpy.float ).T )
1263                 import sys ; sys.stdout.flush()
1264             else:
1265                 self.__V = __Series
1266             if isinstance(self.__V.shape, (tuple, list)):
1267                 self.shape       = self.__V.shape
1268             else:
1269                 self.shape       = self.__V.shape()
1270             if len(self.shape) == 1:
1271                 self.shape       = (self.shape[0],1)
1272             self.size        = self.shape[0] * self.shape[1]
1273         else:
1274             raise ValueError("The %s object is improperly defined, it requires at minima either a vector, a list/tuple of vectors or a persistent object. Please check your vector input."%self.__name)
1275         #
1276         if scheduledBy is not None:
1277             self.__T = scheduledBy
1278
1279     def getO(self, withScheduler=False):
1280         if withScheduler:
1281             return self.__V, self.__T
1282         elif self.__T is None:
1283             return self.__V
1284         else:
1285             return self.__V
1286
1287     def isvector(self):
1288         "Vérification du type interne"
1289         return self.__is_vector
1290
1291     def isseries(self):
1292         "Vérification du type interne"
1293         return self.__is_series
1294
1295     def __repr__(self):
1296         "x.__repr__() <==> repr(x)"
1297         return repr(self.__V)
1298
1299     def __str__(self):
1300         "x.__str__() <==> str(x)"
1301         return str(self.__V)
1302
1303 # ==============================================================================
1304 class Covariance(object):
1305     """
1306     Classe générale d'interface de type covariance
1307     """
1308     def __init__(self,
1309                  name          = "GenericCovariance",
1310                  asCovariance  = None,
1311                  asEyeByScalar = None,
1312                  asEyeByVector = None,
1313                  asCovObject   = None,
1314                  asScript      = None,
1315                  toBeChecked   = False,
1316                 ):
1317         """
1318         Permet de définir une covariance :
1319         - asCovariance : entrée des données, comme une matrice compatible avec
1320           le constructeur de numpy.matrix
1321         - asEyeByScalar : entrée des données comme un seul scalaire de variance,
1322           multiplicatif d'une matrice de corrélation identité, aucune matrice
1323           n'étant donc explicitement à donner
1324         - asEyeByVector : entrée des données comme un seul vecteur de variance,
1325           à mettre sur la diagonale d'une matrice de corrélation, aucune matrice
1326           n'étant donc explicitement à donner
1327         - asCovObject : entrée des données comme un objet python, qui a les
1328           methodes obligatoires "getT", "getI", "diag", "trace", "__add__",
1329           "__sub__", "__neg__", "__mul__", "__rmul__" et facultatives "shape",
1330           "size", "cholesky", "choleskyI", "asfullmatrix", "__repr__", "__str__"
1331         - toBeChecked : booléen indiquant si le caractère SDP de la matrice
1332           pleine doit être vérifié
1333         """
1334         self.__name       = str(name)
1335         self.__check      = bool(toBeChecked)
1336         #
1337         self.__C          = None
1338         self.__is_scalar  = False
1339         self.__is_vector  = False
1340         self.__is_matrix  = False
1341         self.__is_object  = False
1342         #
1343         if asScript is not None:
1344             __Matrix, __Scalar, __Vector, __Object = None, None, None, None
1345             if asEyeByScalar:
1346                 __Scalar = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
1347             elif asEyeByVector:
1348                 __Vector = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
1349             elif asCovObject:
1350                 __Object = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
1351             else:
1352                 __Matrix = ImportFromScript(asScript).getvalue( self.__name )
1353         else:
1354             __Matrix, __Scalar, __Vector, __Object = asCovariance, asEyeByScalar, asEyeByVector, asCovObject
1355         #
1356         if __Scalar is not None:
1357             if numpy.matrix(__Scalar).size != 1:
1358                 raise ValueError('  The diagonal multiplier given to define a sparse matrix is not a unique scalar value.\n  Its actual measured size is %i. Please check your scalar input.'%numpy.matrix(__Scalar).size)
1359             self.__is_scalar = True
1360             self.__C         = numpy.abs( float(__Scalar) )
1361             self.shape       = (0,0)
1362             self.size        = 0
1363         elif __Vector is not None:
1364             self.__is_vector = True
1365             self.__C         = numpy.abs( numpy.array( numpy.ravel( numpy.matrix(__Vector, float ) ) ) )
1366             self.shape       = (self.__C.size,self.__C.size)
1367             self.size        = self.__C.size**2
1368         elif __Matrix is not None:
1369             self.__is_matrix = True
1370             self.__C         = numpy.matrix( __Matrix, float )
1371             self.shape       = self.__C.shape
1372             self.size        = self.__C.size
1373         elif __Object is not None:
1374             self.__is_object = True
1375             self.__C         = __Object
1376             for at in ("getT","getI","diag","trace","__add__","__sub__","__neg__","__mul__","__rmul__"):
1377                 if not hasattr(self.__C,at):
1378                     raise ValueError("The matrix given for %s as an object has no attribute \"%s\". Please check your object input."%(self.__name,at))
1379             if hasattr(self.__C,"shape"):
1380                 self.shape       = self.__C.shape
1381             else:
1382                 self.shape       = (0,0)
1383             if hasattr(self.__C,"size"):
1384                 self.size        = self.__C.size
1385             else:
1386                 self.size        = 0
1387         else:
1388             pass
1389             # raise ValueError("The %s covariance matrix has to be specified either as a matrix, a vector for its diagonal or a scalar multiplying an identity matrix."%self.__name)
1390         #
1391         self.__validate()
1392
1393     def __validate(self):
1394         "Validation"
1395         if self.__C is None:
1396             raise UnboundLocalError("%s covariance matrix value has not been set!"%(self.__name,))
1397         if self.ismatrix() and min(self.shape) != max(self.shape):
1398             raise ValueError("The given matrix for %s is not a square one, its shape is %s. Please check your matrix input."%(self.__name,self.shape))
1399         if self.isobject() and min(self.shape) != max(self.shape):
1400             raise ValueError("The matrix given for \"%s\" is not a square one, its shape is %s. Please check your object input."%(self.__name,self.shape))
1401         if self.isscalar() and self.__C <= 0:
1402             raise ValueError("The \"%s\" covariance matrix is not positive-definite. Please check your scalar input %s."%(self.__name,self.__C))
1403         if self.isvector() and (self.__C <= 0).any():
1404             raise ValueError("The \"%s\" covariance matrix is not positive-definite. Please check your vector input."%(self.__name,))
1405         if self.ismatrix() and (self.__check or logging.getLogger().level < logging.WARNING):
1406             try:
1407                 L = numpy.linalg.cholesky( self.__C )
1408             except:
1409                 raise ValueError("The %s covariance matrix is not symmetric positive-definite. Please check your matrix input."%(self.__name,))
1410         if self.isobject() and (self.__check or logging.getLogger().level < logging.WARNING):
1411             try:
1412                 L = self.__C.cholesky()
1413             except:
1414                 raise ValueError("The %s covariance object is not symmetric positive-definite. Please check your matrix input."%(self.__name,))
1415
1416     def isscalar(self):
1417         "Vérification du type interne"
1418         return self.__is_scalar
1419
1420     def isvector(self):
1421         "Vérification du type interne"
1422         return self.__is_vector
1423
1424     def ismatrix(self):
1425         "Vérification du type interne"
1426         return self.__is_matrix
1427
1428     def isobject(self):
1429         "Vérification du type interne"
1430         return self.__is_object
1431
1432     def getI(self):
1433         "Inversion"
1434         if   self.ismatrix():
1435             return Covariance(self.__name+"I", asCovariance  = self.__C.I )
1436         elif self.isvector():
1437             return Covariance(self.__name+"I", asEyeByVector = 1. / self.__C )
1438         elif self.isscalar():
1439             return Covariance(self.__name+"I", asEyeByScalar = 1. / self.__C )
1440         elif self.isobject():
1441             return Covariance(self.__name+"I", asCovObject   = self.__C.getI() )
1442         else:
1443             return None # Indispensable
1444
1445     def getT(self):
1446         "Transposition"
1447         if   self.ismatrix():
1448             return Covariance(self.__name+"T", asCovariance  = self.__C.T )
1449         elif self.isvector():
1450             return Covariance(self.__name+"T", asEyeByVector = self.__C )
1451         elif self.isscalar():
1452             return Covariance(self.__name+"T", asEyeByScalar = self.__C )
1453         elif self.isobject():
1454             return Covariance(self.__name+"T", asCovObject   = self.__C.getT() )
1455
1456     def cholesky(self):
1457         "Décomposition de Cholesky"
1458         if   self.ismatrix():
1459             return Covariance(self.__name+"C", asCovariance  = numpy.linalg.cholesky(self.__C) )
1460         elif self.isvector():
1461             return Covariance(self.__name+"C", asEyeByVector = numpy.sqrt( self.__C ) )
1462         elif self.isscalar():
1463             return Covariance(self.__name+"C", asEyeByScalar = numpy.sqrt( self.__C ) )
1464         elif self.isobject() and hasattr(self.__C,"cholesky"):
1465             return Covariance(self.__name+"C", asCovObject   = self.__C.cholesky() )
1466
1467     def choleskyI(self):
1468         "Inversion de la décomposition de Cholesky"
1469         if   self.ismatrix():
1470             return Covariance(self.__name+"H", asCovariance  = numpy.linalg.cholesky(self.__C).I )
1471         elif self.isvector():
1472             return Covariance(self.__name+"H", asEyeByVector = 1.0 / numpy.sqrt( self.__C ) )
1473         elif self.isscalar():
1474             return Covariance(self.__name+"H", asEyeByScalar = 1.0 / numpy.sqrt( self.__C ) )
1475         elif self.isobject() and hasattr(self.__C,"choleskyI"):
1476             return Covariance(self.__name+"H", asCovObject   = self.__C.choleskyI() )
1477
1478     def diag(self, msize=None):
1479         "Diagonale de la matrice"
1480         if   self.ismatrix():
1481             return numpy.diag(self.__C)
1482         elif self.isvector():
1483             return self.__C
1484         elif self.isscalar():
1485             if msize is None:
1486                 raise ValueError("the size of the %s covariance matrix has to be given in case of definition as a scalar over the diagonal."%(self.__name,))
1487             else:
1488                 return self.__C * numpy.ones(int(msize))
1489         elif self.isobject():
1490             return self.__C.diag()
1491
1492     def asfullmatrix(self, msize=None):
1493         "Matrice pleine"
1494         if   self.ismatrix():
1495             return self.__C
1496         elif self.isvector():
1497             return numpy.matrix( numpy.diag(self.__C), float )
1498         elif self.isscalar():
1499             if msize is None:
1500                 raise ValueError("the size of the %s covariance matrix has to be given in case of definition as a scalar over the diagonal."%(self.__name,))
1501             else:
1502                 return numpy.matrix( self.__C * numpy.eye(int(msize)), float )
1503         elif self.isobject() and hasattr(self.__C,"asfullmatrix"):
1504             return self.__C.asfullmatrix()
1505
1506     def trace(self, msize=None):
1507         "Trace de la matrice"
1508         if   self.ismatrix():
1509             return numpy.trace(self.__C)
1510         elif self.isvector():
1511             return float(numpy.sum(self.__C))
1512         elif self.isscalar():
1513             if msize is None:
1514                 raise ValueError("the size of the %s covariance matrix has to be given in case of definition as a scalar over the diagonal."%(self.__name,))
1515             else:
1516                 return self.__C * int(msize)
1517         elif self.isobject():
1518             return self.__C.trace()
1519
1520     def getO(self):
1521         return self
1522
1523     def __repr__(self):
1524         "x.__repr__() <==> repr(x)"
1525         return repr(self.__C)
1526
1527     def __str__(self):
1528         "x.__str__() <==> str(x)"
1529         return str(self.__C)
1530
1531     def __add__(self, other):
1532         "x.__add__(y) <==> x+y"
1533         if   self.ismatrix() or self.isobject():
1534             return self.__C + numpy.asmatrix(other)
1535         elif self.isvector() or self.isscalar():
1536             _A = numpy.asarray(other)
1537             _A.reshape(_A.size)[::_A.shape[1]+1] += self.__C
1538             return numpy.asmatrix(_A)
1539
1540     def __radd__(self, other):
1541         "x.__radd__(y) <==> y+x"
1542         raise NotImplementedError("%s covariance matrix __radd__ method not available for %s type!"%(self.__name,type(other)))
1543
1544     def __sub__(self, other):
1545         "x.__sub__(y) <==> x-y"
1546         if   self.ismatrix() or self.isobject():
1547             return self.__C - numpy.asmatrix(other)
1548         elif self.isvector() or self.isscalar():
1549             _A = numpy.asarray(other)
1550             _A.reshape(_A.size)[::_A.shape[1]+1] = self.__C - _A.reshape(_A.size)[::_A.shape[1]+1]
1551             return numpy.asmatrix(_A)
1552
1553     def __rsub__(self, other):
1554         "x.__rsub__(y) <==> y-x"
1555         raise NotImplementedError("%s covariance matrix __rsub__ method not available for %s type!"%(self.__name,type(other)))
1556
1557     def __neg__(self):
1558         "x.__neg__() <==> -x"
1559         return - self.__C
1560
1561     def __mul__(self, other):
1562         "x.__mul__(y) <==> x*y"
1563         if   self.ismatrix() and isinstance(other,numpy.matrix):
1564             return self.__C * other
1565         elif self.ismatrix() and isinstance(other, (list, numpy.ndarray, tuple)):
1566             if numpy.ravel(other).size == self.shape[1]: # Vecteur
1567                 return self.__C * numpy.asmatrix(numpy.ravel(other)).T
1568             elif numpy.asmatrix(other).shape[0] == self.shape[1]: # Matrice
1569                 return self.__C * numpy.asmatrix(other)
1570             else:
1571                 raise ValueError("operands could not be broadcast together with shapes %s %s in %s matrix"%(self.shape,numpy.asmatrix(other).shape,self.__name))
1572         elif self.isvector() and isinstance(other, (list, numpy.matrix, numpy.ndarray, tuple)):
1573             if numpy.ravel(other).size == self.shape[1]: # Vecteur
1574                 return numpy.asmatrix(self.__C * numpy.ravel(other)).T
1575             elif numpy.asmatrix(other).shape[0] == self.shape[1]: # Matrice
1576                 return numpy.asmatrix((self.__C * (numpy.asarray(other).transpose())).transpose())
1577             else:
1578                 raise ValueError("operands could not be broadcast together with shapes %s %s in %s matrix"%(self.shape,numpy.ravel(other).shape,self.__name))
1579         elif self.isscalar() and isinstance(other,numpy.matrix):
1580             return self.__C * other
1581         elif self.isscalar() and isinstance(other, (list, numpy.ndarray, tuple)):
1582             if len(numpy.asarray(other).shape) == 1 or numpy.asarray(other).shape[1] == 1 or numpy.asarray(other).shape[0] == 1:
1583                 return self.__C * numpy.asmatrix(numpy.ravel(other)).T
1584             else:
1585                 return self.__C * numpy.asmatrix(other)
1586         elif self.isobject():
1587             return self.__C.__mul__(other)
1588         else:
1589             raise NotImplementedError("%s covariance matrix __mul__ method not available for %s type!"%(self.__name,type(other)))
1590
1591     def __rmul__(self, other):
1592         "x.__rmul__(y) <==> y*x"
1593         if self.ismatrix() and isinstance(other,numpy.matrix):
1594             return other * self.__C
1595         elif self.isvector() and isinstance(other,numpy.matrix):
1596             if numpy.ravel(other).size == self.shape[0]: # Vecteur
1597                 return numpy.asmatrix(numpy.ravel(other) * self.__C)
1598             elif numpy.asmatrix(other).shape[1] == self.shape[0]: # Matrice
1599                 return numpy.asmatrix(numpy.array(other) * self.__C)
1600             else:
1601                 raise ValueError("operands could not be broadcast together with shapes %s %s in %s matrix"%(self.shape,numpy.ravel(other).shape,self.__name))
1602         elif self.isscalar() and isinstance(other,numpy.matrix):
1603             return other * self.__C
1604         elif self.isobject():
1605             return self.__C.__rmul__(other)
1606         else:
1607             raise NotImplementedError("%s covariance matrix __rmul__ method not available for %s type!"%(self.__name,type(other)))
1608
1609     def __len__(self):
1610         "x.__len__() <==> len(x)"
1611         return self.shape[0]
1612
1613 # ==============================================================================
1614 class ObserverF(object):
1615     """
1616     Creation d'une fonction d'observateur a partir de son texte
1617     """
1618     def __init__(self, corps=""):
1619         self.__corps = corps
1620     def func(self,var,info):
1621         "Fonction d'observation"
1622         exec(self.__corps)
1623     def getfunc(self):
1624         "Restitution du pointeur de fonction dans l'objet"
1625         return self.func
1626
1627 # ==============================================================================
1628 class CaseLogger(object):
1629     """
1630     Conservation des commandes de creation d'un cas
1631     """
1632     def __init__(self, __name="", __objname="case", __addViewers=None, __addLoaders=None):
1633         self.__name     = str(__name)
1634         self.__objname  = str(__objname)
1635         self.__logSerie = []
1636         self.__switchoff = False
1637         self.__viewers = {
1638             "TUI" :Interfaces._TUIViewer,
1639             "SCD" :Interfaces._SCDViewer,
1640             "YACS":Interfaces._YACSViewer,
1641             }
1642         self.__loaders = {
1643             "TUI" :Interfaces._TUIViewer,
1644             "COM" :Interfaces._COMViewer,
1645             }
1646         if __addViewers is not None:
1647             self.__viewers.update(dict(__addViewers))
1648         if __addLoaders is not None:
1649             self.__loaders.update(dict(__addLoaders))
1650
1651     def register(self, __command=None, __keys=None, __local=None, __pre=None, __switchoff=False):
1652         "Enregistrement d'une commande individuelle"
1653         if __command is not None and __keys is not None and __local is not None and not self.__switchoff:
1654             if "self" in __keys: __keys.remove("self")
1655             self.__logSerie.append( (str(__command), __keys, __local, __pre, __switchoff) )
1656             if __switchoff:
1657                 self.__switchoff = True
1658         if not __switchoff:
1659             self.__switchoff = False
1660
1661     def dump(self, __filename=None, __format="TUI", __upa=""):
1662         "Restitution normalisée des commandes"
1663         if __format in self.__viewers:
1664             __formater = self.__viewers[__format](self.__name, self.__objname, self.__logSerie)
1665         else:
1666             raise ValueError("Dumping as \"%s\" is not available"%__format)
1667         return __formater.dump(__filename, __upa)
1668
1669     def load(self, __filename=None, __content=None, __object=None, __format="TUI"):
1670         "Chargement normalisé des commandes"
1671         if __format in self.__loaders:
1672             __formater = self.__loaders[__format]()
1673         else:
1674             raise ValueError("Loading as \"%s\" is not available"%__format)
1675         return __formater.load(__filename, __content, __object)
1676
1677 # ==============================================================================
1678 def CostFunction3D(_x,
1679                    _Hm  = None,  # Pour simuler Hm(x) : HO["Direct"].appliedTo
1680                    _HmX = None,  # Simulation déjà faite de Hm(x)
1681                    _arg = None,  # Arguments supplementaires pour Hm, sous la forme d'un tuple
1682                    _BI  = None,
1683                    _RI  = None,
1684                    _Xb  = None,
1685                    _Y   = None,
1686                    _SIV = False, # A résorber pour la 8.0
1687                    _SSC = [],    # self._parameters["StoreSupplementaryCalculations"]
1688                    _nPS = 0,     # nbPreviousSteps
1689                    _QM  = "DA",  # QualityMeasure
1690                    _SSV = {},    # Entrée et/ou sortie : self.StoredVariables
1691                    _fRt = False, # Restitue ou pas la sortie étendue
1692                    _sSc = True,  # Stocke ou pas les SSC
1693                   ):
1694     """
1695     Fonction-coût générale utile pour les algorithmes statiques/3D : 3DVAR, BLUE
1696     et dérivés, Kalman et dérivés, LeastSquares, SamplingTest, PSO, SA, Tabu,
1697     DFO, QuantileRegression
1698     """
1699     if not _sSc:
1700         _SIV = False
1701         _SSC = {}
1702     else:
1703         for k in ["CostFunctionJ",
1704                   "CostFunctionJb",
1705                   "CostFunctionJo",
1706                   "CurrentOptimum",
1707                   "CurrentState",
1708                   "IndexOfOptimum",
1709                   "SimulatedObservationAtCurrentOptimum",
1710                   "SimulatedObservationAtCurrentState",
1711                  ]:
1712             if k not in _SSV:
1713                 _SSV[k] = []
1714             if hasattr(_SSV[k],"store"):
1715                 _SSV[k].append = _SSV[k].store # Pour utiliser "append" au lieu de "store"
1716     #
1717     _X  = numpy.asmatrix(numpy.ravel( _x )).T
1718     if _SIV or "CurrentState" in _SSC or "CurrentOptimum" in _SSC:
1719         _SSV["CurrentState"].append( _X )
1720     #
1721     if _HmX is not None:
1722         _HX = _HmX
1723     else:
1724         if _Hm is None:
1725             raise ValueError("COSTFUNCTION3D Operator has to be defined.")
1726         if _arg is None:
1727             _HX = _Hm( _X )
1728         else:
1729             _HX = _Hm( _X, *_arg )
1730     _HX = numpy.asmatrix(numpy.ravel( _HX )).T
1731     #
1732     if "SimulatedObservationAtCurrentState" in _SSC or \
1733        "SimulatedObservationAtCurrentOptimum" in _SSC:
1734         _SSV["SimulatedObservationAtCurrentState"].append( _HX )
1735     #
1736     if numpy.any(numpy.isnan(_HX)):
1737         Jb, Jo, J = numpy.nan, numpy.nan, numpy.nan
1738     else:
1739         _Y   = numpy.asmatrix(numpy.ravel( _Y )).T
1740         if _QM in ["AugmentedWeightedLeastSquares", "AWLS", "AugmentedPonderatedLeastSquares", "APLS", "DA"]:
1741             if _BI is None or _RI is None:
1742                 raise ValueError("Background and Observation error covariance matrix has to be properly defined!")
1743             _Xb  = numpy.asmatrix(numpy.ravel( _Xb )).T
1744             Jb  = 0.5 * (_X - _Xb).T * _BI * (_X - _Xb)
1745             Jo  = 0.5 * (_Y - _HX).T * _RI * (_Y - _HX)
1746         elif _QM in ["WeightedLeastSquares", "WLS", "PonderatedLeastSquares", "PLS"]:
1747             if _RI is None:
1748                 raise ValueError("Observation error covariance matrix has to be properly defined!")
1749             Jb  = 0.
1750             Jo  = 0.5 * (_Y - _HX).T * _RI * (_Y - _HX)
1751         elif _QM in ["LeastSquares", "LS", "L2"]:
1752             Jb  = 0.
1753             Jo  = 0.5 * (_Y - _HX).T * (_Y - _HX)
1754         elif _QM in ["AbsoluteValue", "L1"]:
1755             Jb  = 0.
1756             Jo  = numpy.sum( numpy.abs(_Y - _HX) )
1757         elif _QM in ["MaximumError", "ME"]:
1758             Jb  = 0.
1759             Jo  = numpy.max( numpy.abs(_Y - _HX) )
1760         elif _QM in ["QR", "Null"]:
1761             Jb  = 0.
1762             Jo  = 0.
1763         else:
1764             raise ValueError("Unknown asked quality measure!")
1765         #
1766         J   = float( Jb ) + float( Jo )
1767     #
1768     if _sSc:
1769         _SSV["CostFunctionJb"].append( Jb )
1770         _SSV["CostFunctionJo"].append( Jo )
1771         _SSV["CostFunctionJ" ].append( J )
1772     #
1773     if "IndexOfOptimum" in _SSC or \
1774        "CurrentOptimum" in _SSC or \
1775        "SimulatedObservationAtCurrentOptimum" in _SSC:
1776         IndexMin = numpy.argmin( _SSV["CostFunctionJ"][_nPS:] ) + _nPS
1777     if "IndexOfOptimum" in _SSC:
1778         _SSV["IndexOfOptimum"].append( IndexMin )
1779     if "CurrentOptimum" in _SSC:
1780         _SSV["CurrentOptimum"].append( _SSV["CurrentState"][IndexMin] )
1781     if "SimulatedObservationAtCurrentOptimum" in _SSC:
1782         _SSV["SimulatedObservationAtCurrentOptimum"].append( _SSV["SimulatedObservationAtCurrentState"][IndexMin] )
1783     #
1784     if _fRt:
1785         return _SSV
1786     else:
1787         if _QM in ["QR"]: # Pour le QuantileRegression
1788             return _HX
1789         else:
1790             return J
1791
1792 # ==============================================================================
1793 if __name__ == "__main__":
1794     print('\n AUTODIAGNOSTIC \n')