PCA.cpp

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namespace krotos
{
 
PCA::PCA()
{
    //
}
 
PCA::~PCA()
{
    //
}
 
void PCA::reserve(const std::size_t& n) { data.reserve(n); }
 
void PCA::insert(const std::vector<float>& x)
{
    data.insert(data.end(), x.begin(), x.end());
    rows += 1;
}
 
void PCA::fit(const std::size_t& n_components)
{
    assert(rows > 0);
 
    std::size_t cols = data.size() / rows;
    assert(n_components <= cols);
 
    auto X = Eigen::Map<Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic, Eigen::RowMajor>>(data.data(), rows,
                                                                                               cols); // RowMajor
 
    // centre data
    X = X.rowwise() - X.colwise().mean();
 
    // SVD
    if (rows < n_components)
    {
        Eigen::JacobiSVD<Eigen::MatrixXf> svd(X, Eigen::ComputeFullV);
 
        // PCA
        Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic, Eigen::RowMajor> U =
                (X * svd.matrixV()).leftCols(n_components);
 
        // PCA data in row major format
        principal_components.assign(U.data(), U.data() + U.size());
    }
    else
    {
        Eigen::JacobiSVD<Eigen::MatrixXf> svd(X, Eigen::ComputeThinV);
 
        // PCA
        Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic, Eigen::RowMajor> U =
                (X * svd.matrixV()).leftCols(n_components);
 
        // PCA data in row major format
        principal_components.assign(U.data(), U.data() + U.size());
    }
 
    is_fitted = true;
}
 
std::vector<float> PCA::getPrincipalComponents(const std::size_t& i)
{
    assert(is_fitted);
 
    const std::size_t n_components = principal_components.size() / rows;
    const std::size_t idx = i * n_components;
    std::vector<float> result(principal_components.data() + idx, principal_components.data() + idx + n_components);
    return result;
}
 
void PCA::clear()
{
    data.clear();
    principal_components.clear();
    rows = 0;
    is_fitted = false;
}
 
void PCA::toCSV(const std::string& filename)
{
    std::ofstream f(filename);
    if (f.is_open())
    {
 
        std::size_t cols = data.size() / rows;
        for (std::size_t row = 0; row < rows; ++row)
        {
            for (std::size_t col = 0; col < cols; ++col)
                f << data[row * cols + col] << ",";
            f << std::endl;
        }
    }
    else
    {
        DBG("failed to open csv file");
    }
}
 
} // namespace krotos