source: trunk/CrossPare/src/de/ugoe/cs/cpdp/execution/AbstractCrossProjectExperiment.java @ 123

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12//   See the License for the specific language governing permissions and
13//   limitations under the License.
14
15package de.ugoe.cs.cpdp.execution;
16
17import java.io.File;
18import java.util.Collections;
19import java.util.LinkedList;
20import java.util.List;
21import java.util.logging.Level;
22
23import org.apache.commons.collections4.list.SetUniqueList;
24
25import de.ugoe.cs.cpdp.ExperimentConfiguration;
26import de.ugoe.cs.cpdp.dataprocessing.IProcessesingStrategy;
27import de.ugoe.cs.cpdp.dataprocessing.ISetWiseProcessingStrategy;
28import de.ugoe.cs.cpdp.dataselection.IPointWiseDataselectionStrategy;
29import de.ugoe.cs.cpdp.dataselection.ISetWiseDataselectionStrategy;
30import de.ugoe.cs.cpdp.eval.IEvaluationStrategy;
31import de.ugoe.cs.cpdp.eval.IResultStorage;
32import de.ugoe.cs.cpdp.loader.IVersionLoader;
33import de.ugoe.cs.cpdp.training.ISetWiseTestdataAwareTrainingStrategy;
34import de.ugoe.cs.cpdp.training.ISetWiseTrainingStrategy;
35import de.ugoe.cs.cpdp.training.ITestAwareTrainingStrategy;
36import de.ugoe.cs.cpdp.training.ITrainer;
37import de.ugoe.cs.cpdp.training.ITrainingStrategy;
38import de.ugoe.cs.cpdp.training.IWekaCompatibleTrainer;
39import de.ugoe.cs.cpdp.versions.IVersionFilter;
40import de.ugoe.cs.cpdp.versions.SoftwareVersion;
41import de.ugoe.cs.util.console.Console;
42import weka.core.Instances;
43
44/**
45 * Class responsible for executing an experiment according to an {@link ExperimentConfiguration}.
46 * The steps of an experiment are as follows:
47 * <ul>
48 * <li>load the data from the provided data path</li>
49 * <li>filter the data sets according to the provided version filters</li>
50 * <li>execute the following steps for each data sets as test data that is not ignored through the
51 * test version filter:
52 * <ul>
53 * <li>filter the data sets to setup the candidate training data:
54 * <ul>
55 * <li>remove all data sets from the same project</li>
56 * <li>filter all data sets according to the training data filter
57 * </ul>
58 * </li>
59 * <li>apply the setwise preprocessors</li>
60 * <li>apply the setwise data selection algorithms</li>
61 * <li>apply the setwise postprocessors</li>
62 * <li>train the setwise training classifiers</li>
63 * <li>unify all remaining training data into one data set</li>
64 * <li>apply the preprocessors</li>
65 * <li>apply the pointwise data selection algorithms</li>
66 * <li>apply the postprocessors</li>
67 * <li>train the normal classifiers</li>
68 * <li>evaluate the results for all trained classifiers on the training data</li>
69 * </ul>
70 * </li>
71 * </ul>
72 *
73 * Note that this class implements {@link Runnable}, i.e., each experiment can be started in its own
74 * thread.
75 *
76 * @author Steffen Herbold
77 */
78public abstract class AbstractCrossProjectExperiment implements IExecutionStrategy {
79
80    /**
81     * configuration of the experiment
82     */
83    protected final ExperimentConfiguration config;
84
85    /**
86     * Constructor. Creates a new experiment based on a configuration.
87     *
88     * @param config
89     *            configuration of the experiment
90     */
91    public AbstractCrossProjectExperiment(ExperimentConfiguration config) {
92        this.config = config;
93    }
94
95    /**
96     * <p>
97     * Defines which products are allowed for training.
98     * </p>
99     *
100     * @param trainingVersion
101     *            training version
102     * @param testVersion
103     *            test candidate
104     * @return true if test candidate can be used for training
105     */
106    protected abstract boolean isTrainingVersion(SoftwareVersion trainingVersion,
107                                                 SoftwareVersion testVersion);
108
109    /**
110     * Helper method that combines a set of Weka {@link Instances} sets into a single
111     * {@link Instances} set.
112     *
113     * @param traindataSet
114     *            set of {@link Instances} to be combines
115     * @return single {@link Instances} set
116     */
117    public static Instances makeSingleTrainingSet(SetUniqueList<Instances> traindataSet) {
118        Instances traindataFull = null;
119        for (Instances traindata : traindataSet) {
120            if (traindataFull == null) {
121                traindataFull = new Instances(traindata);
122            }
123            else {
124                for (int i = 0; i < traindata.numInstances(); i++) {
125                    traindataFull.add(traindata.instance(i));
126                }
127            }
128        }
129        return traindataFull;
130    }
131
132    /**
133     * Executes the experiment with the steps as described in the class comment.
134     *
135     * @see Runnable#run()
136     */
137    @Override
138    public void run() {
139        final List<SoftwareVersion> versions = new LinkedList<>();
140
141        for (IVersionLoader loader : config.getLoaders()) {
142            versions.addAll(loader.load());
143        }
144
145        for (IVersionFilter filter : config.getVersionFilters()) {
146            filter.apply(versions);
147        }
148        boolean writeHeader = true;
149        int versionCount = 1;
150        int testVersionCount = 0;
151
152        for (SoftwareVersion testVersion : versions) {
153            if (isVersion(testVersion, config.getTestVersionFilters())) {
154                testVersionCount++;
155            }
156        }
157       
158        // sort versions
159        Collections.sort(versions);
160
161        for (SoftwareVersion testVersion : versions) {
162            if (isVersion(testVersion, config.getTestVersionFilters())) {
163                Console.traceln(Level.INFO,
164                                String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: starting",
165                                              config.getExperimentName(), versionCount,
166                                              testVersionCount, testVersion.getVersion()));
167                int numResultsAvailable = resultsAvailable(testVersion);
168                if (numResultsAvailable >= config.getRepetitions()) {
169                    Console.traceln(Level.INFO,
170                                    String.format(
171                                                  "[%s] [%02d/%02d] %s: results already available; skipped",
172                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
173                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion()));
174                    versionCount++;
175                    continue;
176                }
177
178                // Setup testdata and training data
179                Instances testdata = testVersion.getInstances();
180                SetUniqueList<Instances> traindataSet =
181                    SetUniqueList.setUniqueList(new LinkedList<Instances>());
182                for (SoftwareVersion trainingVersion : versions) {
183                    if (isVersion(trainingVersion, config.getTrainingVersionFilters())) {
184                        if (trainingVersion != testVersion) {
185                            if (isTrainingVersion(trainingVersion, testVersion)) {
186                                traindataSet.add(trainingVersion.getInstances());
187                            }
188                        }
189                    }
190                }
191
192                for (ISetWiseProcessingStrategy processor : config.getSetWisePreprocessors()) {
193                    Console.traceln(Level.FINE,
194                                    String.format(
195                                                  "[%s] [%02d/%02d] %s: applying setwise preprocessor %s",
196                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
197                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
198                                                  processor.getClass().getName()));
199                    processor.apply(testdata, traindataSet);
200                }
201                for (ISetWiseDataselectionStrategy dataselector : config.getSetWiseSelectors()) {
202                    Console
203                        .traceln(Level.FINE,
204                                 String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: applying setwise selection %s",
205                                               config.getExperimentName(), versionCount,
206                                               testVersionCount, testVersion.getVersion(),
207                                               dataselector.getClass().getName()));
208                    dataselector.apply(testdata, traindataSet);
209                }
210                for (ISetWiseProcessingStrategy processor : config.getSetWisePostprocessors()) {
211                    Console.traceln(Level.FINE,
212                                    String.format(
213                                                  "[%s] [%02d/%02d] %s: applying setwise postprocessor %s",
214                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
215                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
216                                                  processor.getClass().getName()));
217                    processor.apply(testdata, traindataSet);
218                }
219                for (ISetWiseTrainingStrategy setwiseTrainer : config.getSetWiseTrainers()) {
220                    Console
221                        .traceln(Level.FINE,
222                                 String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: applying setwise trainer %s",
223                                               config.getExperimentName(), versionCount,
224                                               testVersionCount, testVersion.getVersion(),
225                                               setwiseTrainer.getName()));
226                    setwiseTrainer.apply(traindataSet);
227                }
228                for (ISetWiseTestdataAwareTrainingStrategy setwiseTestdataAwareTrainer : config
229                    .getSetWiseTestdataAwareTrainers())
230                {
231                    Console.traceln(Level.FINE,
232                                    String.format(
233                                                  "[%s] [%02d/%02d] %s: applying testdata aware setwise trainer %s",
234                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
235                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
236                                                  setwiseTestdataAwareTrainer.getName()));
237                    setwiseTestdataAwareTrainer.apply(traindataSet, testdata);
238                }
239                Instances traindata = makeSingleTrainingSet(traindataSet);
240                for (IProcessesingStrategy processor : config.getPreProcessors()) {
241                    Console.traceln(Level.FINE,
242                                    String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: applying preprocessor %s",
243                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
244                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
245                                                  processor.getClass().getName()));
246                    processor.apply(testdata, traindata);
247                }
248                for (IPointWiseDataselectionStrategy dataselector : config
249                    .getPointWiseSelectors())
250                {
251                    Console.traceln(Level.FINE,
252                                    String.format(
253                                                  "[%s] [%02d/%02d] %s: applying pointwise selection %s",
254                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
255                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
256                                                  dataselector.getClass().getName()));
257                    traindata = dataselector.apply(testdata, traindata);
258                }
259                for (IProcessesingStrategy processor : config.getPostProcessors()) {
260                    Console.traceln(Level.FINE,
261                                    String.format(
262                                                  "[%s] [%02d/%02d] %s: applying setwise postprocessor %s",
263                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
264                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
265                                                  processor.getClass().getName()));
266                    processor.apply(testdata, traindata);
267                }
268                for (ITrainingStrategy trainer : config.getTrainers()) {
269                    Console.traceln(Level.FINE,
270                                    String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: applying trainer %s",
271                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
272                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
273                                                  trainer.getName()));
274                    trainer.apply(traindata);
275                }
276                for (ITestAwareTrainingStrategy trainer : config.getTestAwareTrainers()) {
277                    Console.traceln(Level.FINE,
278                                    String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: applying trainer %s",
279                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
280                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
281                                                  trainer.getName()));
282                    trainer.apply(testdata, traindata);
283                }
284                File resultsDir = new File(config.getResultsPath());
285                if (!resultsDir.exists()) {
286                    resultsDir.mkdir();
287                }
288                for (IEvaluationStrategy evaluator : config.getEvaluators()) {
289                    Console.traceln(Level.FINE,
290                                    String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: applying evaluator %s",
291                                                  config.getExperimentName(), versionCount,
292                                                  testVersionCount, testVersion.getVersion(),
293                                                  evaluator.getClass().getName()));
294                    List<ITrainer> allTrainers = new LinkedList<>();
295                    for (ISetWiseTrainingStrategy setwiseTrainer : config.getSetWiseTrainers()) {
296                        allTrainers.add(setwiseTrainer);
297                    }
298                    for (ISetWiseTestdataAwareTrainingStrategy setwiseTestdataAwareTrainer : config
299                        .getSetWiseTestdataAwareTrainers())
300                    {
301                        allTrainers.add(setwiseTestdataAwareTrainer);
302                    }
303                    for (ITrainingStrategy trainer : config.getTrainers()) {
304                        allTrainers.add(trainer);
305                    }
306                    for (ITestAwareTrainingStrategy trainer : config.getTestAwareTrainers()) {
307                        allTrainers.add(trainer);
308                    }
309                    if (writeHeader) {
310                        evaluator.setParameter(config.getResultsPath() + "/" +
311                            config.getExperimentName() + ".csv");
312                    }
313                    evaluator.apply(testdata, traindata, allTrainers, writeHeader,
314                                    config.getResultStorages());
315                    writeHeader = false;
316                }
317                Console.traceln(Level.INFO,
318                                String.format("[%s] [%02d/%02d] %s: finished",
319                                              config.getExperimentName(), versionCount,
320                                              testVersionCount, testVersion.getVersion()));
321                versionCount++;
322            }
323        }
324    }
325
326    /**
327     * Helper method that checks if a version passes all filters.
328     *
329     * @param version
330     *            version that is checked
331     * @param filters
332     *            list of the filters
333     * @return true, if the version passes all filters, false otherwise
334     */
335    private boolean isVersion(SoftwareVersion version, List<IVersionFilter> filters) {
336        boolean result = true;
337        for (IVersionFilter filter : filters) {
338            result &= !filter.apply(version);
339        }
340        return result;
341    }
342
343    private int resultsAvailable(SoftwareVersion version) {
344        if (config.getResultStorages().isEmpty()) {
345            return 0;
346        }
347       
348        List<ITrainer> allTrainers = new LinkedList<>();
349        for (ISetWiseTrainingStrategy setwiseTrainer : config.getSetWiseTrainers()) {
350            allTrainers.add(setwiseTrainer);
351        }
352        for (ISetWiseTestdataAwareTrainingStrategy setwiseTestdataAwareTrainer : config
353            .getSetWiseTestdataAwareTrainers())
354        {
355            allTrainers.add(setwiseTestdataAwareTrainer);
356        }
357        for (ITrainingStrategy trainer : config.getTrainers()) {
358            allTrainers.add(trainer);
359        }
360        for (ITestAwareTrainingStrategy trainer : config.getTestAwareTrainers()) {
361            allTrainers.add(trainer);
362        }
363       
364        int available = Integer.MAX_VALUE;
365        for (IResultStorage storage : config.getResultStorages()) {
366            String classifierName = ((IWekaCompatibleTrainer) allTrainers.get(0)).getName();
367            int curAvailable = storage.containsResult(config.getExperimentName(), version.getVersion(), classifierName);
368            if( curAvailable<available ) {
369                available = curAvailable;
370            }
371        }
372        return available;
373    }
374}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.