source: sasmodels/sasmodels/compare.py @ d5ce7fa

core_shell_microgelsmagnetic_modelticket-1257-vesicle-productticket_1156ticket_1265_superballticket_822_more_unit_tests
Last change on this file since d5ce7fa was 4de14584, checked in by pkienzle, 6 years ago

allow sascomp to use cuda. Refs #1076.

  • Property mode set to 100755
File size: 56.4 KB
Line 
1#!/usr/bin/env python
2# -*- coding: utf-8 -*-
3"""
4Program to compare models using different compute engines.
5
6This program lets you compare results between OpenCL and DLL versions
7of the code and between precision (half, fast, single, double, quad),
8where fast precision is single precision using native functions for
9trig, etc., and may not be completely IEEE 754 compliant.  This lets
10make sure that the model calculations are stable, or if you need to
11tag the model as double precision only.
12
13Run using ./compare.sh (Linux, Mac) or compare.bat (Windows) in the
14sasmodels root to see the command line options.
15
16Note that there is no way within sasmodels to select between an
17OpenCL CPU device and a GPU device, but you can do so by setting the
18PYOPENCL_CTX environment variable ahead of time.  Start a python
19interpreter and enter::
20
21    import pyopencl as cl
22    cl.create_some_context()
23
24This will prompt you to select from the available OpenCL devices
25and tell you which string to use for the PYOPENCL_CTX variable.
26On Windows you will need to remove the quotes.
27"""
28
29from __future__ import print_function
30
31import sys
32import os
33import math
34import datetime
35import traceback
36import re
37
38import numpy as np  # type: ignore
39
40from . import core
41from . import kerneldll
42from . import kernelcl
43from . import kernelcuda
44from .data import plot_theory, empty_data1D, empty_data2D, load_data
45from .direct_model import DirectModel, get_mesh
46from .generate import FLOAT_RE, set_integration_size
47from .weights import plot_weights
48
49# pylint: disable=unused-import
50try:
51    from typing import Optional, Dict, Any, Callable, Tuple
52except ImportError:
53    pass
54else:
55    from .modelinfo import ModelInfo, Parameter, ParameterSet
56    from .data import Data
57    Calculator = Callable[[float], np.ndarray]
58# pylint: enable=unused-import
59
60USAGE = """
61usage: sascomp model [options...] [key=val]
62
63Generate and compare SAS models.  If a single model is specified it shows
64a plot of that model.  Different models can be compared, or the same model
65with different parameters.  The same model with the same parameters can
66be compared with different calculation engines to see the effects of precision
67on the resultant values.
68
69model or model1,model2 are the names of the models to compare (see below).
70
71Options (* for default):
72
73    === data generation ===
74    -data="path" uses q, dq from the data file
75    -noise=0 sets the measurement error dI/I
76    -res=0 sets the resolution width dQ/Q if calculating with resolution
77    -lowq*/-midq/-highq/-exq use q values up to 0.05, 0.2, 1.0, 10.0
78    -q=min:max alternative specification of qrange
79    -nq=128 sets the number of Q points in the data set
80    -1d*/-2d computes 1d or 2d data
81    -zero indicates that q=0 should be included
82
83    === model parameters ===
84    -preset*/-random[=seed] preset or random parameters
85    -sets=n generates n random datasets with the seed given by -random=seed
86    -pars/-nopars* prints the parameter set or not
87    -default/-demo* use demo vs default parameters
88    -sphere[=150] set up spherical integration over theta/phi using n points
89
90    === calculation options ===
91    -mono*/-poly force monodisperse or allow polydisperse random parameters
92    -cutoff=1e-5* cutoff value for including a point in polydispersity
93    -magnetic/-nonmagnetic* suppress magnetism
94    -accuracy=Low accuracy of the resolution calculation Low, Mid, High, Xhigh
95    -neval=1 sets the number of evals for more accurate timing
96    -ngauss=0 overrides the number of points in the 1-D gaussian quadrature
97
98    === precision options ===
99    -engine=default uses the default calcution precision
100    -single/-double/-half/-fast sets an OpenCL calculation engine
101    -single!/-double!/-quad! sets an OpenMP calculation engine
102
103    === plotting ===
104    -plot*/-noplot plots or suppress the plot of the model
105    -linear/-log*/-q4 intensity scaling on plots
106    -hist/-nohist* plot histogram of relative error
107    -abs/-rel* plot relative or absolute error
108    -title="note" adds note to the plot title, after the model name
109    -weights shows weights plots for the polydisperse parameters
110    -profile shows the sld profile if the model has a plottable sld profile
111
112    === output options ===
113    -edit starts the parameter explorer
114    -help/-html shows the model docs instead of running the model
115
116    === environment variables ===
117    -DSAS_MODELPATH=path sets directory containing custom models
118    -DSAS_OPENCL=vendor:device|cuda:device|none sets the target GPU device
119    -DXDG_CACHE_HOME=~/.cache sets the pyopencl cache root (linux only)
120    -DSAS_COMPILER=tinycc|msvc|mingw|unix sets the DLL compiler
121    -DSAS_OPENMP=1 turns on OpenMP for the DLLs
122    -DSAS_DLL_PATH=path sets the path to the compiled modules
123
124The interpretation of quad precision depends on architecture, and may
125vary from 64-bit to 128-bit, with 80-bit floats being common (1e-19 precision).
126On unix and mac you may need single quotes around the DLL computation
127engines, such as -engine='single!,double!' since !, is treated as a history
128expansion request in the shell.
129
130Key=value pairs allow you to set specific values for the model parameters.
131Key=value1,value2 to compare different values of the same parameter. The
132value can be an expression including other parameters.
133
134Items later on the command line override those that appear earlier.
135
136Examples:
137
138    # compare single and double precision calculation for a barbell
139    sascomp barbell -engine=single,double
140
141    # generate 10 random lorentz models, with seed=27
142    sascomp lorentz -sets=10 -seed=27
143
144    # compare ellipsoid with R = R_polar = R_equatorial to sphere of radius R
145    sascomp sphere,ellipsoid radius_polar=radius radius_equatorial=radius
146
147    # model timing test requires multiple evals to perform the estimate
148    sascomp pringle -engine=single,double -timing=100,100 -noplot
149"""
150
151# Update docs with command line usage string.   This is separate from the usual
152# doc string so that we can display it at run time if there is an error.
153# lin
154__doc__ = (__doc__  # pylint: disable=redefined-builtin
155           + """
156Program description
157-------------------
158
159""" + USAGE)
160
161kerneldll.ALLOW_SINGLE_PRECISION_DLLS = True
162
163def build_math_context():
164    # type: () -> Dict[str, Callable]
165    """build dictionary of functions from math module"""
166    return dict((k, getattr(math, k))
167                for k in dir(math) if not k.startswith('_'))
168
169#: list of math functions for use in evaluating parameters
170MATH = build_math_context()
171
172# CRUFT python 2.6
173if not hasattr(datetime.timedelta, 'total_seconds'):
174    def delay(dt):
175        """Return number date-time delta as number seconds"""
176        return dt.days * 86400 + dt.seconds + 1e-6 * dt.microseconds
177else:
178    def delay(dt):
179        """Return number date-time delta as number seconds"""
180        return dt.total_seconds()
181
182
183class push_seed(object):
184    """
185    Set the seed value for the random number generator.
186
187    When used in a with statement, the random number generator state is
188    restored after the with statement is complete.
189
190    :Parameters:
191
192    *seed* : int or array_like, optional
193        Seed for RandomState
194
195    :Example:
196
197    Seed can be used directly to set the seed::
198
199        >>> from numpy.random import randint
200        >>> push_seed(24)
201        <...push_seed object at...>
202        >>> print(randint(0,1000000,3))
203        [242082    899 211136]
204
205    Seed can also be used in a with statement, which sets the random
206    number generator state for the enclosed computations and restores
207    it to the previous state on completion::
208
209        >>> with push_seed(24):
210        ...    print(randint(0,1000000,3))
211        [242082    899 211136]
212
213    Using nested contexts, we can demonstrate that state is indeed
214    restored after the block completes::
215
216        >>> with push_seed(24):
217        ...    print(randint(0,1000000))
218        ...    with push_seed(24):
219        ...        print(randint(0,1000000,3))
220        ...    print(randint(0,1000000))
221        242082
222        [242082    899 211136]
223        899
224
225    The restore step is protected against exceptions in the block::
226
227        >>> with push_seed(24):
228        ...    print(randint(0,1000000))
229        ...    try:
230        ...        with push_seed(24):
231        ...            print(randint(0,1000000,3))
232        ...            raise Exception()
233        ...    except Exception:
234        ...        print("Exception raised")
235        ...    print(randint(0,1000000))
236        242082
237        [242082    899 211136]
238        Exception raised
239        899
240    """
241    def __init__(self, seed=None):
242        # type: (Optional[int]) -> None
243        self._state = np.random.get_state()
244        np.random.seed(seed)
245
246    def __enter__(self):
247        # type: () -> None
248        pass
249
250    def __exit__(self, exc_type, exc_value, trace):
251        # type: (Any, BaseException, Any) -> None
252        np.random.set_state(self._state)
253
254def tic():
255    # type: () -> Callable[[], float]
256    """
257    Timer function.
258
259    Use "toc=tic()" to start the clock and "toc()" to measure
260    a time interval.
261    """
262    then = datetime.datetime.now()
263    return lambda: delay(datetime.datetime.now() - then)
264
265
266def set_beam_stop(data, radius, outer=None):
267    # type: (Data, float, float) -> None
268    """
269    Add a beam stop of the given *radius*.  If *outer*, make an annulus.
270    """
271    if hasattr(data, 'qx_data'):
272        q = np.sqrt(data.qx_data**2 + data.qy_data**2)
273        data.mask = (q < radius)
274        if outer is not None:
275            data.mask |= (q >= outer)
276    else:
277        data.mask = (data.x < radius)
278        if outer is not None:
279            data.mask |= (data.x >= outer)
280
281
282def parameter_range(p, v):
283    # type: (str, float) -> Tuple[float, float]
284    """
285    Choose a parameter range based on parameter name and initial value.
286    """
287    # process the polydispersity options
288    if p.endswith('_pd_n'):
289        return 0., 100.
290    elif p.endswith('_pd_nsigma'):
291        return 0., 5.
292    elif p.endswith('_pd_type'):
293        raise ValueError("Cannot return a range for a string value")
294    elif any(s in p for s in ('theta', 'phi', 'psi')):
295        # orientation in [-180,180], orientation pd in [0,45]
296        if p.endswith('_pd'):
297            return 0., 180.
298        else:
299            return -180., 180.
300    elif p.endswith('_pd'):
301        return 0., 1.
302    elif 'sld' in p:
303        return -0.5, 10.
304    elif p == 'background':
305        return 0., 10.
306    elif p == 'scale':
307        return 0., 1.e3
308    elif v < 0.:
309        return 2.*v, -2.*v
310    else:
311        return 0., (2.*v if v > 0. else 1.)
312
313
314def _randomize_one(model_info, name, value):
315    # type: (ModelInfo, str, float) -> float
316    # type: (ModelInfo, str, str) -> str
317    """
318    Randomize a single parameter.
319    """
320    # Set the amount of polydispersity/angular dispersion, but by default pd_n
321    # is zero so there is no polydispersity.  This allows us to turn on/off
322    # pd by setting pd_n, and still have randomly generated values
323    if name.endswith('_pd'):
324        par = model_info.parameters[name[:-3]]
325        if par.type == 'orientation':
326            # Let oriention variation peak around 13 degrees; 95% < 42 degrees
327            return 180*np.random.beta(2.5, 20)
328        else:
329            # Let polydispersity peak around 15%; 95% < 0.4; max=100%
330            return np.random.beta(1.5, 7)
331
332    # pd is selected globally rather than per parameter, so set to 0 for no pd
333    # In particular, when multiple pd dimensions, want to decrease the number
334    # of points per dimension for faster computation
335    if name.endswith('_pd_n'):
336        return 0
337
338    # Don't mess with distribution type for now
339    if name.endswith('_pd_type'):
340        return 'gaussian'
341
342    # type-dependent value of number of sigmas; for gaussian use 3.
343    if name.endswith('_pd_nsigma'):
344        return 3.
345
346    # background in the range [0.01, 1]
347    if name == 'background':
348        return 10**np.random.uniform(-2, 0)
349
350    # scale defaults to 0.1% to 30% volume fraction
351    if name == 'scale':
352        return 10**np.random.uniform(-3, -0.5)
353
354    # If it is a list of choices, pick one at random with equal probability
355    # In practice, the model specific random generator will override.
356    par = model_info.parameters[name]
357    if len(par.limits) > 2:  # choice list
358        return np.random.randint(len(par.limits))
359
360    # If it is a fixed range, pick from it with equal probability.
361    # For logarithmic ranges, the model will have to override.
362    if np.isfinite(par.limits).all():
363        return np.random.uniform(*par.limits)
364
365    # If the paramter is marked as an sld use the range of neutron slds
366    # TODO: ought to randomly contrast match a pair of SLDs
367    if par.type == 'sld':
368        return np.random.uniform(-0.5, 12)
369
370    # Limit magnetic SLDs to a smaller range, from zero to iron=5/A^2
371    if par.name.endswith('_M0'):
372        return np.random.uniform(0, 5)
373
374    # Guess at the random length/radius/thickness.  In practice, all models
375    # are going to set their own reasonable ranges.
376    if par.type == 'volume':
377        if ('length' in par.name or
378                'radius' in par.name or
379                'thick' in par.name):
380            return 10**np.random.uniform(2, 4)
381
382    # In the absence of any other info, select a value in [0, 2v], or
383    # [-2|v|, 2|v|] if v is negative, or [0, 1] if v is zero.  Mostly the
384    # model random parameter generators will override this default.
385    low, high = parameter_range(par.name, value)
386    limits = (max(par.limits[0], low), min(par.limits[1], high))
387    return np.random.uniform(*limits)
388
389def _random_pd(model_info, pars):
390    # type: (ModelInfo, Dict[str, float]) -> None
391    """
392    Generate a random dispersity distribution for the model.
393
394    1% no shape dispersity
395    85% single shape parameter
396    13% two shape parameters
397    1% three shape parameters
398
399    If oriented, then put dispersity in theta, add phi and psi dispersity
400    with 10% probability for each.
401    """
402    pd = [p for p in model_info.parameters.kernel_parameters if p.polydisperse]
403    pd_volume = []
404    pd_oriented = []
405    for p in pd:
406        if p.type == 'orientation':
407            pd_oriented.append(p.name)
408        elif p.length_control is not None:
409            n = int(pars.get(p.length_control, 1) + 0.5)
410            pd_volume.extend(p.name+str(k+1) for k in range(n))
411        elif p.length > 1:
412            pd_volume.extend(p.name+str(k+1) for k in range(p.length))
413        else:
414            pd_volume.append(p.name)
415    u = np.random.rand()
416    n = len(pd_volume)
417    if u < 0.01 or n < 1:
418        pass  # 1% chance of no polydispersity
419    elif u < 0.86 or n < 2:
420        pars[np.random.choice(pd_volume)+"_pd_n"] = 35
421    elif u < 0.99 or n < 3:
422        choices = np.random.choice(len(pd_volume), size=2)
423        pars[pd_volume[choices[0]]+"_pd_n"] = 25
424        pars[pd_volume[choices[1]]+"_pd_n"] = 10
425    else:
426        choices = np.random.choice(len(pd_volume), size=3)
427        pars[pd_volume[choices[0]]+"_pd_n"] = 25
428        pars[pd_volume[choices[1]]+"_pd_n"] = 10
429        pars[pd_volume[choices[2]]+"_pd_n"] = 5
430    if pd_oriented:
431        pars['theta_pd_n'] = 20
432        if np.random.rand() < 0.1:
433            pars['phi_pd_n'] = 5
434        if np.random.rand() < 0.1:
435            if any(p.name == 'psi' for p in model_info.parameters.kernel_parameters):
436                #print("generating psi_pd_n")
437                pars['psi_pd_n'] = 5
438
439    ## Show selected polydispersity
440    #for name, value in pars.items():
441    #    if name.endswith('_pd_n') and value > 0:
442    #        print(name, value, pars.get(name[:-5], 0), pars.get(name[:-2], 0))
443
444
445def randomize_pars(model_info, pars):
446    # type: (ModelInfo, ParameterSet) -> ParameterSet
447    """
448    Generate random values for all of the parameters.
449
450    Valid ranges for the random number generator are guessed from the name of
451    the parameter; this will not account for constraints such as cap radius
452    greater than cylinder radius in the capped_cylinder model, so
453    :func:`constrain_pars` needs to be called afterward..
454    """
455    # Note: the sort guarantees order of calls to random number generator
456    random_pars = dict((p, _randomize_one(model_info, p, v))
457                       for p, v in sorted(pars.items()))
458    if model_info.random is not None:
459        random_pars.update(model_info.random())
460    _random_pd(model_info, random_pars)
461    return random_pars
462
463
464def limit_dimensions(model_info, pars, maxdim):
465    # type: (ModelInfo, ParameterSet, float) -> None
466    """
467    Limit parameters of units of Ang to maxdim.
468    """
469    for p in model_info.parameters.call_parameters:
470        value = pars[p.name]
471        if p.units == 'Ang' and value > maxdim:
472            pars[p.name] = maxdim*10**np.random.uniform(-3, 0)
473
474def constrain_pars(model_info, pars):
475    # type: (ModelInfo, ParameterSet) -> None
476    """
477    Restrict parameters to valid values.
478
479    This includes model specific code for models such as capped_cylinder
480    which need to support within model constraints (cap radius more than
481    cylinder radius in this case).
482
483    Warning: this updates the *pars* dictionary in place.
484    """
485    # TODO: move the model specific code to the individual models
486    name = model_info.id
487    # if it is a product model, then just look at the form factor since
488    # none of the structure factors need any constraints.
489    if '*' in name:
490        name = name.split('*')[0]
491
492    # Suppress magnetism for python models (not yet implemented)
493    if callable(model_info.Iq):
494        pars.update(suppress_magnetism(pars))
495
496    if name == 'barbell':
497        if pars['radius_bell'] < pars['radius']:
498            pars['radius'], pars['radius_bell'] = pars['radius_bell'], pars['radius']
499
500    elif name == 'capped_cylinder':
501        if pars['radius_cap'] < pars['radius']:
502            pars['radius'], pars['radius_cap'] = pars['radius_cap'], pars['radius']
503
504    elif name == 'guinier':
505        # Limit guinier to an Rg such that Iq > 1e-30 (single precision cutoff)
506        # I(q) = A e^-(Rg^2 q^2/3) > e^-(30 ln 10)
507        # => ln A - (Rg^2 q^2/3) > -30 ln 10
508        # => Rg^2 q^2/3 < 30 ln 10 + ln A
509        # => Rg < sqrt(90 ln 10 + 3 ln A)/q
510        #q_max = 0.2  # mid q maximum
511        q_max = 1.0  # high q maximum
512        rg_max = np.sqrt(90*np.log(10) + 3*np.log(pars['scale']))/q_max
513        pars['rg'] = min(pars['rg'], rg_max)
514
515    elif name == 'pearl_necklace':
516        if pars['radius'] < pars['thick_string']:
517            pars['radius'], pars['thick_string'] = pars['thick_string'], pars['radius']
518
519    elif name == 'rpa':
520        # Make sure phi sums to 1.0
521        if pars['case_num'] < 2:
522            pars['Phi1'] = 0.
523            pars['Phi2'] = 0.
524        elif pars['case_num'] < 5:
525            pars['Phi1'] = 0.
526        total = sum(pars['Phi'+c] for c in '1234')
527        for c in '1234':
528            pars['Phi'+c] /= total
529
530def parlist(model_info, pars, is2d):
531    # type: (ModelInfo, ParameterSet, bool) -> str
532    """
533    Format the parameter list for printing.
534    """
535    is2d = True
536    lines = []
537    parameters = model_info.parameters
538    magnetic = False
539    magnetic_pars = []
540    for p in parameters.user_parameters(pars, is2d):
541        if any(p.id.endswith(x) for x in ('_M0', '_mtheta', '_mphi')):
542            continue
543        if p.id.startswith('up:'):
544            magnetic_pars.append("%s=%s"%(p.id, pars.get(p.id, p.default)))
545            continue
546        fields = dict(
547            value=pars.get(p.id, p.default),
548            pd=pars.get(p.id+"_pd", 0.),
549            n=int(pars.get(p.id+"_pd_n", 0)),
550            nsigma=pars.get(p.id+"_pd_nsgima", 3.),
551            pdtype=pars.get(p.id+"_pd_type", 'gaussian'),
552            relative_pd=p.relative_pd,
553            M0=pars.get(p.id+'_M0', 0.),
554            mphi=pars.get(p.id+'_mphi', 0.),
555            mtheta=pars.get(p.id+'_mtheta', 0.),
556        )
557        lines.append(_format_par(p.name, **fields))
558        magnetic = magnetic or fields['M0'] != 0.
559    if magnetic and magnetic_pars:
560        lines.append(" ".join(magnetic_pars))
561    return "\n".join(lines)
562
563    #return "\n".join("%s: %s"%(p, v) for p, v in sorted(pars.items()))
564
565def _format_par(name, value=0., pd=0., n=0, nsigma=3., pdtype='gaussian',
566                relative_pd=False, M0=0., mphi=0., mtheta=0.):
567    # type: (str, float, float, int, float, str) -> str
568    line = "%s: %g"%(name, value)
569    if pd != 0.  and n != 0:
570        if relative_pd:
571            pd *= value
572        line += " +/- %g  (%d points in [-%g,%g] sigma %s)"\
573                % (pd, n, nsigma, nsigma, pdtype)
574    if M0 != 0.:
575        line += "  M0:%.3f  mtheta:%.1f  mphi:%.1f" % (M0, mtheta, mphi)
576    return line
577
578def suppress_pd(pars, suppress=True):
579    # type: (ParameterSet) -> ParameterSet
580    """
581    If suppress is True complete eliminate polydispersity of the model to test
582    models more quickly.  If suppress is False, make sure at least one
583    parameter is polydisperse, setting the first polydispersity parameter to
584    15% if no polydispersity is given (with no explicit demo parameters given
585    in the model, there will be no default polydispersity).
586    """
587    pars = pars.copy()
588    #print("pars=", pars)
589    if suppress:
590        for p in pars:
591            if p.endswith("_pd_n"):
592                pars[p] = 0
593    else:
594        any_pd = False
595        first_pd = None
596        for p in pars:
597            if p.endswith("_pd_n"):
598                pd = pars.get(p[:-2], 0.)
599                any_pd |= (pars[p] != 0 and pd != 0.)
600                if first_pd is None:
601                    first_pd = p
602        if not any_pd and first_pd is not None:
603            if pars[first_pd] == 0:
604                pars[first_pd] = 35
605            if first_pd[:-2] not in pars or pars[first_pd[:-2]] == 0:
606                pars[first_pd[:-2]] = 0.15
607    return pars
608
609def suppress_magnetism(pars, suppress=True):
610    # type: (ParameterSet) -> ParameterSet
611    """
612    If suppress is True complete eliminate magnetism of the model to test
613    models more quickly.  If suppress is False, make sure at least one sld
614    parameter is magnetic, setting the first parameter to have a strong
615    magnetic sld (8/A^2) at 60 degrees (with no explicit demo parameters given
616    in the model, there will be no default magnetism).
617    """
618    pars = pars.copy()
619    if suppress:
620        for p in pars:
621            if p.endswith("_M0"):
622                pars[p] = 0
623    else:
624        any_mag = False
625        first_mag = None
626        for p in pars:
627            if p.endswith("_M0"):
628                any_mag |= (pars[p] != 0)
629                if first_mag is None:
630                    first_mag = p
631        if not any_mag and first_mag is not None:
632            pars[first_mag] = 8.
633    return pars
634
635
636def time_calculation(calculator, pars, evals=1):
637    # type: (Calculator, ParameterSet, int) -> Tuple[np.ndarray, float]
638    """
639    Compute the average calculation time over N evaluations.
640
641    An additional call is generated without polydispersity in order to
642    initialize the calculation engine, and make the average more stable.
643    """
644    # initialize the code so time is more accurate
645    if evals > 1:
646        calculator(**suppress_pd(pars))
647    toc = tic()
648    # make sure there is at least one eval
649    value = calculator(**pars)
650    for _ in range(evals-1):
651        value = calculator(**pars)
652    average_time = toc()*1000. / evals
653    #print("I(q)",value)
654    return value, average_time
655
656def make_data(opts):
657    # type: (Dict[str, Any], float) -> Tuple[Data, np.ndarray]
658    """
659    Generate an empty dataset, used with the model to set Q points
660    and resolution.
661
662    *opts* contains the options, with 'qmax', 'nq', 'res',
663    'accuracy', 'is2d' and 'view' parsed from the command line.
664    """
665    qmin, qmax, nq, res = opts['qmin'], opts['qmax'], opts['nq'], opts['res']
666    if opts['is2d']:
667        q = np.linspace(-qmax, qmax, nq)  # type: np.ndarray
668        data = empty_data2D(q, resolution=res)
669        data.accuracy = opts['accuracy']
670        set_beam_stop(data, qmin)
671        index = ~data.mask
672    else:
673        if opts['view'] == 'log' and not opts['zero']:
674            q = np.logspace(math.log10(qmin), math.log10(qmax), nq)
675        else:
676            q = np.linspace(qmin, qmax, nq)
677        if opts['zero']:
678            q = np.hstack((0, q))
679        # TODO: provide command line control of lambda and Delta lambda/lambda
680        #L, dLoL = 5, 0.14/np.sqrt(6)  # wavelength and 14% triangular FWHM
681        L, dLoL = 0, 0
682        data = empty_data1D(q, resolution=res, L=L, dL=L*dLoL)
683        index = slice(None, None)
684    return data, index
685
686DTYPE_MAP = {
687    'half': '16',
688    'fast': 'fast',
689    'single': '32',
690    'double': '64',
691    'quad': '128',
692    'f16': '16',
693    'f32': '32',
694    'f64': '64',
695    'float16': '16',
696    'float32': '32',
697    'float64': '64',
698    'float128': '128',
699    'longdouble': '128',
700}
701def eval_opencl(model_info, data, dtype='single', cutoff=0.):
702    # type: (ModelInfo, Data, str, float) -> Calculator
703    """
704    Return a model calculator using the OpenCL calculation engine.
705    """
706
707def eval_ctypes(model_info, data, dtype='double', cutoff=0.):
708    # type: (ModelInfo, Data, str, float) -> Calculator
709    """
710    Return a model calculator using the DLL calculation engine.
711    """
712    model = core.build_model(model_info, dtype=dtype, platform="dll")
713    calculator = DirectModel(data, model, cutoff=cutoff)
714    calculator.engine = "OMP%s"%DTYPE_MAP[str(model.dtype)]
715    return calculator
716
717def make_engine(model_info, data, dtype, cutoff, ngauss=0):
718    # type: (ModelInfo, Data, str, float) -> Calculator
719    """
720    Generate the appropriate calculation engine for the given datatype.
721
722    Datatypes with '!' appended are evaluated using external C DLLs rather
723    than OpenCL.
724    """
725    if ngauss:
726        set_integration_size(model_info, ngauss)
727
728    if (dtype != "default" and not dtype.endswith('!') 
729            and not (kernelcl.use_opencl() or kernelcuda.use_cuda())):
730        raise RuntimeError("OpenCL not available " + kernelcl.OPENCL_ERROR)
731
732    model = core.build_model(model_info, dtype=dtype, platform="ocl")
733    calculator = DirectModel(data, model, cutoff=cutoff)
734    engine_type = calculator._model.__class__.__name__.replace('Model', '').upper()
735    bits = calculator._model.dtype.itemsize*8
736    precision = "fast" if getattr(calculator._model, 'fast', False) else str(bits)
737    calculator.engine = "%s[%s]" % (engine_type, precision)
738    return calculator
739
740def _show_invalid(data, theory):
741    # type: (Data, np.ma.ndarray) -> None
742    """
743    Display a list of the non-finite values in theory.
744    """
745    if not theory.mask.any():
746        return
747
748    if hasattr(data, 'x'):
749        bad = zip(data.x[theory.mask], theory[theory.mask])
750        print("   *** ", ", ".join("I(%g)=%g"%(x, y) for x, y in bad))
751
752
753def compare(opts, limits=None, maxdim=np.inf):
754    # type: (Dict[str, Any], Optional[Tuple[float, float]]) -> Tuple[float, float]
755    """
756    Preform a comparison using options from the command line.
757
758    *limits* are the limits on the values to use, either to set the y-axis
759    for 1D or to set the colormap scale for 2D.  If None, then they are
760    inferred from the data and returned. When exploring using Bumps,
761    the limits are set when the model is initially called, and maintained
762    as the values are adjusted, making it easier to see the effects of the
763    parameters.
764
765    *maxdim* is the maximum value for any parameter with units of Angstrom.
766    """
767    for k in range(opts['sets']):
768        if k > 0:
769            # print a separate seed for each dataset for better reproducibility
770            new_seed = np.random.randint(1000000)
771            print("=== Set %d uses -random=%i ==="%(k+1, new_seed))
772            np.random.seed(new_seed)
773        opts['pars'] = parse_pars(opts, maxdim=maxdim)
774        if opts['pars'] is None:
775            return
776        result = run_models(opts, verbose=True)
777        if opts['plot']:
778            if opts['is2d'] and k > 0:
779                import matplotlib.pyplot as plt
780                plt.figure()
781            limits = plot_models(opts, result, limits=limits, setnum=k)
782        if opts['show_weights']:
783            base, _ = opts['engines']
784            base_pars, _ = opts['pars']
785            model_info = base._kernel.info
786            dim = base._kernel.dim
787            plot_weights(model_info, get_mesh(model_info, base_pars, dim=dim))
788        if opts['show_profile']:
789            import pylab
790            base, comp = opts['engines']
791            base_pars, comp_pars = opts['pars']
792            have_base = base._kernel.info.profile is not None
793            have_comp = (
794                comp is not None
795                and comp._kernel.info.profile is not None
796                and base_pars != comp_pars
797            )
798            if have_base or have_comp:
799                pylab.figure()
800            if have_base:
801                plot_profile(base._kernel.info, **base_pars)
802            if have_comp:
803                plot_profile(comp._kernel.info, label='comp', **comp_pars)
804                pylab.legend()
805    if opts['plot']:
806        import matplotlib.pyplot as plt
807        plt.show()
808    return limits
809
810def plot_profile(model_info, label='base', **args):
811    # type: (ModelInfo, List[Tuple[float, np.ndarray, np.ndarray]]) -> None
812    """
813    Plot the profile returned by the model profile method.
814
815    *model_info* defines model parameters, etc.
816
817    *mesh* is a list of tuples containing (*value*, *dispersity*, *weights*)
818    for each parameter, where (*dispersity*, *weights*) pairs are the
819    distributions to be plotted.
820    """
821    import pylab
822
823    args = dict((k, v) for k, v in args.items()
824                if "_pd" not in k
825                   and ":" not in k
826                   and k not in ("background", "scale", "theta", "phi", "psi"))
827    args = args.copy()
828
829    args.pop('scale', 1.)
830    args.pop('background', 0.)
831    z, rho = model_info.profile(**args)
832    #pylab.interactive(True)
833    pylab.plot(z, rho, '-', label=label)
834    pylab.grid(True)
835    #pylab.show()
836
837
838
839def run_models(opts, verbose=False):
840    # type: (Dict[str, Any]) -> Dict[str, Any]
841    """
842    Process a parameter set, return calculation results and times.
843    """
844
845    base, comp = opts['engines']
846    base_n, comp_n = opts['count']
847    base_pars, comp_pars = opts['pars']
848    base_data, comp_data = opts['data']
849
850    comparison = comp is not None
851
852    base_time = comp_time = None
853    base_value = comp_value = resid = relerr = None
854
855    # Base calculation
856    try:
857        base_raw, base_time = time_calculation(base, base_pars, base_n)
858        base_value = np.ma.masked_invalid(base_raw)
859        if verbose:
860            print("%s t=%.2f ms, intensity=%.0f"
861                  % (base.engine, base_time, base_value.sum()))
862        _show_invalid(base_data, base_value)
863    except ImportError:
864        traceback.print_exc()
865
866    # Comparison calculation
867    if comparison:
868        try:
869            comp_raw, comp_time = time_calculation(comp, comp_pars, comp_n)
870            comp_value = np.ma.masked_invalid(comp_raw)
871            if verbose:
872                print("%s t=%.2f ms, intensity=%.0f"
873                      % (comp.engine, comp_time, comp_value.sum()))
874            _show_invalid(base_data, comp_value)
875        except ImportError:
876            traceback.print_exc()
877
878    # Compare, but only if computing both forms
879    if comparison:
880        resid = (base_value - comp_value)
881        relerr = resid/np.where(comp_value != 0., abs(comp_value), 1.0)
882        if verbose:
883            _print_stats("|%s-%s|"
884                         % (base.engine, comp.engine) + (" "*(3+len(comp.engine))),
885                         resid)
886            _print_stats("|(%s-%s)/%s|"
887                         % (base.engine, comp.engine, comp.engine),
888                         relerr)
889
890    return dict(base_value=base_value, comp_value=comp_value,
891                base_time=base_time, comp_time=comp_time,
892                resid=resid, relerr=relerr)
893
894
895def _print_stats(label, err):
896    # type: (str, np.ma.ndarray) -> None
897    # work with trimmed data, not the full set
898    sorted_err = np.sort(abs(err.compressed()))
899    if len(sorted_err) == 0:
900        print(label + "  no valid values")
901        return
902
903    p50 = int((len(sorted_err)-1)*0.50)
904    p98 = int((len(sorted_err)-1)*0.98)
905    data = [
906        "max:%.3e"%sorted_err[-1],
907        "median:%.3e"%sorted_err[p50],
908        "98%%:%.3e"%sorted_err[p98],
909        "rms:%.3e"%np.sqrt(np.mean(sorted_err**2)),
910        "zero-offset:%+.3e"%np.mean(sorted_err),
911        ]
912    print(label+"  "+"  ".join(data))
913
914
915def plot_models(opts, result, limits=None, setnum=0):
916    # type: (Dict[str, Any], Dict[str, Any], Optional[Tuple[float, float]]) -> Tuple[float, float]
917    """
918    Plot the results from :func:`run_model`.
919    """
920    import matplotlib.pyplot as plt
921
922    base_value, comp_value = result['base_value'], result['comp_value']
923    base_time, comp_time = result['base_time'], result['comp_time']
924    resid, relerr = result['resid'], result['relerr']
925
926    have_base, have_comp = (base_value is not None), (comp_value is not None)
927    base, comp = opts['engines']
928    base_data, comp_data = opts['data']
929    use_data = (opts['datafile'] is not None) and (have_base ^ have_comp)
930
931    # Plot if requested
932    view = opts['view']
933    #view = 'log'
934    if limits is None:
935        vmin, vmax = np.inf, -np.inf
936        if have_base:
937            vmin = min(vmin, base_value.min())
938            vmax = max(vmax, base_value.max())
939        if have_comp:
940            vmin = min(vmin, comp_value.min())
941            vmax = max(vmax, comp_value.max())
942        limits = vmin, vmax
943
944    if have_base:
945        if have_comp:
946            plt.subplot(131)
947        plot_theory(base_data, base_value, view=view, use_data=use_data, limits=limits)
948        plt.title("%s t=%.2f ms"%(base.engine, base_time))
949        #cbar_title = "log I"
950    if have_comp:
951        if have_base:
952            plt.subplot(132)
953        if not opts['is2d'] and have_base:
954            plot_theory(comp_data, base_value, view=view, use_data=use_data, limits=limits)
955        plot_theory(comp_data, comp_value, view=view, use_data=use_data, limits=limits)
956        plt.title("%s t=%.2f ms"%(comp.engine, comp_time))
957        #cbar_title = "log I"
958    if have_base and have_comp:
959        plt.subplot(133)
960        if not opts['rel_err']:
961            err, errstr, errview = resid, "abs err", "linear"
962        else:
963            err, errstr, errview = abs(relerr), "rel err", "log"
964            if (err == 0.).all():
965                errview = 'linear'
966        if 0:  # 95% cutoff
967            sorted_err = np.sort(err.flatten())
968            cutoff = sorted_err[int(sorted_err.size*0.95)]
969            err[err > cutoff] = cutoff
970        #err,errstr = base/comp,"ratio"
971        # Note: base_data only since base and comp have same q values (though
972        # perhaps different resolution), and we are plotting the difference
973        # at each q
974        plot_theory(base_data, None, resid=err, view=errview, use_data=use_data)
975        plt.xscale('log' if view == 'log' and not opts['is2d'] else 'linear')
976        plt.legend(['P%d'%(k+1) for k in range(setnum+1)], loc='best')
977        plt.title("max %s = %.3g"%(errstr, abs(err).max()))
978        #cbar_title = errstr if errview=="linear" else "log "+errstr
979    #if is2D:
980    #    h = plt.colorbar()
981    #    h.ax.set_title(cbar_title)
982    fig = plt.gcf()
983    extra_title = ' '+opts['title'] if opts['title'] else ''
984    fig.suptitle(":".join(opts['name']) + extra_title)
985
986    if have_base and have_comp and opts['show_hist']:
987        plt.figure()
988        v = relerr
989        v[v == 0] = 0.5*np.min(np.abs(v[v != 0]))
990        plt.hist(np.log10(np.abs(v)), normed=1, bins=50)
991        plt.xlabel('log10(err), err = |(%s - %s) / %s|'
992                   % (base.engine, comp.engine, comp.engine))
993        plt.ylabel('P(err)')
994        plt.title('Distribution of relative error between calculation engines')
995
996    return limits
997
998
999# ===========================================================================
1000#
1001
1002# Set of command line options.
1003# Normal options such as -plot/-noplot are specified as 'name'.
1004# For options such as -nq=500 which require a value use 'name='.
1005#
1006OPTIONS = [
1007    # Plotting
1008    'plot', 'noplot',
1009    'weights', 'profile',
1010    'linear', 'log', 'q4',
1011    'rel', 'abs',
1012    'hist', 'nohist',
1013    'title=',
1014
1015    # Data generation
1016    'data=', 'noise=', 'res=', 'nq=', 'q=',
1017    'lowq', 'midq', 'highq', 'exq', 'zero',
1018    '2d', '1d',
1019
1020    # Parameter set
1021    'preset', 'random', 'random=', 'sets=',
1022    'demo', 'default',  # TODO: remove demo/default
1023    'nopars', 'pars',
1024    'sphere', 'sphere=', # integrate over a sphere in 2d with n points
1025
1026    # Calculation options
1027    'poly', 'mono', 'cutoff=',
1028    'magnetic', 'nonmagnetic',
1029    'accuracy=', 'ngauss=',
1030    'neval=',  # for timing...
1031
1032    # Precision options
1033    'engine=',
1034    'half', 'fast', 'single', 'double', 'single!', 'double!', 'quad!',
1035
1036    # Output options
1037    'help', 'html', 'edit',
1038    ]
1039
1040NAME_OPTIONS = (lambda: set(k for k in OPTIONS if not k.endswith('=')))()
1041VALUE_OPTIONS = (lambda: [k[:-1] for k in OPTIONS if k.endswith('=')])()
1042
1043
1044def columnize(items, indent="", width=79):
1045    # type: (List[str], str, int) -> str
1046    """
1047    Format a list of strings into columns.
1048
1049    Returns a string with carriage returns ready for printing.
1050    """
1051    column_width = max(len(w) for w in items) + 1
1052    num_columns = (width - len(indent)) // column_width
1053    num_rows = len(items) // num_columns
1054    items = items + [""] * (num_rows * num_columns - len(items))
1055    columns = [items[k*num_rows:(k+1)*num_rows] for k in range(num_columns)]
1056    lines = [" ".join("%-*s"%(column_width, entry) for entry in row)
1057             for row in zip(*columns)]
1058    output = indent + ("\n"+indent).join(lines)
1059    return output
1060
1061
1062def get_pars(model_info, use_demo=False):
1063    # type: (ModelInfo, bool) -> ParameterSet
1064    """
1065    Extract demo parameters from the model definition.
1066    """
1067    # Get the default values for the parameters
1068    pars = {}
1069    for p in model_info.parameters.call_parameters:
1070        parts = [('', p.default)]
1071        if p.polydisperse:
1072            parts.append(('_pd', 0.0))
1073            parts.append(('_pd_n', 0))
1074            parts.append(('_pd_nsigma', 3.0))
1075            parts.append(('_pd_type', "gaussian"))
1076        for ext, val in parts:
1077            if p.length > 1:
1078                dict(("%s%d%s" % (p.id, k, ext), val)
1079                     for k in range(1, p.length+1))
1080            else:
1081                pars[p.id + ext] = val
1082
1083    # Plug in values given in demo
1084    if use_demo and model_info.demo:
1085        pars.update(model_info.demo)
1086    return pars
1087
1088INTEGER_RE = re.compile("^[+-]?[1-9][0-9]*$")
1089def isnumber(s):
1090    # type: (str) -> bool
1091    """Return True if string contains an int or float"""
1092    match = FLOAT_RE.match(s)
1093    isfloat = (match and not s[match.end():])
1094    return isfloat or INTEGER_RE.match(s)
1095
1096# For distinguishing pairs of models for comparison
1097# key-value pair separator =
1098# shell characters  | & ; <> $ % ' " \ # `
1099# model and parameter names _
1100# parameter expressions - + * / . ( )
1101# path characters including tilde expansion and windows drive ~ / :
1102# not sure about brackets [] {}
1103# maybe one of the following @ ? ^ ! ,
1104PAR_SPLIT = ','
1105def parse_opts(argv):
1106    # type: (List[str]) -> Dict[str, Any]
1107    """
1108    Parse command line options.
1109    """
1110    MODELS = core.list_models()
1111    flags = [arg for arg in argv
1112             if arg.startswith('-')]
1113    values = [arg for arg in argv
1114              if not arg.startswith('-') and '=' in arg]
1115    positional_args = [arg for arg in argv
1116                       if not arg.startswith('-') and '=' not in arg]
1117    models = "\n    ".join("%-15s"%v for v in MODELS)
1118    if len(positional_args) == 0:
1119        print(USAGE)
1120        print("\nAvailable models:")
1121        print(columnize(MODELS, indent="  "))
1122        return None
1123
1124    invalid = [o[1:] for o in flags
1125               if not (o[1:] in NAME_OPTIONS
1126                       or any(o.startswith('-%s='%t) for t in VALUE_OPTIONS)
1127                       or o.startswith('-D'))]
1128    if invalid:
1129        print("Invalid options: %s"%(", ".join(invalid)))
1130        return None
1131
1132    name = positional_args[-1]
1133
1134    # pylint: disable=bad-whitespace,C0321
1135    # Interpret the flags
1136    opts = {
1137        'plot'      : True,
1138        'view'      : 'log',
1139        'is2d'      : False,
1140        'qmin'      : None,
1141        'qmax'      : 0.05,
1142        'nq'        : 128,
1143        'res'       : '0.0',
1144        'noise'     : 0.0,
1145        'accuracy'  : 'Low',
1146        'cutoff'    : '0.0',
1147        'seed'      : -1,  # default to preset
1148        'mono'      : True,
1149        # Default to magnetic a magnetic moment is set on the command line
1150        'magnetic'  : False,
1151        'show_pars' : False,
1152        'show_hist' : False,
1153        'rel_err'   : True,
1154        'explore'   : False,
1155        'use_demo'  : True,
1156        'zero'      : False,
1157        'html'      : False,
1158        'title'     : None,
1159        'datafile'  : None,
1160        'sets'      : 0,
1161        'engine'    : 'default',
1162        'count'     : '1',
1163        'show_weights' : False,
1164        'show_profile' : False,
1165        'sphere'    : 0,
1166        'ngauss'    : '0',
1167    }
1168    for arg in flags:
1169        if arg == '-noplot':    opts['plot'] = False
1170        elif arg == '-plot':    opts['plot'] = True
1171        elif arg == '-linear':  opts['view'] = 'linear'
1172        elif arg == '-log':     opts['view'] = 'log'
1173        elif arg == '-q4':      opts['view'] = 'q4'
1174        elif arg == '-1d':      opts['is2d'] = False
1175        elif arg == '-2d':      opts['is2d'] = True
1176        elif arg == '-exq':     opts['qmax'] = 10.0
1177        elif arg == '-highq':   opts['qmax'] = 1.0
1178        elif arg == '-midq':    opts['qmax'] = 0.2
1179        elif arg == '-lowq':    opts['qmax'] = 0.05
1180        elif arg == '-zero':    opts['zero'] = True
1181        elif arg.startswith('-nq='):       opts['nq'] = int(arg[4:])
1182        elif arg.startswith('-q='):
1183            opts['qmin'], opts['qmax'] = [float(v) for v in arg[3:].split(':')]
1184        elif arg.startswith('-res='):      opts['res'] = arg[5:]
1185        elif arg.startswith('-noise='):    opts['noise'] = float(arg[7:])
1186        elif arg.startswith('-sets='):     opts['sets'] = int(arg[6:])
1187        elif arg.startswith('-accuracy='): opts['accuracy'] = arg[10:]
1188        elif arg.startswith('-cutoff='):   opts['cutoff'] = arg[8:]
1189        elif arg.startswith('-title='):    opts['title'] = arg[7:]
1190        elif arg.startswith('-data='):     opts['datafile'] = arg[6:]
1191        elif arg.startswith('-engine='):   opts['engine'] = arg[8:]
1192        elif arg.startswith('-neval='):    opts['count'] = arg[7:]
1193        elif arg.startswith('-ngauss='):   opts['ngauss'] = arg[8:]
1194        elif arg.startswith('-random='):
1195            opts['seed'] = int(arg[8:])
1196            opts['sets'] = 0
1197        elif arg == '-random':
1198            opts['seed'] = np.random.randint(1000000)
1199            opts['sets'] = 0
1200        elif arg.startswith('-sphere'):
1201            opts['sphere'] = int(arg[8:]) if len(arg) > 7 else 150
1202            opts['is2d'] = True
1203        elif arg == '-preset':  opts['seed'] = -1
1204        elif arg == '-mono':    opts['mono'] = True
1205        elif arg == '-poly':    opts['mono'] = False
1206        elif arg == '-magnetic':       opts['magnetic'] = True
1207        elif arg == '-nonmagnetic':    opts['magnetic'] = False
1208        elif arg == '-pars':    opts['show_pars'] = True
1209        elif arg == '-nopars':  opts['show_pars'] = False
1210        elif arg == '-hist':    opts['show_hist'] = True
1211        elif arg == '-nohist':  opts['show_hist'] = False
1212        elif arg == '-rel':     opts['rel_err'] = True
1213        elif arg == '-abs':     opts['rel_err'] = False
1214        elif arg == '-half':    opts['engine'] = 'half'
1215        elif arg == '-fast':    opts['engine'] = 'fast'
1216        elif arg == '-single':  opts['engine'] = 'single'
1217        elif arg == '-double':  opts['engine'] = 'double'
1218        elif arg == '-single!': opts['engine'] = 'single!'
1219        elif arg == '-double!': opts['engine'] = 'double!'
1220        elif arg == '-quad!':   opts['engine'] = 'quad!'
1221        elif arg == '-edit':    opts['explore'] = True
1222        elif arg == '-demo':    opts['use_demo'] = True
1223        elif arg == '-default': opts['use_demo'] = False
1224        elif arg == '-weights': opts['show_weights'] = True
1225        elif arg == '-profile': opts['show_profile'] = True
1226        elif arg == '-html':    opts['html'] = True
1227        elif arg == '-help':    opts['html'] = True
1228        elif arg.startswith('-D'):
1229            var, val = arg[2:].split('=')
1230            os.environ[var] = val
1231    # pylint: enable=bad-whitespace,C0321
1232
1233    # Magnetism forces 2D for now
1234    if opts['magnetic']:
1235        opts['is2d'] = True
1236
1237    # Force random if sets is used
1238    if opts['sets'] >= 1 and opts['seed'] < 0:
1239        opts['seed'] = np.random.randint(1000000)
1240    if opts['sets'] == 0:
1241        opts['sets'] = 1
1242
1243    # Create the computational engines
1244    if opts['qmin'] is None:
1245        opts['qmin'] = 0.001*opts['qmax']
1246
1247    comparison = any(PAR_SPLIT in v for v in values)
1248
1249    if PAR_SPLIT in name:
1250        names = name.split(PAR_SPLIT, 2)
1251        comparison = True
1252    else:
1253        names = [name]*2
1254    try:
1255        model_info = [core.load_model_info(k) for k in names]
1256    except ImportError as exc:
1257        print(str(exc))
1258        print("Could not find model; use one of:\n    " + models)
1259        return None
1260
1261    if PAR_SPLIT in opts['ngauss']:
1262        opts['ngauss'] = [int(k) for k in opts['ngauss'].split(PAR_SPLIT, 2)]
1263        comparison = True
1264    else:
1265        opts['ngauss'] = [int(opts['ngauss'])]*2
1266
1267    if PAR_SPLIT in opts['engine']:
1268        opts['engine'] = opts['engine'].split(PAR_SPLIT, 2)
1269        comparison = True
1270    else:
1271        opts['engine'] = [opts['engine']]*2
1272
1273    if PAR_SPLIT in opts['count']:
1274        opts['count'] = [int(k) for k in opts['count'].split(PAR_SPLIT, 2)]
1275        comparison = True
1276    else:
1277        opts['count'] = [int(opts['count'])]*2
1278
1279    if PAR_SPLIT in opts['cutoff']:
1280        opts['cutoff'] = [float(k) for k in opts['cutoff'].split(PAR_SPLIT, 2)]
1281        comparison = True
1282    else:
1283        opts['cutoff'] = [float(opts['cutoff'])]*2
1284
1285    if PAR_SPLIT in opts['res']:
1286        opts['res'] = [float(k) for k in opts['res'].split(PAR_SPLIT, 2)]
1287        comparison = True
1288    else:
1289        opts['res'] = [float(opts['res'])]*2
1290
1291    if opts['datafile'] is not None:
1292        data0 = load_data(os.path.expanduser(opts['datafile']))
1293        data = data0, data0
1294    else:
1295        # Hack around the fact that make_data doesn't take a pair of resolutions
1296        res = opts['res']
1297        opts['res'] = res[0]
1298        data0, _ = make_data(opts)
1299        if res[0] != res[1]:
1300            opts['res'] = res[1]
1301            data1, _ = make_data(opts)
1302        else:
1303            data1 = data0
1304        opts['res'] = res
1305        data = data0, data1
1306
1307    base = make_engine(model_info[0], data[0], opts['engine'][0],
1308                       opts['cutoff'][0], opts['ngauss'][0])
1309    if comparison:
1310        comp = make_engine(model_info[1], data[1], opts['engine'][1],
1311                           opts['cutoff'][1], opts['ngauss'][1])
1312    else:
1313        comp = None
1314
1315    # pylint: disable=bad-whitespace
1316    # Remember it all
1317    opts.update({
1318        'data'      : data,
1319        'name'      : names,
1320        'info'      : model_info,
1321        'engines'   : [base, comp],
1322        'values'    : values,
1323    })
1324    # pylint: enable=bad-whitespace
1325
1326    # Set the integration parameters to the half sphere
1327    if opts['sphere'] > 0:
1328        set_spherical_integration_parameters(opts, opts['sphere'])
1329
1330    return opts
1331
1332def set_spherical_integration_parameters(opts, steps):
1333    # type: (Dict[str, Any], int) -> None
1334    """
1335    Set integration parameters for spherical integration over the entire
1336    surface in theta-phi coordinates.
1337    """
1338    # Set the integration parameters to the half sphere
1339    opts['values'].extend([
1340        #'theta=90',
1341        'theta_pd=%g'%(90/np.sqrt(3)),
1342        'theta_pd_n=%d'%steps,
1343        'theta_pd_type=rectangle',
1344        #'phi=0',
1345        'phi_pd=%g'%(180/np.sqrt(3)),
1346        'phi_pd_n=%d'%(2*steps),
1347        'phi_pd_type=rectangle',
1348        #'background=0',
1349    ])
1350    if 'psi' in opts['info'][0].parameters:
1351        opts['values'].extend([
1352            #'psi=0',
1353            'psi_pd=%g'%(180/np.sqrt(3)),
1354            'psi_pd_n=%d'%(2*steps),
1355            'psi_pd_type=rectangle',
1356        ])
1357
1358def parse_pars(opts, maxdim=np.inf):
1359    # type: (Dict[str, Any], float) -> Tuple[Dict[str, float], Dict[str, float]]
1360    """
1361    Generate a parameter set.
1362
1363    The default values come from the model, or a randomized model if a seed
1364    value is given.  Next, evaluate any parameter expressions, constraining
1365    the value of the parameter within and between models.  If *maxdim* is
1366    given, limit parameters with units of Angstrom to this value.
1367
1368    Returns a pair of parameter dictionaries for base and comparison models.
1369    """
1370    model_info, model_info2 = opts['info']
1371
1372    # Get demo parameters from model definition, or use default parameters
1373    # if model does not define demo parameters
1374    pars = get_pars(model_info, opts['use_demo'])
1375    pars2 = get_pars(model_info2, opts['use_demo'])
1376    pars2.update((k, v) for k, v in pars.items() if k in pars2)
1377    # randomize parameters
1378    #pars.update(set_pars)  # set value before random to control range
1379    if opts['seed'] > -1:
1380        pars = randomize_pars(model_info, pars)
1381        limit_dimensions(model_info, pars, maxdim)
1382        if model_info != model_info2:
1383            pars2 = randomize_pars(model_info2, pars2)
1384            limit_dimensions(model_info2, pars2, maxdim)
1385            # Share values for parameters with the same name
1386            for k, v in pars.items():
1387                if k in pars2:
1388                    pars2[k] = v
1389        else:
1390            pars2 = pars.copy()
1391        constrain_pars(model_info, pars)
1392        constrain_pars(model_info2, pars2)
1393    pars = suppress_pd(pars, opts['mono'])
1394    pars2 = suppress_pd(pars2, opts['mono'])
1395    pars = suppress_magnetism(pars, not opts['magnetic'])
1396    pars2 = suppress_magnetism(pars2, not opts['magnetic'])
1397
1398    # Fill in parameters given on the command line
1399    presets = {}
1400    presets2 = {}
1401    for arg in opts['values']:
1402        k, v = arg.split('=', 1)
1403        if k not in pars and k not in pars2:
1404            # extract base name without polydispersity info
1405            s = set(p.split('_pd')[0] for p in pars)
1406            print("%r invalid; parameters are: %s"%(k, ", ".join(sorted(s))))
1407            return None
1408        v1, v2 = v.split(PAR_SPLIT, 2) if PAR_SPLIT in v else (v, v)
1409        if v1 and k in pars:
1410            presets[k] = float(v1) if isnumber(v1) else v1
1411        if v2 and k in pars2:
1412            presets2[k] = float(v2) if isnumber(v2) else v2
1413
1414    # If pd given on the command line, default pd_n to 35
1415    for k, v in list(presets.items()):
1416        if k.endswith('_pd'):
1417            presets.setdefault(k+'_n', 35.)
1418    for k, v in list(presets2.items()):
1419        if k.endswith('_pd'):
1420            presets2.setdefault(k+'_n', 35.)
1421
1422    # Evaluate preset parameter expressions
1423    # Note: need to replace ':' with '_' in parameter names and expressions
1424    # in order to support math on magnetic parameters.
1425    context = MATH.copy()
1426    context['np'] = np
1427    context.update((k.replace(':', '_'), v) for k, v in pars.items())
1428    context.update((k, v) for k, v in presets.items() if isinstance(v, float))
1429    #for k,v in sorted(context.items()): print(k, v)
1430    for k, v in presets.items():
1431        if not isinstance(v, float) and not k.endswith('_type'):
1432            presets[k] = eval(v.replace(':', '_'), context)
1433    context.update(presets)
1434    context.update((k.replace(':', '_'), v) for k, v in presets2.items() if isinstance(v, float))
1435    for k, v in presets2.items():
1436        if not isinstance(v, float) and not k.endswith('_type'):
1437            presets2[k] = eval(v.replace(':', '_'), context)
1438
1439    # update parameters with presets
1440    pars.update(presets)  # set value after random to control value
1441    pars2.update(presets2)  # set value after random to control value
1442    #import pprint; pprint.pprint(model_info)
1443
1444    if opts['show_pars']:
1445        if model_info.name != model_info2.name or pars != pars2:
1446            print("==== %s ====="%model_info.name)
1447            print(str(parlist(model_info, pars, opts['is2d'])))
1448            print("==== %s ====="%model_info2.name)
1449            print(str(parlist(model_info2, pars2, opts['is2d'])))
1450        else:
1451            print(str(parlist(model_info, pars, opts['is2d'])))
1452
1453    return pars, pars2
1454
1455def show_docs(opts):
1456    # type: (Dict[str, Any]) -> None
1457    """
1458    show html docs for the model
1459    """
1460    from .generate import make_html
1461    from . import rst2html
1462
1463    info = opts['info'][0]
1464    html = make_html(info)
1465    path = os.path.dirname(info.filename)
1466    url = "file://" + path.replace("\\", "/")[2:] + "/"
1467    rst2html.view_html_wxapp(html, url)
1468
1469def explore(opts):
1470    # type: (Dict[str, Any]) -> None
1471    """
1472    explore the model using the bumps gui.
1473    """
1474    import wx  # type: ignore
1475    from bumps.names import FitProblem  # type: ignore
1476    from bumps.gui.app_frame import AppFrame  # type: ignore
1477    from bumps.gui import signal
1478
1479    is_mac = "cocoa" in wx.version()
1480    # Create an app if not running embedded
1481    app = wx.App() if wx.GetApp() is None else None
1482    model = Explore(opts)
1483    problem = FitProblem(model)
1484    frame = AppFrame(parent=None, title="explore", size=(1000, 700))
1485    if not is_mac:
1486        frame.Show()
1487    frame.panel.set_model(model=problem)
1488    frame.panel.Layout()
1489    frame.panel.aui.Split(0, wx.TOP)
1490    def _reset_parameters(event):
1491        model.revert_values()
1492        signal.update_parameters(problem)
1493    frame.Bind(wx.EVT_TOOL, _reset_parameters, frame.ToolBar.GetToolByPos(1))
1494    if is_mac:
1495        frame.Show()
1496    # If running withing an app, start the main loop
1497    if app:
1498        app.MainLoop()
1499
1500class Explore(object):
1501    """
1502    Bumps wrapper for a SAS model comparison.
1503
1504    The resulting object can be used as a Bumps fit problem so that
1505    parameters can be adjusted in the GUI, with plots updated on the fly.
1506    """
1507    def __init__(self, opts):
1508        # type: (Dict[str, Any]) -> None
1509        from bumps.cli import config_matplotlib  # type: ignore
1510        from . import bumps_model
1511        config_matplotlib()
1512        self.opts = opts
1513        opts['pars'] = list(opts['pars'])
1514        p1, p2 = opts['pars']
1515        m1, m2 = opts['info']
1516        self.fix_p2 = m1 != m2 or p1 != p2
1517        model_info = m1
1518        pars, pd_types = bumps_model.create_parameters(model_info, **p1)
1519        # Initialize parameter ranges, fixing the 2D parameters for 1D data.
1520        if not opts['is2d']:
1521            for p in model_info.parameters.user_parameters({}, is2d=False):
1522                for ext in ['', '_pd', '_pd_n', '_pd_nsigma']:
1523                    k = p.name+ext
1524                    v = pars.get(k, None)
1525                    if v is not None:
1526                        v.range(*parameter_range(k, v.value))
1527        else:
1528            for k, v in pars.items():
1529                v.range(*parameter_range(k, v.value))
1530
1531        self.pars = pars
1532        self.starting_values = dict((k, v.value) for k, v in pars.items())
1533        self.pd_types = pd_types
1534        self.limits = None
1535
1536    def revert_values(self):
1537        # type: () -> None
1538        """
1539        Restore starting values of the parameters.
1540        """
1541        for k, v in self.starting_values.items():
1542            self.pars[k].value = v
1543
1544    def model_update(self):
1545        # type: () -> None
1546        """
1547        Respond to signal that model parameters have been changed.
1548        """
1549        pass
1550
1551    def numpoints(self):
1552        # type: () -> int
1553        """
1554        Return the number of points.
1555        """
1556        return len(self.pars) + 1  # so dof is 1
1557
1558    def parameters(self):
1559        # type: () -> Any   # Dict/List hierarchy of parameters
1560        """
1561        Return a dictionary of parameters.
1562        """
1563        return self.pars
1564
1565    def nllf(self):
1566        # type: () -> float
1567        """
1568        Return cost.
1569        """
1570        # pylint: disable=no-self-use
1571        return 0.  # No nllf
1572
1573    def plot(self, view='log'):
1574        # type: (str) -> None
1575        """
1576        Plot the data and residuals.
1577        """
1578        pars = dict((k, v.value) for k, v in self.pars.items())
1579        pars.update(self.pd_types)
1580        self.opts['pars'][0] = pars
1581        if not self.fix_p2:
1582            self.opts['pars'][1] = pars
1583        result = run_models(self.opts)
1584        limits = plot_models(self.opts, result, limits=self.limits)
1585        if self.limits is None:
1586            vmin, vmax = limits
1587            self.limits = vmax*1e-7, 1.3*vmax
1588            import pylab
1589            pylab.clf()
1590            plot_models(self.opts, result, limits=self.limits)
1591
1592
1593def main(*argv):
1594    # type: (*str) -> None
1595    """
1596    Main program.
1597    """
1598    opts = parse_opts(argv)
1599    if opts is not None:
1600        if opts['seed'] > -1:
1601            print("Randomize using -random=%i"%opts['seed'])
1602            np.random.seed(opts['seed'])
1603        if opts['html']:
1604            show_docs(opts)
1605        elif opts['explore']:
1606            opts['pars'] = parse_pars(opts)
1607            if opts['pars'] is None:
1608                return
1609            explore(opts)
1610        else:
1611            compare(opts)
1612
1613if __name__ == "__main__":
1614    main(*sys.argv[1:])
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.