Replace F# list by List<T> for KdTree.
[master-thesis.git] / Parasitemia / ParasitemiaCore / KdTree.fs
index 94a3921..3a51aac 100644 (file)
@@ -1,28 +1,29 @@
 module ParasitemiaCore.KdTree
 
 open System
+open System.Collections.Generic
 
 type I2DCoords =
     abstract X : float32
     abstract Y : float32
 
 // Compare 'e1' and 'e2' by X.
-let cmpX (e1: I2DCoords) (e2: I2DCoords) : int =
-    match e1.X.CompareTo(e2.X) with
-    | 0 -> match e1.Y.CompareTo(e2.Y) with
-           | 0 -> e1.GetHashCode().CompareTo(e2.GetHashCode())
+let cmpX (e1 : I2DCoords) (e2 : I2DCoords) : int =
+    match e1.X.CompareTo e2.X with
+    | 0 -> match e1.Y.CompareTo e2.Y with
+           | 0 -> e1.GetHashCode().CompareTo (e2.GetHashCode ())
            | v -> v
     | v -> v
 
 // Compare 'e1' and 'e2' by Y.
-let cmpY (e1: I2DCoords) (e2: I2DCoords) : int =
-    match e1.Y.CompareTo(e2.Y) with
-    | 0 -> match e1.X.CompareTo(e2.X) with
-           | 0 -> e1.GetHashCode().CompareTo(e2.GetHashCode())
+let cmpY (e1 : I2DCoords) (e2 : I2DCoords) : int =
+    match e1.Y.CompareTo e2.Y with
+    | 0 -> match e1.X.CompareTo e2.X with
+           | 0 -> e1.GetHashCode().CompareTo (e2.GetHashCode ())
            | v -> v
     | v -> v
 
-type Region = { minX: float32; maxX: float32; minY: float32; maxY: float32 } with
+type Region = { minX : float32; maxX : float32; minY : float32; maxY : float32 } with
     member this.Contains px py : bool =
         px >= this.minX && px <= this.maxX &&
         py >= this.minY && py <= this.maxY
@@ -39,115 +40,57 @@ type Tree<'a when 'a :> I2DCoords> =
     | Node of float32 * Tree<'a> * Tree<'a>
     | Leaf of 'a
 
-    static member BuildTree (l: 'a list) : Tree<'a> =
+    static member BuildTree (l : 'a list) : Tree<'a> =
         let xSorted = List.toArray l
         let ySorted = List.toArray l
         Array.sortInPlaceWith cmpX xSorted
         Array.sortInPlaceWith cmpY ySorted
 
-        let rec buildTreeFromSortedArray (pXSorted: 'a[]) (pYSorted: 'a[]) (depth: int) : Tree<'a> =
-            if pXSorted.Length = 1
-            then
+        let rec buildTreeFromSortedArray (pXSorted : 'a[]) (pYSorted : 'a[]) (depth : int) : Tree<'a> =
+            if pXSorted.Length = 1 then
                 Leaf pXSorted.[0]
             else
-                if depth % 2 = 1 // 'depth' is odd -> vertical splitting else horizontal splitting.
-                then
+                if depth % 2 = 1 then // 'depth' is odd -> vertical splitting else horizontal splitting.
                     let leftX, rightX = Array.splitAt ((pXSorted.Length + 1) / 2) pXSorted
                     let splitElement = Array.last leftX
-                    let leftY, rightY = Array.partition (fun (e: 'a) -> cmpX e splitElement <= 0) pYSorted // FIXME: Maybe this operation can be optimized.
+                    let leftY, rightY = Array.partition (fun (e : 'a) -> cmpX e splitElement <= 0) pYSorted // FIXME: Maybe this operation can be optimized.
                     Node (splitElement.X, buildTreeFromSortedArray leftX leftY (depth + 1), buildTreeFromSortedArray rightX rightY (depth + 1))
                 else
                     let downY, upY = Array.splitAt ((pYSorted.Length + 1) / 2) pYSorted
                     let splitElement = Array.last downY
-                    let downX, upX = Array.partition (fun (e: 'a) -> cmpY e splitElement <= 0) pXSorted // FIXME: Maybe this operation can be optimized.
+                    let downX, upX = Array.partition (fun (e : 'a) -> cmpY e splitElement <= 0) pXSorted // FIXME: Maybe this operation can be optimized.
                     Node (splitElement.Y, buildTreeFromSortedArray downX downY (depth + 1), buildTreeFromSortedArray upX upY (depth + 1))
 
         buildTreeFromSortedArray xSorted ySorted 1
 
-    member this.Search (searchRegion: Region) : 'a list =
-        let rec valuesFrom (tree: Tree<'a>) : 'a list =
+    member this.Search (searchRegion : Region) : List<'a> =
+        let result = List<'a> ()
+        let rec valuesFrom (tree : Tree<'a>) =
             match tree with
-            | Leaf v -> [v]
-            | Node (_, part1, part2) -> (valuesFrom part1) @ (valuesFrom part2)
+            | Node (_, left, right) ->
+                valuesFrom right
+                valuesFrom left
+            | Leaf v ->
+                result.Add v
 
-        let rec searchWithRegion (tree: Tree<'a>) (currentRegion: Region) (depth: int) : 'a list =
+        let rec searchWithRegion (tree : Tree<'a>) (currentRegion : Region) (depth : int) =
             match tree with
-            | Leaf v -> if searchRegion.Contains v.X v.Y then [v] else []
+            | Leaf v ->
+                if searchRegion.Contains v.X v.Y then
+                    result.Add v
             | Node (splitValue, part1, part2) ->
-                let valuesInRegion (region: Region) (treeRegion: Tree<'a>) =
-                    if region.IsSub searchRegion
-                    then
+                let inline valuesInRegion (region : Region) (treeRegion : Tree<'a>) =
+                    if region.IsSub searchRegion then
                         valuesFrom treeRegion
-                    elif region.Intersects searchRegion
-                    then
+                    elif region.Intersects searchRegion then
                         searchWithRegion treeRegion region (depth + 1)
-                    else
-                        []
 
-                if depth % 2 = 1 // Vertical splitting.
-                then
-                    let leftRegion = { currentRegion with maxX = splitValue }
-                    let rightRegion = { currentRegion with minX = splitValue }
-                    (valuesInRegion leftRegion part1) @ (valuesInRegion rightRegion part2)
+                if depth % 2 = 1 then // Vertical splitting.
+                    valuesInRegion { currentRegion with maxX = splitValue } part1 // Left region.
+                    valuesInRegion { currentRegion with minX = splitValue } part2 // Right region.
                 else // Horizontal splitting.
-                    let downRegion = { currentRegion with maxY = splitValue }
-                    let upRegion = { currentRegion with minY = splitValue }
-                    (valuesInRegion downRegion part1) @ (valuesInRegion upRegion part2)
+                    valuesInRegion { currentRegion with maxY = splitValue } part1 // Down region.
+                    valuesInRegion { currentRegion with minY = splitValue } part2 // Up region.
 
         searchWithRegion this { minX = Single.MinValue; maxX = Single.MaxValue; minY = Single.MinValue; maxY = Single.MaxValue } 1
-
-///// Tests. TODO: to put in a unit test.
-
-type Point (x: float32, y: float32) =
-    interface I2DCoords with
-        member this.X = x
-        member this.Y = y
-
-    override this.ToString () =
-        sprintf "(%.1f, %.1f)" x y
-
-// TODO: test with identical X or Y coords
-let test () =
-    let pts = [
-        Point(1.0f, 1.0f)
-        Point(2.0f, 2.0f)
-        Point(1.5f, 3.6f)
-        Point(3.0f, 3.2f)
-        Point(4.0f, 4.0f)
-        Point(3.5f, 1.5f)
-        Point(2.5f, 0.5f) ]
-
-    let tree = Tree.BuildTree pts
-    Utils.dprintfn "Tree: %A" tree
-
-    let s1 = tree.Search { minX = 0.0f; maxX = 5.0f; minY = 0.0f; maxY = 5.0f } // All points.
-    Utils.dprintfn "s1: %A" s1
-
-    let s2 = tree.Search { minX = 2.8f; maxX = 4.5f; minY = 3.0f; maxY = 4.5f }
-    Utils.dprintfn "s2: %A" s2
-
-    let s3 = tree.Search { minX = 2.0f; maxX = 2.0f; minY = 2.0f; maxY = 2.0f }
-    Utils.dprintfn "s3: %A" s3
-
-let test2 () =
-    let pts = [
-        Point(1.0f, 1.0f)
-        Point(1.0f, 2.0f)
-        Point(1.0f, 3.0f) ]
-
-    let tree = Tree.BuildTree pts
-    Utils.dprintfn "Tree: %A" tree
-
-    let s1 = tree.Search { minX = 1.0f; maxX = 1.0f; minY = 1.0f; maxY = 1.0f }
-    Utils.dprintfn "s1: %A" s1
-
-    let s2 = tree.Search { minX = 1.0f; maxX = 1.0f; minY = 2.0f; maxY = 2.0f }
-    Utils.dprintfn "s2: %A" s2
-
-    // This case result is wrong: FIXME
-    let s3 = tree.Search { minX = 1.0f; maxX = 1.0f; minY = 3.0f; maxY = 3.0f }
-    Utils.dprintfn "s3: %A" s3
-
-    let s4 = tree.Search { minX = 0.0f; maxX = 2.0f; minY = 0.0f; maxY = 4.0f }
-    Utils.dprintfn "s4: %A" s4
-
+        result