]> gitweb.michael.orlitzky.com - dunshire.git/blobdiff - test/randomgen.py
Set MAX_COND to 100 in the randomgen module to facilitate random testing.
[dunshire.git] / test / randomgen.py
index 6513440152d3e693618267d6b839faabaf8417f4..9fee2f749cbcf8037f2c64d41fe42e17731381a4 100644 (file)
@@ -9,7 +9,7 @@ from dunshire.cones import NonnegativeOrthant, IceCream
 from dunshire.games import SymmetricLinearGame
 from dunshire.matrices import (append_col, append_row, identity)
 
-MAX_COND = 250
+MAX_COND = 100
 """
 The maximum condition number of a randomly-generated game.
 """
@@ -23,12 +23,14 @@ properties within reason.
 
 def random_scalar():
     """
-    Generate a random scalar in ``[-RANDOM_MAX, RANDOM_MAX]``.
+    Generate a random scalar.
 
     Returns
     -------
 
     float
+        A random real number between ``-RANDOM_MAX`` and ``RANDOM_MAX``,
+        inclusive.
 
     Examples
     --------
@@ -42,12 +44,14 @@ def random_scalar():
 
 def random_nn_scalar():
     """
-    Generate a random nonnegative scalar in ``[0, RANDOM_MAX]``.
+    Generate a random nonnegative scalar.
 
     Returns
     -------
 
     float
+        A random nonnegative real number between zero and ``RANDOM_MAX``,
+        inclusive.
 
     Examples
     --------
@@ -61,13 +65,13 @@ def random_nn_scalar():
 
 def random_natural():
     """
-    Generate a random natural number between ``1 and RANDOM_MAX``
-    inclusive.
+    Generate a random natural number.
 
     Returns
     -------
 
     int
+        A random natural number between ``1`` and ``RANDOM_MAX`` inclusive.
 
     Examples
     --------
@@ -79,22 +83,26 @@ def random_natural():
     return randint(1, RANDOM_MAX)
 
 
-def random_matrix(dims):
+def random_matrix(row_count, column_count=None):
     """
-    Generate a random square matrix.
+    Generate a random matrix.
 
     Parameters
     ----------
 
-    dims : int
-        The number of rows/columns you want in the returned matrix.
+    row_count : int
+        The number of rows you want in the returned matrix.
+
+    column_count: int
+        The number of columns you want in the returned matrix (default:
+        the same as ``row_count``).
 
     Returns
     -------
 
     matrix
         A new matrix whose entries are random floats chosen uniformly from
-        the interval [-RANDOM_MAX, RANDOM_MAX].
+        the interval ``[-RANDOM_MAX, RANDOM_MAX]``.
 
     Examples
     --------
@@ -103,21 +111,31 @@ def random_matrix(dims):
         >>> A.size
         (3, 3)
 
+        >>> A = random_matrix(3,2)
+        >>> A.size
+        (3, 2)
+
     """
-    return matrix([[random_scalar()
-                    for _ in range(dims)]
-                   for _ in range(dims)])
+    if column_count is None:
+        column_count = row_count
+
+    entries = [random_scalar() for _ in range(row_count*column_count)]
+    return matrix(entries, (row_count, column_count))
 
 
-def random_nonnegative_matrix(dims):
+def random_nonnegative_matrix(row_count, column_count=None):
     """
-    Generate a random square matrix with nonnegative entries.
+    Generate a random matrix with nonnegative entries.
 
     Parameters
     ----------
 
-    dims : int
-        The number of rows/columns you want in the returned matrix.
+    row_count : int
+        The number of rows you want in the returned matrix.
+
+    column_count : int
+        The number of columns you want in the returned matrix (default:
+        the same as ``row_count``).
 
     Returns
     -------
@@ -134,10 +152,18 @@ def random_nonnegative_matrix(dims):
         >>> all([entry >= 0 for entry in A])
         True
 
+        >>> A = random_nonnegative_matrix(3,2)
+        >>> A.size
+        (3, 2)
+        >>> all([entry >= 0 for entry in A])
+        True
+
     """
-    return matrix([[random_nn_scalar()
-                    for _ in range(dims)]
-                   for _ in range(dims)])
+    if column_count is None:
+        column_count = row_count
+
+    entries = [random_nn_scalar() for _ in range(row_count*column_count)]
+    return matrix(entries, (row_count, column_count))
 
 
 def random_diagonal_matrix(dims):
@@ -241,7 +267,7 @@ def random_lyapunov_like_icecream(dims):
     matrix
         A new matrix, Lyapunov-like on the ice-cream cone in ``dims``
         dimensions, whose free entries are random floats chosen uniformly
-        from the interval [-RANDOM_MAX, RANDOM_MAX].
+        from the interval ``[-RANDOM_MAX, RANDOM_MAX]``.
 
     References
     ----------
@@ -275,17 +301,30 @@ def random_lyapunov_like_icecream(dims):
 
 def random_orthant_game():
     """
-    Generate the ``L``, ``K``, ``e1``, and ``e2`` parameters for a
-    random game over the nonnegative orthant, and return the
-    corresponding :class:`SymmetricLinearGame`.
+    Generate a random game over the nonnegative orthant.
+
+    We generate each of ``L``, ``K``, ``e1``, and ``e2`` randomly within
+    the constraints of the nonnegative orthant, and then construct a
+    game from them. The process is repeated until we generate a game with
+    a condition number under ``MAX_COND``.
+
+    Returns
+    -------
+
+    SymmetricLinearGame
+        A random game over some nonnegative orthant.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> random_orthant_game()
+        <dunshire.games.SymmetricLinearGame object at 0x...>
 
-    We keep going until we generate a game with a condition number under
-    5000.
     """
     ambient_dim = random_natural() + 1
     K = NonnegativeOrthant(ambient_dim)
-    e1 = [random_nn_scalar() for _ in range(K.dimension())]
-    e2 = [random_nn_scalar() for _ in range(K.dimension())]
+    e1 = [0.1 + random_nn_scalar() for _ in range(K.dimension())]
+    e2 = [0.1 + random_nn_scalar() for _ in range(K.dimension())]
     L = random_matrix(K.dimension())
     G = SymmetricLinearGame(L, K, e1, e2)
 
@@ -297,9 +336,25 @@ def random_orthant_game():
 
 def random_icecream_game():
     """
-    Generate the ``L``, ``K``, ``e1``, and ``e2`` parameters for a
-    random game over the ice-cream cone, and return the corresponding
-    :class:`SymmetricLinearGame`.
+    Generate a random game over the ice-cream cone.
+
+    We generate each of ``L``, ``K``, ``e1``, and ``e2`` randomly within
+    the constraints of the ice-cream cone, and then construct a game
+    from them. The process is repeated until we generate a game with a
+    condition number under ``MAX_COND``.
+
+    Returns
+    -------
+
+    SymmetricLinearGame
+        A random game over some ice-cream cone.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> random_icecream_game()
+        <dunshire.games.SymmetricLinearGame object at 0x...>
+
     """
     # Use a minimum dimension of two to avoid divide-by-zero in
     # the fudge factor we make up later.
@@ -330,6 +385,26 @@ def random_icecream_game():
 def random_ll_orthant_game():
     """
     Return a random Lyapunov game over some nonnegative orthant.
+
+    We first construct a :func:`random_orthant_game` and then modify it
+    to have a :func:`random_diagonal_matrix` as its operator. Such
+    things are Lyapunov-like on the nonnegative orthant. That process is
+    repeated until the condition number of the resulting game is within
+    ``MAX_COND``.
+
+    Returns
+    -------
+
+    SymmetricLinearGame
+        A random game over some nonnegative orthant whose ``payoff`` method
+        is based on a Lyapunov-like ``L`` operator.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> random_ll_orthant_game()
+        <dunshire.games.SymmetricLinearGame object at 0x...>
+
     """
     G = random_orthant_game()
     L = random_diagonal_matrix(G._K.dimension())
@@ -349,6 +424,25 @@ def random_ll_orthant_game():
 def random_ll_icecream_game():
     """
     Return a random Lyapunov game over some ice-cream cone.
+
+    We first construct a :func:`random_icecream_game` and then modify it
+    to have a :func:`random_lyapunov_like_icecream` operator. That
+    process is repeated until the condition number of the resulting game
+    is within ``MAX_COND``.
+
+    Returns
+    -------
+
+    SymmetricLinearGame
+        A random game over some ice-cream cone whose ``payoff`` method
+        is based on a Lyapunov-like ``L`` operator.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> random_ll_icecream_game()
+        <dunshire.games.SymmetricLinearGame object at 0x...>
+
     """
     G = random_icecream_game()
     L = random_lyapunov_like_icecream(G._K.dimension())
@@ -366,6 +460,30 @@ def random_ll_icecream_game():
 
 
 def random_positive_orthant_game():
+    """
+    Return a random game over the nonnegative orthant with a positive
+    operator.
+
+    We first construct a :func:`random_orthant_game` and then modify it
+    to have a :func:`random_nonnegative_matrix` as its operator. That
+    process is repeated until the condition number of the resulting game
+    is within ``MAX_COND``.
+
+    Returns
+    -------
+
+    SymmetricLinearGame
+        A random game over some nonnegative orthant whose ``payoff`` method
+        is based on a positive ``L`` operator.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> random_positive_orthant_game()
+        <dunshire.games.SymmetricLinearGame object at 0x...>
+
+    """
+
     G = random_orthant_game()
     L = random_nonnegative_matrix(G._K.dimension())
 
@@ -382,6 +500,40 @@ def random_positive_orthant_game():
 
 
 def random_nn_scaling(G):
+    """
+    Scale the given game by a random nonnegative amount.
+
+    We re-attempt the scaling with a new random number until the
+    resulting scaled game has an acceptable condition number.
+
+    Parameters
+    ----------
+
+    G : SymmetricLinearGame
+        The game that you would like to scale.
+
+    Returns
+    -------
+    (float, SymmetricLinearGame)
+        A pair containing the both the scaling factor and the new scaled game.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> from dunshire.matrices import norm
+        >>> from dunshire.options import ABS_TOL
+        >>> G = random_orthant_game()
+        >>> (alpha, H) = random_nn_scaling(G)
+        >>> alpha >= 0
+        True
+        >>> G._K == H._K
+        True
+        >>> norm(G._e1 - H._e1) < ABS_TOL
+        True
+        >>> norm(G._e2 - H._e2) < ABS_TOL
+        True
+
+    """
     alpha = random_nn_scalar()
     H = SymmetricLinearGame(alpha*G._L.trans(), G._K, G._e1, G._e2)
 
@@ -392,7 +544,41 @@ def random_nn_scaling(G):
 
     return (alpha, H)
 
+
 def random_translation(G):
+    """
+    Translate the given game by a random amount.
+
+    We re-attempt the translation with new random scalars until the
+    resulting translated game has an acceptable condition number.
+
+    Parameters
+    ----------
+
+    G : SymmetricLinearGame
+        The game that you would like to translate.
+
+    Returns
+    -------
+    (float, SymmetricLinearGame)
+        A pair containing the both the translation distance and the new
+        scaled game.
+
+    Examples
+    --------
+
+        >>> from dunshire.matrices import norm
+        >>> from dunshire.options import ABS_TOL
+        >>> G = random_orthant_game()
+        >>> (alpha, H) = random_translation(G)
+        >>> G._K == H._K
+        True
+        >>> norm(G._e1 - H._e1) < ABS_TOL
+        True
+        >>> norm(G._e2 - H._e2) < ABS_TOL
+        True
+
+    """
     alpha = random_scalar()
     tensor_prod = G._e1 * G._e2.trans()
     M = G._L + alpha*tensor_prod