<< Click to Display Table of Contents >> Navigation:  Tutorials > Tutorial 9: Diagnosis > Tutorial9.java

package tutorials;

 

import smile.*;

 

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

 

// Tutorial9 loads HeparII.xdsl file

// and runs multiple diagnostic algorithms

// Use the link below to download the HeparII.xdsl file:

// https://support.bayesfusion.com/docs/Examples/Discrete%20Bayesian%20Networks/HeparII.xdsl

 

public class Tutorial9 {

    public static void run() {

        System.out.println("Starting diagnosis example");

        Network net = new Network();

        net.readFile("HeparII.xdsl");

        System.out.println("Hepar model loaded");

        printDiagTypes(net);

 

        System.out.println("Creating diagnostic network object");

        DiagNetwork diag = new DiagNetwork(net);

        printFaultIndices(diag);

 

        int pursuedFaultIdx = diag.getPursuedFault();

        System.out.printf("The default (most likely) pursued fault is at index %d: %s=%s\n", 

            pursuedFaultIdx, diag.getFaultNodeId(pursuedFaultIdx), 

            diag.getFaultOutcomeId(pursuedFaultIdx));

 

        System.out.println("Running diagnosis with no instantiated observations");

        DiagResults diagResults = diag.update();

        printDiagResults(net, diagResults);

 

        System.out.println("Running diagnosis with three observations");

        diag.instantiateObservation("jaundice", "present");

        diag.instantiateObservation("nausea", "absent");

        diag.instantiateObservation("obesity", "present");

        diagResults = diag.update();

        printDiagResults(net, diagResults);

 

        System.out.println("Running diagnosis with two observations and "

            + "focusing on Hyperbilirubinemia");

        diag.releaseObservation("nausea");

        diag.instantiateObservation("obesity", "absent");

        int hyperbilirubinemiaIdx = diag.getFaultIndex("Hyperbilirubinemia", "present");

        diag.setPursuedFault(hyperbilirubinemiaIdx);

        diagResults = diag.update();

        printDiagResults(net, diagResults);

 

        System.out.println("Switching algorithm to cross-entropy, " 

            + "observations and pursued fault unchanged");

        diag.setSingleFaultAlgorithm(DiagNetwork.SingleFaultAlgorithmType.CROSSENTROPY);

        diagResults = diag.update();

        printDiagResults(net, diagResults);

 

        System.out.println("Running diagnosis with two observations and " 

            + "focusing on both Hyperbilirubinemia and Steatosis");

        int steatosisIdx = diag.getFaultIndex("Steatosis", "present");

        diag.setPursuedFaults(new int[]{steatosisIdx, hyperbilirubinemiaIdx});

        diagResults = diag.update();

        printDiagResults(net, diagResults);

 

        System.out.println("Swtiching algorithm to L2 distance, " 

            + "observations and pursued faults unchanged");

        diag.setMultiFaultAlgorithm(DiagNetwork.MultiFaultAlgorithmType.L2_NORMALIZED_DISTANCE);

        diagResults = diag.update();

        printDiagResults(net, diagResults);

                

        System.out.println("Tutorial9 complete.");

    }

 

    public static void printDiagTypes(Network net) {

        System.out.printf("Network has %d nodes\n", net.getNodeCount());

        System.out.printf("%-20s %-30s %-30s\n", 

            "Node Id", "Diagnostic Type", "Fault Outcomes");

        String[] nodeIds = net.getAllNodeIds();

        for (String nodeId : nodeIds) {

            int diagType = net.getNodeDiagType(nodeId);

            List<String> faultOutcomes = new ArrayList<>();

            if (diagType == Network.NodeDiagType.FAULT) {

                for (String outcomeId : net.getOutcomeIds(nodeId)) {

                    if (net.isFaultOutcome(nodeId, outcomeId)) {

                        faultOutcomes.add(outcomeId);

                    }

                }

            }

            System.out.printf("%-20s %-30s %-30s\n", nodeId, diagType,

                (faultOutcomes.size() != 0) ? String.join(", ", faultOutcomes) : "n/a");

        }

    }

 

    public static void printFaultIndices(DiagNetwork diag) {

        int faultCount = diag.getFaultCount();

        System.out.printf("Diagnostic network has %d faults (node/outcome pairs)\n",

            faultCount);

        System.out.printf("%-12s %-20s %-20s\n", 

            "Fault Index", "Fault Node Id", "Fault Outcome Id");

        for (int fIdx = 0; fIdx < faultCount; fIdx++) {

            System.out.printf("%-12d %-20s %-20s\n", 

                fIdx, diag.getFaultNodeId(fIdx), diag.getFaultOutcomeId(fIdx));

        }

    }

 

    public static void printFaultInfo(Network net, FaultInfo fault) {

        System.out.printf("%-20s %-20s %-24s %-8s\n", 

            net.getNodeId(fault.node), net.getOutcomeId(fault.node, fault.outcome), 

            fault.probability, fault.isPursued ? "Yes" : "No");

    }

 

    public static void printObservationInfo(Network net, ObservationInfo observation) {

        System.out.printf("%-20s %-24s %-8s %-20s\n", 

            net.getNodeId(observation.node), observation.measure,

            observation.cost, observation.infoGain);

    }

 

    public static void printDiagResults(Network net, DiagResults diagResults) {

        System.out.println("Diag results start\n\nFaults:");

        System.out.printf("%-20s %-20s %-24s %-8s\n", 

            "Node Id", "Outcome Id", "Probability", "Is Pursued");

        for (FaultInfo faultInfo : diagResults.faults) {

            printFaultInfo(net, faultInfo);

        }

        System.out.println("\nObservations:");

        System.out.printf("%-20s %-24s %-8s %-20s\n", 

            "Node Id", "Measure", "Cost", "InfoGain");

        for (ObservationInfo observationInfo : diagResults.observations) {

            printObservationInfo(net, observationInfo);

        }

        System.out.println("\nDiag results end\n");

    }

}