/*
**	File:forward.cpp
**	功能：給定觀察值序列和HMM模型，利用前向算法求取其概率
*/
#include"StdAfx.h"
#include<stdio.h>
#include"hmm.h"

/***函數名稱：Forward
**功能：后向算法估計參數
**參數：phmm:指向HMM的指針
**	T：觀察值序列的長度
**	O：觀察值序列
**	alpha:運算中用到的臨時數組
**	pprob:返回值，所要求的概率***/
void Forward(HMM *phmm,int T,int *O,double **alpha,double *pprob)
{
	int		i,j;	//狀態下標
	int		t;		//時間下標

	double sum;		//局部總和
	
	//1,初始化

	for(i=1;i<=phmm->N;i++)
		alpha[1][i]=phmm->pi[i]*phmm->B[i][O[1]];

	//2,遞歸

	for(t=1;t<T;t++){
		for(j=1;j<=phmm->N;j++){
			sum=0.0;
		for(i=1;j<=phmm->N;i++)
			sum+=alpha[t][i]*(phmm->A[i][j]);

		alpha[t+1][j]=sum*(phmm->B[j][O[t+1]]);
		}
	}

	//3,終止
	*pprob=0.0;
	for(i=1;i<=phmm->N;i++)
		*pprob+=alpha[T][i];
}
	

/*** 函數名稱：Forward
** 功能：后向算法估計參數
** 參數：phmm：指向HMM的指針
**		 T：觀察值序列的長度
**		 O：觀察值序列
**		 alpha：運算中用到的臨時數組
**		 scale：比例因子
**		 ppmh：返回值，所要求的概率***/

void ForwardWithScale(HMM*phmm,int T,int *O,double **alpha,double *scale,double *pprob)
// pprob是對數概率
{
	int		i,j;	//狀態下標
	int		t;		//時間下標

	double sum;		//局部總和

	//1，初始化

	scale[1]=0.0;
	for(i=1;i<=phmm->N;i++){
		alpha[1][i]=phmm->pi[i]*(phmm->B[i][O[1]+1]);
		scale[1]+=alpha[1][i];
	}
	for(i=1;i<=phmm->N;i++)
		alpha[1][i]/=scale[1];

	//2,遞歸

	for(t=1;t<T;t++){
		scale[t+1]=0.0;
		for(j=1;j<=phmm->N;j++){
			sum=0.0;
		    for(i=1;i<=phmm->N;i++)
				sum+=alpha[t][i]*(phmm->A[i][j]);

			alpha[t+1][j]=sum*(phmm->B[j][O[t+1]]);
			scale[t+1]+=alpha[t+1][j];
		}
		for(j=1;j<=phmm->N;j++)
			alpha[t+1][j]/=scale[t+1];
	}

//3,終止
*pprob=0.0;

for(t=1;t<=T;t++)
	*pprob+=log(scale[t]);
}