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[DOC] - Add sub-object example

Author: TomDonoghue

examples/customize/plot_sub_objects.py

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+"""
+Model Sub-Objects
+=================
+
+Introducing the objects used within the model object.
+
+In order to flexible fit model definitions to data, the Model object needs to manage
+multiple pieces of information, including relating to the data, the fit modes,
+the fit algorithm, and the model results. To do so, the model object contains multiple
+sub-objects, which each manage one of these elements.
+
+The model object also have several convenience methods attached directly the object
+(e.g., `fit`, `report`, `plot`, `get_params`, etc) so that for most basic usage you
+don't need to know the exact organization of the information within the model object.
+However, for more advanced analyses, and/or to start customizing model fitting, you need
+to know a bit about this structure. This example overviews the organization of the Model
+object, introducing each of the sub-objects.
+"""
+
+###################################################################################################
+
+# Define a helper function to explore object APIs
+def print_public_api(obj):
+    """Print out the public methods & attributes of an object."""
+    print('\n'.join([el for el in dir(obj) if el[0] != '_']))
+
+###################################################################################################
+# Data Object
+# -----------
+#
+# The :class:`~specparam.data.data.Data` object manages data.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the data object
+from specparam.data.data import Data
+
+# Import simulation function to make some example data
+from specparam.sim import sim_power_spectrum
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a Data object
+data = Data()
+
+###################################################################################################
+
+# Check the options available on the data object
+print_public_api(data)
+
+###################################################################################################
+
+# Simulate an example power spectrum
+freqs, powers = sim_power_spectrum([3, 35],
+    {'fixed' : [0, 1]}, {'gaussian' : [10, 0.5, 2]}, nlv=0.025)
+
+# Add data to data object
+data.add_data(freqs, powers)
+
+###################################################################################################
+
+# Check some meta data from the data object
+print('Frequency resolution:\t\t', data.freq_res)
+print('Frequency range:\t\t', data.freq_range)
+
+###################################################################################################
+
+# Plot example data
+data.plot()
+
+###################################################################################################
+
+# Check printed data summary
+data.print()
+
+###################################################################################################
+# Modes Object
+# ------------
+#
+# The :class:`~specparam.modes.modes.Modes` object manages fit modes.
+#
+# The :class:`~specparam.modes.modes.Modes` object itself contains individual mode definitions,
+# which are implemented in :class:`~specparam.modes.mode.Mode` objects. Defining custom fit
+# modes with the :class:`~specparam.modes.mode.Mode` object is covered in the custom modes example.
+# Here we will import pre-defined mode definitions and explore the
+# :class:`~specparam.modes.modes.Modes` object.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the Mode & Modes objects, plus collections of pre-defined modes
+from specparam.modes.modes import Modes
+from specparam.modes.definitions import PE_MODES, AP_MODES
+
+###################################################################################################
+
+# Print out the available pre-defined modes
+print(PE_MODES)
+print(AP_MODES)
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a Modes object, passing in initialize Mode objects
+modes = Modes(AP_MODES['fixed'], PE_MODES['gaussian'])
+
+###################################################################################################
+
+# Check the options available on the modes object
+print_public_api(modes)
+
+###################################################################################################
+
+# Print description of the modes
+modes.print(True)
+
+###################################################################################################
+# Algorithm Object
+# ----------------
+#
+# The :class:`~specparam.algorithms.algorithm.Algorithm` object manages fit algorithms.
+#
+# Defining custom fit algorithms with the :class:`~specparam.algorithms.algorithm.Algorithm`
+# object is covered in the custom algorithms example. Here we will import pre-defined fit
+# algorithms and explore the
+# :class:`~specparam.algorithms.algorithm.Algorithm` object.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the Algorithm object, plus collection of pre-defined algorithms
+from specparam.algorithms.algorithm import Algorithm
+from specparam.algorithms.definitions import ALGORITHMS
+
+###################################################################################################
+
+# Select and initialize an algorithm
+algorithm = ALGORITHMS['spectral_fit']()
+
+###################################################################################################
+
+# Check the options available on the algorithm object
+print_public_api(algorithm)
+
+###################################################################################################
+
+# Check the description of the algorithm
+algorithm.description
+
+###################################################################################################
+
+# Print out information about the algorithm
+algorithm.print()
+
+###################################################################################################
+# Results Object
+# --------------
+#
+# The :class:`~specparam.results.results.Results` object manages fit results.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the Results object
+from specparam.results.results import Results
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a results object
+results = Results()
+
+###################################################################################################
+
+# Check the options available on the results object
+print_public_api(results)
+
+###################################################################################################
+# Results Sub-Objects
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+#
+# As you may notice above, the :class:`~specparam.results.results.Results` object itself
+# has several sub-objects to manage results information and related information.
+#
+# This includes the `Bands` object, which manages frequency band definitions, and the
+# `Metrics` object, which manages post-fitting evaluation metrics.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Check the Bands object which is attached to the Results object
+print(results.bands)
+
+# Check the Metrics object which is attached to the Results object
+print(results.metrics)
+
+###################################################################################################
+# ModelParameters
+# ~~~~~~~~~~~~~~~
+#
+# The :class:`~specparam.results.params.ModelParameters` object manages model fit parameters.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the ModelParameters object
+from specparam.results.params import ModelParameters
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize model parameters object
+params = ModelParameters()
+
+# Check the API of the object
+print_public_api(params)
+
+###################################################################################################
+
+# Check what object stores by exporting as a dictionary
+params.asdict()
+
+###################################################################################################
+# ModelComponents
+# ~~~~~~~~~~~~~~~
+#
+# The :class:`~specparam.results.components.ModelComponents` object manages model components.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the ModelComponents object
+from specparam.results.components import ModelComponents
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize model components object
+components = ModelComponents()
+
+# Check the API of the object
+print_public_api(components)
+
+###################################################################################################
+# Base Model Object
+# -----------------
+#
+# In the above, we have introduced the sub-objects that provide for the functionality of
+# model fitting, including managing the data, fit modes, fit algorithm, and results.
+#
+# Before the user-facing model objects, there is one final piece: the
+# :class:`~specparam.models.base.BaseModel` object. This base level model object is
+# inherited by all the model objects, providing a shared common definition of some
+# base functionality.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import the base model object
+from specparam.models.base import BaseModel
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a base model, passing in empty mode definitions
+base = BaseModel(None, None, False)
+
+# Check the API of the object
+print_public_api(base)
+
+###################################################################################################
+#
+# In the above, we can see that the :class:`~specparam.models.base.BaseModel` object
+# implements a few elements that are common across all derived model objects, including
+# includes the modes definition and a couple methods.
+#
+
+###################################################################################################
+# Model Objects
+# -------------
+#
+# Finally, we get to the user-facing model objects!
+#
+# Here, we will start with the :class:`~specparam.models.model.SpectralModel` object,
+# initializing it as typically done as a user, and then explore the sub-objects.
+#
+# To see more detail on how the Model object initializes and gets built based on all
+# the sub-objects, see the implementation, including the `__init__`.
+#
+
+###################################################################################################
+
+# Import a spectral model object
+from specparam import SpectralModel
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a model object
+fm = SpectralModel()
+
+# Check the API of the object
+print_public_api(fm)
+
+###################################################################################################
+
+# Check the sub-objects
+print(type(fm.data))
+print(type(fm.modes))
+print(type(fm.algorithm))
+print(type(fm.results))
+
+###################################################################################################
+#
+# Looking into these sub-objects, you see that they are all the same as we introduced by
+# initializing all these sub-objects one-by-one above, the only different being that they are
+# now all connected together in the model object!
+#
+
+###################################################################################################
+# Derived model objects
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+#
+# Above, we used the `SpectralModel` object as an example object to introduce the
+# structure of the model object & sub-objects.
+#
+# The same approach is used for derived model objects (e.g. `SpectralGroupModel`) is used,
+# the only difference being that as the shape and size of the data and results change, different
+# versions of the data and results sub-objects are used (e.g. `Data2D` and `Results2D`).
+
+###################################################################################################
+
+# Import a spectral model object
+from specparam import SpectralGroupModel, SpectralTimeModel, SpectralTimeEventModel
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a group model object
+fg = SpectralGroupModel()
+
+# Check the sub-objects
+print(type(fg.data))
+print(type(fg.results))
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize a time model object
+ft = SpectralTimeModel()
+
+# Check the sub-objects
+print(type(ft.data))
+print(type(ft.results))
+
+###################################################################################################
+
+# Initialize an event model object
+fe = SpectralTimeEventModel()
+
+# Check the sub-objects
+print(type(fe.data))
+print(type(fe.results))