使用 boost c++ 进行逐元素运算 ublas 矩阵和向量类型

Question

我想对boost矩阵和向量类型执行逐元素函数，例如取每个元素的对数，对每个元素求幂，应用特殊函数，例如gamma和digamma等（类似于matlab对这些函数的处理应用矩阵和向量。）

我想编写一个辅助函数，为每个所需的函数强制执行此函数就足够了，但这似乎很浪费。

同样，boost wiki 提供了一些代码来矢量化标准函数，但这看起来相当复杂。

已建议使用 valarray，但我想避免在数据类型之间进行转换，因为我需要 ublas 数据类型进行其他操作（矩阵乘积、稀疏矩阵等），

非常感谢任何帮助。

Answer 1

使用 begin1() / end1() 不起作用，因为它提供了对默认列位置 (0) 中的元素的访问：因此，您只需访问所有第一列中的元素。 最好（从某种意义上说，您获得了预期的行为）通过以下方式获得顺序访问：

std::transform(mat.data().begin(), mat.data().end(),
               mat.data().begin(), boost::math::tgamma) ;

我怀疑这可能是实现不完全完整的情况。

享受！

Answer 2

警告

以下答案不正确。 请参阅底部的编辑。 我保留了原来的答案，以便为那些指出错误的人提供上下文和信任。

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我对 boost 库不是特别熟悉，因此可能有更标准的方法来执行此操作，但我认为您可以使用迭代器和 STL transform 函数模板。 uBLAS 库文档简介 表示它的类被设计为与 STL 中使用的相同迭代器行为兼容。 boost 矩阵和向量模板都有迭代器可用于访问各个元素。 向量有 begin() 和 end()，矩阵有 begin1()、end1() 、begin2() 和 end2()。 1 变体是按列迭代器，2 变体是按行迭代器。 请参阅 VectorExpression 和 MatrixExpression了解更多信息。

使用 STL transform 算法，您可以将函数应用于可迭代序列的每个元素，并将结果分配给相同长度或相同序列的不同可迭代序列。 因此，要在 boost uBLAS 向量上使用它，您可以这样做：

using namespace boost::numeric::ublas;

// Create a 30 element vector of doubles
vector<double> vec(30);

// Assign 8.0 to each element.
std::fill(vec.begin(), vec.end(), 8.0);

// Perform the "Gamma" function on each element and assign the result back
// to the original element in the vector.
std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), boost::math::tgamma);

对于矩阵，它基本上是相同的事情，您可以使用 1 或 2 系列迭代器。 您选择使用哪一种取决于矩阵的内存布局是行优先还是列优先。 粗略浏览一下 uBLAS 文档后，我相信它可能是其中之一，因此您需要检查代码并确定正在使用哪一个，以便选择最有效的迭代顺序。

matrix<double> mat(30, 30);
.
.
.

std::transform(mat.begin1(), mat.end1(), mat.begin1(), boost::math::tgamma);

作为最后一个参数传递的函数可以是采用单个双精度参数并返回双精度值的函数。 它也可以是一个函子。

这与您引用的矢量化示例并不完全相同，但看起来它应该非常接近您想要的。

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编辑

看起来我应该在做出建议之前测试一下我的建议。 正如其他人所指出的，“1”和“2”迭代器仅沿着矩阵的单行/列进行迭代。 Boost 中的概述文档对此有严重误导。 它声称 begin1() “返回一个指向矩阵开头的 iterator1”，而 end1() “返回一个指向矩阵末尾的 iterator1”。 如果说“矩阵的一列”而不是“矩阵”，他们会被杀吗？ 我假设 iterator1 是一个按列迭代器，它将迭代整个矩阵。 有关正确的方法，请参阅 Lantern Rouge 的回答。