c++ - 实现 Eigen 的块或 Boost 的项目方法
问题描述
我正在努力提高我的 C++ 技能——特别是模板的使用。我正在创建一个过滤数学库,它通过使用模板兼容不同的向量/矩阵类,包括 Boost 和 Eigen。到目前为止,我对这个库非常满意,但在扩展功能时遇到了问题。
Eigen 和 Boost 的不同之处在于,例如后者没有乘法运算符(参见1),因此这在我的实现中提供了一个选择。我决定确保模板库中使用的矩阵/向量方法和运算符使用为 Eigen 定义的那些,以便至少有一个库可以很好地与数学库配合使用。在我的库中,我会使用 * 来乘以不能用于 boost 的矩阵。对于 boost,我为矩阵和向量创建了一个包装类,以允许通过自定义运算符使用 *。矩阵的包装器示例如下:
class matrixBoost{
private:
boost::numeric::ublas::matrix<double> value;
public:
matrixBoost(){
}
matrixBoost(boost::numeric::ublas::matrix<double> value):value(value){}
static matrixBoost Identity(int dimension,int dimension2){
return matrixBoost(boost::numeric::ublas::identity_matrix<double>(dimension,dimension2));
}
matrixBoost transpose(){
matrixBoost t(boost::numeric::ublas::trans(value));
return t;
}
boost::numeric::ublas::matrix<double> getSystemValue() const{
return value;
}
};
//example operator - one of many
matrixBoost operator*(const matrixBoost &lhs, const matrixBoost &rhs){
matrixBoost res(boost::numeric::ublas::prod(lhs.getSystemValue(),rhs.getSystemValue()));
return res;
}
我现在正在尝试将 Eigen 的块添加到 boost 的包装类中,该类允许在 Eigen 的库中进行以下行为:
Eigen::MatrixXd m(2,2);m<<1,2,3,4;
Eigen::MatrixXd n = m.block(0, 0, 1, 2) + m.block(0,0,1,2);
m.block(0,0,1,2) = n;
现在m
等于
2 4
3 4
我的第一个问题是有人可以链接或显示如何编码块函数的示例(甚至不考虑包装类)。我试过用谷歌搜索,但要么谷歌变得更糟,要么我没有使用正确的关键词——结果挤满了 operator[] 结果。我很难理解。我尝试在 Eigen 库源中进行搜索,并想象代码必须位于此处,但模板语言对我来说有点难以轻松解析。
我知道 boost 也有类似的概念,如下所示:
project(A, r1, r2) = C; // assign the submatrix of A specified by the two index ranges r1 and r2
C = project(A, r1, r2); // the submatrix of A specified by the two index ranges r1 and r2
我不确定是否可以向我的包装类添加块函数。现在我有以下内容:
matrixBoost block(int index1,int index2, int length1, int length2){
boost::numeric::ublas::range r1(i1,l1);
boost::numeric::ublas::range r2(i2,l2);
return matrixBoost(boost::numeric::ublas::project(value,r1,r2));
}
当方法位于等号的右侧时,这将起作用。但是,对于如何继续允许在左侧调用该方法,我遇到了困难。也许我应该利用boost的项目方法。任何帮助将非常感激!
谢谢你。
解决方案
所以我找到了一个解决boost类包装问题的解决方案,但是解决方案有点乱。上述问题中推导出的block
函数必须返回一个引用。如果它在等号的右侧,那么我们需要返回包含matrixBoost
在表达式中的其他 */+ 乘法的子矩阵。但是,如果在等号的左侧调用它怎么办?
subMatrixCopy
我的解决方案value
是使用一个布尔valBack
标志std::swap
(此修改将允许在右侧进行正确的表达式评估。对于左侧,一旦=
调用运算符,布尔标志确保右侧正确分配给 中的备份矩阵值的指定块valBack
。
#include <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/matrix.hpp>
#include <boost/qvm/mat_operations.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/vector_proxy.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/triangular.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/lu.hpp>
#include <boost/numeric/ublas/io.hpp>
#include <lapacke.h>
class matrixBoost{
private:
boost::numeric::ublas::matrix<double> value;
boost::numeric::ublas::range r1;
boost::numeric::ublas::range r2;
boost::numeric::ublas::matrix<double>valBack;
bool subMatrixCopy = false;
void setSystemValue(boost::numeric::ublas::matrix<double> v){
value = v;
}
public:
matrixBoost(){}
matrixBoost(int rowCount, int colCount){
value = boost::numeric::ublas::zero_matrix<double>(rowCount,colCount);
}
matrixBoost(boost::numeric::ublas::matrix<double> value):value(value){}
static matrixBoost Identity(int dimension,int dimension2){
return matrixBoost(boost::numeric::ublas::identity_matrix<double>(dimension,dimension2));
}
matrixBoost transpose(){
matrixBoost t(boost::numeric::ublas::trans(value));
return t;
}
boost::numeric::ublas::matrix<double> getSystemValue() const{
return value;
}
matrixBoost & block(int i1, int i2, int l1, int l2){
if(subMatrixCopy){
std::swap(valBack,value);
}
subMatrixCopy = true;
r1 = boost::numeric::ublas::range(i1,i1+l1);
r2 = boost::numeric::ublas::range(i2,i2+l2);
valBack = boost::numeric::ublas::project(value,r1,r2);
std::swap(valBack,value);
return *this;
}
matrixBoost &operator=( const matrixBoost other){
if(subMatrixCopy){
subMatrixCopy = false;
boost::numeric::ublas::project(valBack,r1,r2) = other.getSystemValue();
std::swap(valBack,value);
}else{
value = other.getSystemValue();
}
return *this;//better be no chaining of equal signs
}
};
这是我用来测试的实际代码示例。有用!但是,我相信该解决方案会阻止执行某些操作,例如链接等号。
int main(){
boost::numeric::ublas::matrix<double> value(3,3);
value(0,0) = 1;
value(1,1) = 2;
value(2,2) = 3;
matrixBoost valueWrap(value);
boost::numeric::ublas::vector<double> v(3);
v(0) = 1;
v(1) = 1;
v(2) = 1;
cout<<vectorBoost::solve(valueWrap,vectorBoost(v))<<endl;
cout<<valueWrap<<endl;
matrixBoost newMatrix = valueWrap.block(1,1,2,2);
cout<<newMatrix<<endl;
cout<<valueWrap.block(1,1,2,2)<<endl;
valueWrap.block(1,1,2,2) =
valueWrap.block(1,1,2,2)*newMatrix + newMatrix;
cout<<valueWrap<<endl;
}
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