C++ 更高效的稀疏矩阵元素存取器

我与成员一起编写了一个小型稀疏矩阵类：

std::map<int,std::map<int,double> > sm;

std:：map-sm；

下面的方法是我用来访问矩阵元素的函数，如果不能通过迭代器访问的话：

double matrix::operator()(int r,int c) const
{
    std::map<int,std::map<int,double> >::const_iterator i = sm.find(r);
    if(i==sm.end()) { return 0.0; }
    std::map<int,double>::const_iterator j = i->second.find(c);
    if(j==i->second.end()) { return 0.0; }
    return j->second;
}

double matrix:：operator（）（int r，int c）const
{
std:：map:：const_迭代器i=sm.find（r）；
如果（i==sm.end（））{return 0.0；}
std:：map:：const_迭代器j=i->second.find（c）；
如果（j==i->second.end（））{return 0.0；}
返回j->second；
}

---

这个函数仍然需要经常调用。有人知道如何改进这个功能吗？非常感谢。

如果您想编写自己的代码而不是使用库，那么此更改可能会显著提高性能：

std::map<std::pair<int,int>, double> sm;

我认为，如果使用Boost.MultiIndex，您可以通过使用适当的函子调用equal_range来实现上述功能

一切：

for(auto& cell : sm)
{ ... }

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要在列上迭代，需要分别搜索每个单元格。请注意，您的数据结构也不提供此操作。

您可能会讨厌此操作，但对于矩阵的以下行（用于显示的较小行）：

1059000

您可以有一个位数组（本例中为8位），其中每个位都被设置或清除，以反映矩阵中该位置是否存在非零或零

然后，您只需将非零数存储在一个规则数组中，就像：

{ 1, 5, 9 }

和二进制标志

0x98//二进制1001 1000

要遍历矩阵行，只需使用位操作循环遍历位数组：

while (! /* not at the end of the bit array */ ) {
    f = get_next_from_bit_array();  // This is just bitwise shift and bitwise & 
    if (!f) {
       val = 0;
    } else {
       val = compressed_row[i];
       i++;
    }
    do_action(val);
}

我的代码只是演示，不是C++，但是我希望你能理解这个想法。 使用位数组将允许您检查稀疏行的更小内存区域，这意味着更少的内存访问和更好的缓存位置

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如果您使用的矩阵非常稀疏，那么您也可以将其扩展到其他维度（具有稀疏的行数组），但整行为空的可能性很低。

谢谢。不过我有一个问题：在你建议的地图中，行和列的迭代不是更复杂吗？@litro:在第一个地图中不是。要对一行进行迭代，只需调用该行开头和结尾处的equal_range，并在该行开头和结尾处获得一对迭代器。这个方法和你的方法都不能提供一种简单的方法来迭代列。我已经在我的类型上使用无序的映射进行了测试，结果更糟。但是关于我的访问器：这已经是最优的了还是这个特定的访问器可以改进？@litro:您的访问器对于您的数据结构来说是最优的。您介意给出一个迭代所有行的示例吗？我似乎有一个愚蠢的例子。这是一个有趣的方法，但与原始方法相比，它的缩放特性较差。理想情况下，如果矩阵的大小增加，但非零元素的数量保持不变，则稀疏矩阵的存储不会增加。他的方法确实有这个特点，但你的方法没有。这确实可以适当地扩展，因为只有位数组随着新的0元素的维度增长而增长，而且这种增长非常小。我是在阅读了对另一个建议的评论后选择这个建议的，该建议提到了迭代矩阵的重要性。还有其他几种方法可以更好地实现这一点，它们适用于不同级别的稀疏性——我想到了使用（索引，值）的列表。

{ 1, 5, 9 }

while (! /* not at the end of the bit array */ ) {
    f = get_next_from_bit_array();  // This is just bitwise shift and bitwise & 
    if (!f) {
       val = 0;
    } else {
       val = compressed_row[i];
       i++;
    }
    do_action(val);
}