縮短的用C二維動態數組算法++期間

Question

我定義二維動態數組和對數組的arrays.Dimensions分配內存是彼此（256 * 256）相同：

double **I1,**I2; 

    int M=256; 
    int N=256; 
    int i,j; 

    I1= new double *[M+1]; 
    for(i=1;i<=M;i++) 
    {I1[i]=new double [N+1];} 

    I2= new double *[M+1]; 
    for(i=1;i<=M;i++) 
    {I2[i]=new double [N+1];} 

然後，我賦值的數組元素。我必須對這些數組執行數學算法。我使用了很多for循環。而且我的代碼工作得非常緩慢。

例如，如果我從I1減去I2和asssigned陣列。減去另一個I3二維陣列中，我使用此代碼：

double **I3; 
double temp; 
//allocate I3; 
I3= new double *[M+1]; 
for(i=1;i<=M;i++) 
{I3[i]=new double [N+1];} 


//I3=I1-I2 


for(i=1;i<=M;i++){ 
    for(j=1;j<=N;j++){ 
      temp=I1[i][j]-I2[i][j]; 
      I3[i][j]=temp;} 
} 

如何可以C++的執行時間短，而無需使用用於循環？ 你能否告訴我另一種方法？

問候..

Answer 1

按重要性排序：

• 交換機上的編譯器優化。
• 爲每個矩陣分配一個數組，並使用類似M * i + j的索引。這將分配得更快，也許更重要的是比多個分配更緊湊和更少支離破碎。
• 習慣以零開始索引，這將爲您節省一個數組元素，通常零比較可能會更快。
• 我看到使用for循環沒有錯。
• 如果您願意花費更多精力，您可以使用向量化的第三方線性代數庫或使用SSE *或GPU等向量化自己。

Answer 2

某些體系結構對向量算法有硬件支持，因此單條指令會將雙精度數組的所有元素相加。

但是，您必須做的第一件事是加快程序的速度。你有沒有計劃你的程序來查看減速發生的位置？

例如，你似乎在for循環中做的一件事是大量的堆分配，這往往是緩慢的。您可以將所有陣列組合成一個陣列以獲得更快的速度。

你現在正在做的這個邏輯等價的：

I3 = I1 - I2; 

如果你這樣做：

I1 -= I2; 

現在I1將存儲結果。這會破壞I1的原始值，但會避免分配新的陣列數組。

此外，C++的目的是定義類來表示數據類型及其操作。所以你可以編寫一個類來表示你的動態數組存儲。或使用現有的 - 請檢查uBLAS library。

Answer 3

我不明白你爲什麼說這很慢。你在這裏做256 * 256的減法。我不認爲有一種方法可以避免在這裏出現循環（即使你使用的是矩陣庫，它也可能會保持不變）。

你可能會考慮一次分配256 * 256的浮點數，而不是調用新的256次（然後使用一些索引算術，因爲你只有一個索引），但是可能更容易找到一個矩陣庫來爲你做到這一點。

Answer 4

首先，在大多數情況下，我會建議不要像這樣手動管理你的記憶。我確定你已經聽說C++提供了可以應用「算法」的容器類。這些容器不易出錯（特別是在例外的情況下），操作更具表現力，優化並且通常經過良好測試，因此證明可以工作。

在你的情況下，以前已知的數組大小，可以使用std :: vector而不會損失性能（創建除外），因爲內存保證是連續的，因此可以像數組一樣使用。你也應該考慮扁平你的數組，在循環中調用一個分配例程並不是非常快 - 分配是昂貴的。當做矩陣乘法時，考慮在行 - 主要/列 - 主要對中的分配，這有助於緩存......但是我離題了。

雖然這只是一個普遍的建議 - 我不建議你使用容器重新實現這個，我只是覺得有必要提及它們。

在這個特定的情況下，既然你提到你想要「執行數學算法」，我建議你看看能夠做矩陣/矢量操作的數字庫，因爲這看起來像你是什麼後。

對於C++，有Newmat例如，和（或多或少）規範BLAS/LAPACK實現（即Netlib，AMD的ACML，ATLAS）。這些允許您使用優化算法以及優化SIMD指令（例如SSE）執行常見的（不常見的）操作，如加/減矢量，乘以矩陣等等。

很顯然，在計算時無法避免對這些值進行迭代，但可以通過優化方式和標準接口來完成。

Answer 5

一切都已在STL中，請使用valarray。

另請參閱：How can I use a std::valarray to store/manipulate a contiguous 2D array?