Matlab arrayfun 与 bsxfun——提高编程效率的利器!

许多人知道 MATLAB 向量化编程,少用 for 循环 可以提高代码运行效率,但关于代码紧凑化编程, arrayfun 与 bsxfun 两个重要函数却鲜有人能够用好,今天针对这两个函数举例说明其威力。

Matlab arrayfun

概述

arrayfun 是 Matlab 中的一个强大函数,它允许用户对数组中的每个元素应用一个指定的函数,并返回一个新的数组,该数组包含了函数对每个元素应用后的结果。这使得对数组进行逐元素操作变得非常灵活和方便,无需编写循环语句。

测试目的

本测试文档旨在展示 arrayfun 函数的多种巧妙用法,包括基本用法、匿名函数的应用、多维数组的处理以及与其他函数的结合使用,以全面理解其功能和效率。

  • 先看下面两个基本操作
A = 1:5;  
B = arrayfun(@(x) x^2, A);  
disp(B);A = -5:5;  
B = arrayfun(@(x) x > 0, A);  
disp(B);

这两个操作中,arrayfun 提供了便利的逐元素操作方式,但在处理大型数组时,直接利用 Matlab 的内置数组向量化操作(如 +, -, .*, ./ 等)通常会有更好的性能。

  • 再看下面这个操作:
[J,I]=meshgrid(1:10);
al=arrayfun(@(ii,jj)  integral2(@(u,v)sin(u).*sqrt(v),0,ii,0,jj),I,J);

这段代码在MATLAB环境中执行了一个二维数值积分的计算,具体地,它计算了函数
f ( u , v ) = s i n ( u ) ⋅ v f(u,v)=sin(u)⋅ \sqrt{v} f(u,v)=sin(u)v
​ 在由点 (0, 0) 到点 (ii, jj) 形成的矩形区域上的积分,其中 (ii, jj) 遍历了一个由 meshgrid 函数生成的 10x10 网格的坐标点。让我们逐步解释这段代码的各个部分:

al=arrayfun(@(ii,jj)integral2(@(u,v)sin(u).*sqrt(v),0,ii,0,jj),I,J);
这行代码是代码的核心,它使用了 arrayfun 函数来对 I 和 J 数组中的每个 (ii, jj) 对执行一个函数。这个函数是一个匿名函数,它本身调用了 integral2 函数来执行二维数值积分。
integral2(@(u,v)sin(u).*sqrt(v),0,ii,0,jj) 调用 integral2 来计算函数 f(u, v) = \sin(u) \cdot \sqrt{v} 在矩形区域 [0, ii] x [0, jj] 上的积分。这里,@(u,v)sin(u).*sqrt(v) 定义了被积分的函数,而 0, ii, 0, jj 指定了积分的边界。
arrayfun 函数将这个 integral2 调用应用到 I 和 J 数组的每一个 (ii, jj) 对上,并将结果存储在数组 al 中。因此,al 是一个 10x10 的数组,其中 al(i,j) 存储了函数 f(u, v) 在矩形区域 [0, I(i,j)] x [0, J(i,j)] 上的积分值。

灵活性:这种方法允许用户轻松地对不同区域的函数进行积分,而无需手动编写多个积分调用。通过改变 meshgrid 函数的参数,可以轻松地调整积分的区域大小和形状。

显然这段代码是向量化编程难以执行的,而靠 arrayfun 函数两行搞定.

bsxfun(binary singleton expansion function )

概述

bsxfun是MATLAB中的一个函数,它允许对两个数组进行逐元素操作,同时自动扩展(或广播)较小的数组以匹配较大数组的维度。这使得在不需要显式循环的情况下执行复杂的数组操作成为可能,提高了代码的效率和简洁性。

测试案例

bsxfun 简单的函数操作见帮助文档,这里我们给一个高级的测试案例,展示了bsxfun的妙用:

  • 对两个二维数组每一行求差集
    MATLAB 目前只能对一维数组求差集,高维的话用 for loop 效率偏低。对于下面这种两个数组每一列只有一个不同元素的矩阵,对每一列求差集,完全可以不用 for loop:
%例如下面对 A,B 每一行求差集
% A = [1,2,3,4,5; 8,4,7,9,6];
% B = [2,3; 4,9];
% mask = all(bsxfun(@ne,A,permute(B,[1 3 2])),3);
% At = A.'; %//'
% out = reshape(At(mask.'),[],size(A,1)).';% ---------------------------------------------------
%下面算例对两个矩阵每一列求差集   
B=[4   4   7   7   7   7   6   6   6   6   6   63   9   9   5   9   8   2   9   4   4   9   89   2   3   9   4   4   9   5   9   8   7   71   1   1   1   3   9   1   1   2   9   5   9]';
A=[7   6   4   6   4   6   4   7   4   7   7   79   2   3   9   3   4   9   5   9   8   5   83   9   9   5   9   8   2   9   2   4   9   41   1   1   1   1   9   1   1   1   9   1   9]';
mask = all(bsxfun(@ne,A,permute(B,[1 3 2])),3);
At = A.'; %//'
out = reshape(At(mask.'),[],size(A,1))
  • 再看下面这个:对比 bsxfun 与 repmat 运行效率:
n = 300;
k = 1; % Change to 100 for the second graph
a = ones(10,1);
rr = zeros(n,1);
bb = zeros(n,1);
ntt = 100;
tt = zeros(ntt,1);for i = 1:nr = rand(1, i * k);% Timing bsxfunfor it = 1:ntttic;x = bsxfun(@plus, a, r);tt(it) = toc;endbb(i) = median(tt);% Timing repmatfor it = 1:ntttic;y = repmat(a, 1, i * k) + repmat(r, 10, 1);tt(it) = toc;endrr(i) = median(tt);
endfigure;
plot(1:n, bb, 'b', 'DisplayName', 'bsxfun');
hold on;
plot(1:n, rr, 'r', 'DisplayName', 'repmat');
legend('bsxfun','repmat')

运行时间对比结果:


可见对于大矩阵操作 bsxfun 效率更高!

So, 当你的矩阵规模比较大时,想想能否用 bsxfun 代替 repmat 吧!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/pingmian/51128.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

第五十天 第十一章:图论part01 图论理论基础 深搜理论基础 98. 所有可达路径 广搜理论基础

图论理论基础 了解邻接矩阵(*),度,邻接表(数组链表)等 遍历顺序:深搜加广搜 深搜理论基础 dfs是可一个方向去搜,不到黄河不回头,直到遇到绝境了,搜不下去了&#xff0c…

力扣SQL 最后一个能进入巴士的人 自连接

Problem: 1204. 最后一个能进入巴士的人 文章目录 思路复杂度Code 思路 👨‍🏫 参考题解 复杂度 时间复杂度: O ( ∗ ) O(*) O(∗)空间复杂度: O ( ∗ ) O(*) O(∗) Code select a.person_name from queue a,queue b where a.turn > b.turn -…

Java代理模式详细

Java代理模式详细 一、引言 代理模式(Proxy Pattern)是一种常用的设计模式,它为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。在Java中,代理模式可以分为静态代理和动态代理两种。本文将详细介绍代理模式的概念、实现方式以及应…

[极客大挑战 2019]PHP1

打开靶机 提示有备份,可以用工具扫描,我还没有配置好环境,搜了一下其他师傅的:备份的地址在这: /www.zip 下载后得到这几个文件: index.php就是上面打开的网页,其中有一段php代码:…

谷粒商城实战笔记-72-商品服务-API-属性分组-获取分类属性分组

文章目录 一,后端接口开发Controller层修改接口接口测试 二,前端开发 这一节的内容是开发获取分类属性分组的接口。 一,后端接口开发 Controller层修改接口 修改AttrGroupController接口。 RequestMapping("/list/{catelogId}")p…

ROS getting started

文章目录 前言一、认识ROS提供的命令行工具nodestopicsservicesparametersactionsrqt_console, rqt_graph批量启动多个节点recorde and playc基础pub-sub 1.5 ROS2和fastdds1 改变订阅模式2 xml配置3 指定xml位置4 talker/listener通过发现服务器发送topic5 ros2 检视6 远程fas…

Redis zset 共享对象

前言 本文介绍 Redis 中 skiplist 编码的 zset 对象是如何共享对象的。 skiplist 编码的 zset 对象为了同时支持高效的点查询和范围查询,内部使用了跳表和哈希表。倘若将每个插入的元素都拷贝两份,分别插入跳表和哈希表,将浪费大量的内存&a…

Unity 骨骼动画(Skinned Mesh Renderer): 角色动画的高级渲染

在Unity中,骨骼动画(Skinned Mesh Renderer)是一种用于高级角色动画渲染的组件。它允许开发者将复杂的3D模型和动画应用到游戏角色上,实现逼真的视觉效果。本文将探讨Skinned Mesh Renderer的基本概念、使用方法以及如何优化性能。 Skinned Mesh Render…

Docker容器的数据管理

转载说明:如果您喜欢这篇文章并打算转载它,请私信作者取得授权。感谢您喜爱本文,请文明转载,谢谢。 我们在使用Docker的过程中,往往需要能查看容器内应用产生的数据,或者需要把容器内的数据进行备份&#x…

信创终端操作系统上vmware的命令行操作

原文链接:信创终端操作系统上vmware的命令行操作 Hello,大家好啊!今天给大家带来一篇关于在信创终端操作系统上使用命令行操作VMware的文章。通过命令行管理VMware虚拟机可以提高效率,特别是在需要批量操作或自动化管理时。本文将…

Python脚本批量将md文件转化成pdf

自己学编程时做了很多笔记,如今累积起来已经有几十个了,有很多图片链,怕哪天图床垮了图片就找不到了,于是就想把当时的 md 文件都转成 pdf 。 看了点文章,就开始实践: 1.下载 pandoc 和 CTex 2.ChatGpt …

VS2022创建C C++ GTEST工程

原因 需要对带代码进行单元测试,选择在Visual studio 中使用GTEST 框架。 实施 创建一个常规的控制台可执行程序。然后使用NUGET安装包 安装GTEST 头文件和动态库,同时安装GTEST ADAPTER。 安装可能提示找不到包源,此时需要根据提示配置一…

如何使用API快速打造健康医疗系统?

在数字医疗市场,数据是人们经常谈及的一个话题。当前,消费者医疗和健康应用收集的数据越来越多,电子健康记录的实施也创造出了大量有关病人的电子信息。 API接口在智慧医院跨网、跨机构之间的业务协同和数据共享交换中得到数据共享。支撑了医…

环境搭建-Docker搭建MySQL

Docker搭建MySQL 一、前言二、Docker安装MySQL5.7安装三、建立远程连接四、Docker安装MySQL8.0 一、前言 本文使用的Docker使用Windows搭建,Linux版本的搭建方式一样。 Windows系统搭建Docker 二、Docker安装MySQL5.7安装 拉取MySQL指定版本的镜像 docker pull …

Redis从入门到超神-(十二)Redis监听Key的过期事件

前言 试想一个业务场景,订单超过30分钟未支付需要做自动关单处理,修改订单状态,库存回退等,你怎么实现?方案一:可以使用定时任务扫表,通过支付状态和下单时间来判断是否支付过期。但是这样的方案是非常消耗…

2846. 边权重均等查询

Powered by:NEFU AB-IN Link 文章目录 2846. 边权重均等查询题意思路代码 2846. 边权重均等查询 题意 现有一棵由 n 个节点组成的无向树,节点按从 0 到 n - 1 编号。给你一个整数 n 和一个长度为 n - 1 的二维整数数组 edges ,其中 edges[i] [ui, vi…

实战:在Spring Boot中使用线程池

在处理高并发请求时,直接创建和销毁线程会带来巨大的开销。线程池通过重用现有的线程来减少这种开销,提高应用的性能和响应速度。SpringBoot提供了便捷的方式来配置和使用线程池。 在SpringBoot中使用线程池,可以有效提高应用的并发处理能力…

MacOS DockerDesktop配置文件daemon.json的位置

如果因为通过可视化页面修改配置错误导致客户端启动不起来,可以去找对应的配置文件通过 vim 修改后重启客户端 cd ~/.docker/

C#使用Clipper2进行多边形合并、相交、相减、异或的示例

Clipper2库介绍 开源库介绍: Clipper2在Github上的地址:https://github.com/AngusJohnson/Clipper2 Clipper2库对简单和复杂多边形执行交集(Intersection)、并集(Union)、差分(Difference&…

protobuf编译之后找不到isStringEmpty方法

原因: 与mysql的jar包冲突了 解决办法&#xff1a; 在MySQL中排除proto-java <dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId><version>8.0.22</version><scope>runtime</scope>&l…