C++：将向量重塑为 3D 数组

Question

编辑：我已将矢量作为文本文件上传到云端硬盘，以防有人想看一看：https://drive.google.com/file/d/0B0wsPU8YebRQbDUwNFYza3ljSnc/view?usp=sharing

我正在尝试将我的向量 h 重塑为 3D 数组。 h 包含 295788 个元素。在这种情况下 height = 314、width = 314 和 depth = 3。基本上我想做的是 MATLAB 用它的 reshape 函数做的。

h = reshape(h, height, width, depth)

到目前为止，这是我的尝试，但是当我打印它时，我看到的都是零，这是不对的。我仔细检查了 h 是否包含我期望的数字。

vector<vector<vector<double> > > array3D;

int height = 314, width = 314, depth = 3;
// Set up sizes
array3D.resize(height);
for (int i = 0; i < height; ++i) {
    array3D[i].resize(width);

    for (int j = 0; j < width; ++j)
        array3D[i][j].resize(depth);
}

for (int i = 0; i < height; i++)
{
    array3D[i][0][0] = h[i];
    for (int j = 0; j < width; j++)
    {
        array3D[i][j][0] = h[i+j];
        for (int k = 0; k < depth; k++)
        {
            array3D[i][j][k] = h[i+j+k];
        }
    }
}

正在打印：

for (vector<vector<vector<double>>>::const_iterator i = array3D.begin(); i != array3D.end(); ++i)
{
    for (vector<vector<double>>::const_iterator j = i->begin(); j != i->end(); ++j)
    {
        for (vector<double>::const_iterator k = j->begin(); k != j->end(); ++k)
        {
            cout << *k << ' ';
        }
    }
}

所以我的问题是，如何正确地将矢量转换为 3D 数组？

Answer 1

我按照 Henri Menke 的建议使用 Eigen::Tensor 设法做到了这一点。我最终为初始 314x314x3 矩阵创建了一个数组，然后为 300x300x3 矩阵创建了另一个数组。它既不快也不漂亮，但现在这是我能想到的。看起来像这样。

澄清一下：margin 是在代码中进一步计算的，但在本例中，对于 314x314x3 矩阵，它是 margin=7。 h 是一个包含 295788 个元素的向量。 nrh=314、nch=314 和 nradii=3。

Tensor<int, 3> t(nrh, nch, nradii);
int counter = 0;
for (int k = 0; k < nradii; k++)
{
    for (int col = 0; col < nch; col++)
    {
        for (int row = 0; row < nrh; row++) 
        {
            t(row, col, k) = h[counter];
            counter += 1;
        }
    }
}

int height = nrh - margin * 2;
int width = nch - margin * 2;
int depth = nradii;
Tensor<int, 3> out(height, width, depth);
int count1 = 0, count2 = 0, count3 = 0;

for (int k = 0; k < depth; k++)
{
    for (int j = margin; j < nch - margin; j++)
    {
        for (int i = margin; i < nrh - margin; i++)
        {
            out(count1, count2, count3) = t(i, j, k);
            count1 += 1;
        }
        count1 = 0;
        count2 += 1;
    }
    count2 = 0;
    count3 += 1;
}

编辑：使用 Tensor.slice()

的解决方案 #2

int height = nrh - margin * 2;
int width = nch - margin * 2;
int depth = nradii;
Tensor<int, 3> tensor(height, width, depth);
DSizes<ptrdiff_t, 3> indices(margin, margin, 0);
DSizes<ptrdiff_t, 3> sizes(height, width, nradii);
tensor = t.slice(indices, sizes);

Answer 2

怎么样：

array3D[i][j][k] = h[i*(depth*width)+j*depth+k];

这可能会或可能不会以正确的顺序扫描矢量。

注意当索引 k 重置时索引 j 递增，因此您正好移动一个直到索引 j 重置，在这种情况下 i 递增并且相同的。很容易证明这个计算只读取每个元素一次。

我通常期望 width、height 然后是 depth，而您正在以相反的顺序扫描！

脚注： 根据应用程序的不同，仅使用此方法访问向量可能是值得的。一般来说，事实证明它比访问向量的向量更快。这在处理大量数组时可能很重要。

Answer 3

其实你的代码结构已经ok了，但是有两个错误：

行

array3D[i][0][0] = h[i];

和

array3D[i][j][0] = h[i+j];

毫无意义。您稍后将使用

行覆盖这些条目

array3D[i][j][k] = h[i+j+k];

h[]的索引计算错误：在添加单元格索引之前，您必须将行索引乘以行的长度。作业应如下所示：
```
array3D[i][j][k] = h[(i*width+j)*depth+k];
```
否则，(i, j, k) == (3, 2, 1) 和 (i, j, k) == (1, 3, 2) 的结果是一样的，这显然是错误的。在上面的指数计算中，我假设 k 是变化最快的维度。如果这不是您的数据存储在 h 中的顺序，您需要更改 i、j 和 k 的位置并相应地调整因子。

综合起来，你的赋值循环应该是：

for (int i = 0; i < height; i++) {
    for (int j = 0; j < width; j++) {
        for (int k = 0; k < depth; k++) {
            array3D[i][j][k] = h[(i*width+j)*depth+k];
        }
    }
}

有点跑题：
如果您使用的是 C 而不是 C++，您可以 "simply" 这样做：

size_t dataSize;
//Create a real 3D array with the dimensions (height, width, depth).
double (*array3D)[width][depth] = malloc(dataSize = height*sizeof(*array3D));
//Copy over the data from the file.
memcpy(array3D, h, dataSize);


//Print the array contents:
for (int i = 0; i < height; i++) {
    for (int j = 0; j < width; j++) {
        for (int k = 0; k < depth; k++) {
            printf("%d ", array3D[i][j][k]);
        }
    }
}

这使用了一个真正的 3D 数组，而不是指向双精度数组的指针数组的指针数组（这大致就是 vector<vector<vector<double>>> 的意思）。但是，这不能在 C++ 中完成，因为 C++ 不允许像 C 那样具有动态大小的数组类型。

C++：将向量重塑为 3D 数组

C++: Reshape vector to 3D array

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reshape