C：矩阵向量乘积，两个双数相乘给出错误符号

Posted 2023-02-16

【中文标题】C：矩阵向量乘积，两个双数相乘给出错误符号

【英文标题】：C: matrix-vector product, multiplying two double numbers gives wrong sign

【发布时间】：2019-03-10 15:04:47

【问题描述】：

我正在尝试执行一个简单的矩阵乘以向量乘法，但由于某种原因，我的几次乘法结果中出现了错误的符号。我不知道为什么会这样，任何指针将不胜感激。

这是我的全部代码，即来自 mex 的矩阵 * 向量函数和调用者函数（或任何它被调用的函数） - 我正在通过 mex 从 Matlab 运行代码。

#include "mex.h"

void mxv(int m, int n, double *A, double *b, double *c) 
    double sum;
    int i, j;

    for (i = 0; i < m; i++) 
        sum = 0.0;
        for (j = 0; j < n; j++) 
            sum += A[i * n + j] * b[j];
        
        c[i] = sum;
    


void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]) 

    double *A, *b, *c;
    int i, j, Am, An;

    A = mxGetPr(prhs[0]);
    Am = (int)mxGetM(prhs[0]);   
    An = (int)mxGetN(prhs[0]); 

    c = malloc(Am * sizeof(double));
    b = mxGetPr(prhs[1]);

    mxv(Am, An, A, b, c); 

    for (i = 0; i < Am; i++)
        printf("c[%d] = %1.4f\n", i, c[i]);
 

我使用以下输入调用 mex 函数：

A = [-865.6634 0 0 0;
    0 -17002.6822 0 0;
    0 0 -1726.2421 2539.6267;
    0 0 -2539.6267 -1726.2421;]
b = [-0.00153521; -0.00011165; -0.00037659; 0.00044981]

正确的结果应该是：

1.3290
1.8983
1.7924
0.1799

但我明白了

c[0] = 1.3290
c[1] = 1.8983
c[2] = -0.4923
c[3] = -1.7329

所以前两个是正确的（c[0] 和 c[1]），但不是后两个。

我在我的代码中添加了一堆打印语句来尝试找出错误发生的位置：

#include "mex.h"

void mxv(int m, int n, double *A, double *b, double *c) 
    double sum;
    int i, j;

    for (i = 0; i < m; i++) 
        sum = 0.0;
        printf("********\n");
        for (j = 0; j < n; j++) 
            printf("A[%d][%d] = %1.10f\nb[%d] = %1.10f\n", i , j, A[i + n * j], j, b[j]);
            printf("A[%d][%d]*b[%d] = %1.10f\n", i, j, j, A[i * n + j] * b[j]);
            sum += A[i * n + j] * b[j];
            printf("sum = %1.10f\n", sum);
        
        c[i] = sum;
    
 

void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[],
                 int nrhs, const mxArray *prhs[]) 

    double *A, *b, *c;    
    int i, j, Am, An;

    A = mxGetPr(prhs[0]);
    Am = (int)mxGetM(prhs[0]);   
    An = (int)mxGetN(prhs[0]); 
    printf("size(A) = (%d,%d)\n", Am, An);
    for (i = 0; i < Am; i++) 
        for (j = 0; j < An; j++) 
            printf("A[%d][%d] = %1.4f\n", i, j, A[i + Am * j]);
        
    

    c = malloc(Am *sizeof(double));

    b = mxGetPr(prhs[1]);
    for (i = 0; i < Am; i++) 
        printf("b[%d] = %1.4f\n", i, b[i]);
    
    mxv(Am, An, A, b, c);

    for (i = 0; i < Am; i++)
        printf("c[%d] = %1.4f\n", i, c[i]);    

我非常有信心从 Matlab 获得正确的输入：

size(A) = (4,4)
A[0][0] = -865.6634
A[0][1] = 0.0000
A[0][2] = 0.0000
A[0][3] = 0.0000
A[1][0] = 0.0000
A[1][1] = -17002.6822
A[1][2] = 0.0000
A[1][3] = 0.0000
A[2][0] = 0.0000
A[2][1] = 0.0000
A[2][2] = -1726.2421
A[2][3] = 2539.6267
A[3][0] = 0.0000
A[3][1] = 0.0000
A[3][2] = -2539.6267
A[3][3] = -1726.2421
b[0] = -0.0015
b[1] = -0.0001
b[2] = -0.0004
b[3] = 0.0004

但是当我查看矩阵向量乘法时，我发现乘法结果由于某种原因在某些情况下具有错误的符号。这是它为 i = 2 打印的内容：

********
A[2][0] = 0.0000000000
b[0] = -0.0015352100
A[2][0]*b[0] = -0.0000000000
sum = 0.0000000000
A[2][1] = 0.0000000000
b[1] = -0.0001116500
A[2][1]*b[1] = -0.0000000000
sum = 0.0000000000
A[2][2] = -1726.2421000000
b[2] = -0.0003765900
A[2][2]*b[2] = 0.6500855124
sum = 0.6500855124
A[2][3] = 2539.6267000000
b[3] = 0.0004498100
A[2][3]*b[3] = -1.1423494859 <- THIS SHOULD BE 1.142349... (no minus sign)
sum = -0.4922639735
********

在 i=3 的情况下也会发生类似的情况。

提前致谢！

【问题讨论】：

您是否使用了正确的索引？考虑到A[2][3] 应该是2539.6267 而A[3][2] 是-2539.6267。所以结果是正确的，如果A的索引被切换了。

是的，没错！代表我犯了愚蠢的错误。感谢您的观看！

【参考方案1】：

在：

printf("A[%d][%d] = %1.10f\nb[%d] = %1.10f\n", i , j, A[i + n * j], j, b[j]);
printf("A[%d][%d]*b[%d] = %1.10f\n", i, j, j, A[i * n + j] * b[j]);

第一个printf 使用A[i + n*j]，而第二个使用A[i*n + j]。这些是数组中的转置位置。

【讨论】：

啊！当然，愚蠢的错误！将所有索引更改为 A[i + m*j] 就可以了。感谢您的帮助！