C++ 中最有效的矩阵表示是啥？

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 中最有效的矩阵表示是啥？

【英文标题】：What is the most efficient matrix representation in C++?C++ 中最有效的矩阵表示是什么？

【发布时间】：2016-12-14 11:10:11

【问题描述】：

希望这个问题不是OT。

我正在使用来自不同实现的VLFeat implementation 和SIFT 描述符来实现VLAD 编码器以比较它们（OpenCV、VLFeat、OpenSIFT）。

这应该是 C++ 中的高性能应用程序（我知道 SIFT 效率很低，我正在实现它的并行版本）。

现在，VLAD 希望将指向一组连续描述符（数学向量）的指针作为输入。关键是通常这个 SIFT 描述符被表示为一个矩阵，所以更容易管理它们。

所以假设我们有一个 3 维的 3 个描述符的矩阵（为了简单起见，我使用这些数字，实际上它是 128 维的数千个描述符）：

1 2 3
4 5 6
7 8 9

我需要使用指向：

1 2 3 4 5 6 7 8 9

一个简单的解决方案是将描述符保存在cv::Mat m 对象中，然后将m.data 传递给vl_vlad_encode。

但是我不知道cv::Mat 是否是一种有效的矩阵表示。例如，Eigen::Matrix 是另一种选择（我认为使用此对象很容易获得上面的表示），但我不知道哪种实现更快/更有效，或者是否有任何其他原因，因为我应该更喜欢一个的另一个。

另一种可能的选择是使用std::vector<std::vector<float>> v，但我不知道如果使用v.data()，我会获得上面的表示而不是： 1 2 3 *something* 4 5 6 *something* 7 8 9

显然*something* 会搞砸vl_vlad_encode。

欢迎提出任何其他建议！

【问题讨论】：

float [9]?同意以列或行为主的约定，然后您可以将所有内容连续布置为一列或一排。

@AndonM.Coleman 想解释一下 float[9] 和 float[3][3] 之间的区别吗？它们都是连续的，并且列/行约定对于两者都是可以更改的。

我忘了说矩阵维度是在运行时决定的，所以使用std::vector<float> v然后v.resize(dim)（或v.reserve(dim)）可能是一个更好的解决方案，在这种情况下dim=9 .

除非你做了一些奇怪的事情（详见here），Mat 中的数据是连续的。您可以将Mat 视为float*（或其他类型）的轻量级包装器，它允许更轻松地访问数据。所以它和指针一样高效，但有一些不错的抽象。

正确。您还可以使用this 提高对文件的写入/读取性能。使用 xml 或 yaml 可能太慢了。如果您不需要人类可读的文件，您可以使用链接中的函数以二进制形式保存

【参考方案1】：

除非你做了一些奇怪的事情（详见here），Mat 中的数据保证是连续的。您可以将Mat 视为float*（或其他类型）的轻量级包装器，可以更轻松地访问数据。所以它和指针一样高效，但有一些不错的抽象。

如果您需要高效地从文件加载/保存，可以使用matread and matwrite 以二进制格式保存Mat。

【参考方案2】：

std::vector<std::vector<float>> v 不付出努力就不会表现得很好，因为内存不会是连续的。

一旦你的内存是连续的，无论是 float[]、float[][] 还是 std::array/vector，它的性能将取决于你如何迭代你的矩阵。如果是随机访问，那差别不大；如果您要迭代所有列，那么最好将数据按列而不是按行分组。