C++ - 3-d 数据结构 - 我应该使用指针向量还是向量向量？

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ - 3-d 数据结构 - 我应该使用指针向量还是向量向量？

【英文标题】：C++ - A 3-d data structure - should I use vector of pointers or vector of vectors?

【发布时间】：2015-09-20 02:26:09

【问题描述】：

我必须维护一个 3 维的数据结构。所以让我们说它的尺寸是：- l x m x n。在我希望编写的程序中，l 和 m 在构建数据结构时就已经知道了。但是 n 在整个运行时必须是动态的。对于网格 lxm 中的不同向量，n 可能不同。 （一旦创建了这个结构，我就不会打算破坏它，因为我会一直需要它）。

暂时让我们假设它是我想要制作的二维数据结构，我应该制作 vector> 还是 vector*> ？我也知道在第一种情况下如何将向量初始化为所需的大小，即我可能会做类似的事情：-

vector<vector<int> > A(m)

将外部尺寸的大小初始化为 m。但是在第二种情况下，一旦我创建了一个指向向量的指针向量，我如何创建指针指向的向量。

将其带到 3-d 案例中，我应该使用 , vector> 或 vector> 或其他组合？

请提出任何更改建议，以便我可以在未正确构建问题时重新构建问题。

【参考方案1】：

您最好使用单个vector（而不是嵌套的），因为在这种情况下可以保证内存是连续的，并且由于没有缓存未命中，您的代码会更快。在这种情况下，您需要从 3D (2D) 映射到 1D，反之亦然，但这非常简单

对于 2D：

(x,y) <-> y*DIM_X + x;

对于 3D：

(x,y,z) <-> z*(DIM_Y*DIM_X) + y*DIM_X + x;

如果你真的坚持使用嵌套向量，你可以这样做：

#include <vector>

template<typename T>
using vec = std::vector<T>; // to save some typing

int main()

    // creates a 5 x 4 x 3 vector of vector of vector
    vec<vec<vec<double>>> v5, vec<vec<double>>4, vec<double>3;

编辑

响应您的最新编辑：使用

std::vector<std::vector<double>> vDIM_X*DIM_Y, std::vector<double>;
// address (x,y,z)
v[y*DIM_X+x, z] = val_x_y_z;

如果您进一步了解内部向量的维度，您可以使用std::vector::reserve 为它们预分配内存。这将加快速度，因为不会有任何（缓慢的）重新分配。

【讨论】：

所以你提到这个是针对 2-d 案例还是 3-d 案例？我的意思是这个公式。

我还是有些困惑。让我们考虑二维情况。我创建了一个向量：- vector A ?我应该如何在其中插入元素？外部尺寸是固定的，但内部是动态的。

@ameyask86 你创建一个大小为DIM_X x DIM_Y 的向量，例如std::vector<double> v(DIM_X * DIM_Y);，然后通过公式v[y*DIM_Y+x] = val_x_y; 插入其中，你打算之后更改DIM_Y 维度吗？跨度>

是的，第二个维度是可变的。正如我所提到的，它是动态的。因此我很困惑如何插入元素。它不仅是动态的，向量的大小也会不同。例如，我可以将二维结构设为：- 3,8,1,2,3,4,6,7 。在这个例子中，外部维度的大小是 3，另一个维度是可变的，对于第一个向量它的 2，对于第二个它的 3，对于第三个它的 3。结构以后可能变成：- 3,8,1,2 ,3,4,6,7,9,11 ，即在第三个向量中添加了 2 个元素。

@ameyask86 那么你有类似矩阵的东西还是只是一个向量的向量，后者是各种维度的？如果是这种情况，那么你需要使用vector<vector<>>，没有别的办法。但在这种情况下，你不应该说你有一个L x M x N 结构，因为你确实有一个类似于矩形网格的东西，其中包含可变长度的“列”。在这种情况下，您可以通过使用 vector<vector>（而不是 vector<vector<vector>>，将 2D 转换为 1D，但对可变长度列使用内部向量）来加快程序速度。

【参考方案2】：

不，使用适当的多维数组：Boost MultiArray http://www.boost.org/doc/libs/1_59_0/libs/multi_array/doc/user.html

#include "boost/multi_array.hpp"

int main () 
  // Create a 3D array that is 3 x 4 x 2
  typedef boost::multi_array<int, 3> array_type;
  typedef array_type::index index;
  array_type A(boost::extents[3][4][2]);

  // Assign values to the elements
  int values = 0;
  for(index i = 0; i != 3; ++i) 
    for(index j = 0; j != 4; ++j)
      for(index k = 0; k != 2; ++k)
        A[i][j][k] = values++;