分配 n 个 NumericMatrix 的 Rcpp 列表

Posted 2023-02-22

【中文标题】分配 n 个 NumericMatrix 的 Rcpp 列表

【英文标题】：Allocate Rcpp List of n NumericMatrix

【发布时间】：2020-01-13 18:05:35

【问题描述】：

有没有办法分配一个长度为 n 的 Rcpp List，其中 List 的每个元素都将填充一个 NumericMatrix，但每个 NumericMatrix 的大小可以改变？

我有一个使用 std::list 和 push_back() 的想法，但是列表的大小可能非常大，我想避免在从函数。

下面的 R 代码给出了我希望做什么的想法：

myvec = function(n) 
  x = vector("list", n)
  for (i in seq_len(n)) 
    nc = sample(1:3, 1)
    nr = sample(1:3, 1)
    x[[i]] = matrix(rbinom(nc * nr, size = 1, prob = 0.5),
                    nrow = nr, ncol = nc)
  
  x

这可能会导致：

> myvec(2)
[[1]]
     [,1]
[1,]    0
[2,]    1

[[2]]
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    0    1    0
[2,]    0    1    1

更新：基于@Dirk 和@Ralf 的cmets，我创建了基于Rcpp::List 和std::list 的函数，最后有一个换行符。速度比较似乎并不偏爱一个版本，但也许我没有意识到效率低下。

src = '
#include <Rcpp.h>
// [[Rcpp::export]]
Rcpp::List myvec(int n) 
  Rcpp::RNGScope rngScope;
  Rcpp::List x(n);
  // Rcpp::IntegerVector choices = 1, 2 ,3;
  Rcpp::IntegerVector choices = Rcpp::seq_len(50);
  for (int i = 0; i < n; ++i) 
    int nc = Rcpp::sample(choices, 1).at(0);
    int nr = Rcpp::sample(choices, 1).at(0);
    Rcpp::NumericVector entries = Rcpp::rbinom(nc * nr, 1, 0.5);
    x(i) = Rcpp::NumericMatrix(nc, nr, entries.begin());
  
  return x;


// [[Rcpp::export]]
Rcpp::List myvec2(int n) 
  Rcpp::RNGScope scope;
  std::list< Rcpp::NumericMatrix > x;
  // Rcpp::IntegerVector choices = 1, 2 ,3;
  Rcpp::IntegerVector choices = Rcpp::seq_len(50);
  for (int i = 0; i < n; ++i) 
    int nc = Rcpp::sample(choices, 1).at(0);
    int nr = Rcpp::sample(choices, 1).at(0);
    Rcpp::NumericVector entries = Rcpp::rbinom(nc * nr, 1, 0.5);
    x.push_back( Rcpp::NumericMatrix(nc, nr, entries.begin()));
  
  return Rcpp::wrap(x);

'
sourceCpp(code = src)

在我的计算机上产生的基准是：

> library(microbenchmark)
> rcpp_list = function() 
+   set.seed(10);myvec(105)
+ 
> std_list = function() 
+   set.seed(10);myvec2(105)
+ 
> microbenchmark(rcpp_list(), std_list(), times = 1000)
Unit: milliseconds
        expr    min      lq     mean  median      uq
 rcpp_list() 1.8901 1.92535 2.205286 1.96640 2.22380
  std_list() 1.9164 1.95570 2.224941 2.00555 2.32315
    max neval cld
 7.1569  1000   a
 7.1194  1000   a

【参考方案1】：

Rcpp 对象是 R 对象的基本问题支配了我的 R 的内存管理，其中调整大小是昂贵的：完整副本。

因此，当我有与您类似的任务，但大小可能会改变或未知时，我经常使用不同的数据结构——STL 为我们提供了很多——并且只在return 步骤转换为 R(cpp)在末尾。

这里的细节是魔鬼（一如既往）。简介，实验，...

编辑：从狭义上讲，“我们可以返回具有不同大小的 NumericMatrix 对象列表吗”，答案是当然可以，因为这就是 List对象做。您也可以插入其他类型。

【讨论】：

德克，感谢您的及时回复。当您说“仅在最后的 return 步骤转换为 R(cpp)”时，我假设您的意思是使用 Rcpp::wrap 函数？

【参考方案2】：

正如 Dirk 所说，当然可以创建一个包含不同大小矩阵的列表。为了让它更具体一点，这里是你的 R 函数的翻译：

#include <Rcpp.h>
// [[Rcpp::plugins(cpp11)]]
// [[Rcpp::export]]
Rcpp::List myvec(int n) 
    Rcpp::List x(n);
    Rcpp::IntegerVector choices = 1, 2 ,3;
    for (int i = 0; i < n; ++i) 
        int nc = Rcpp::sample(choices, 1).at(0);
        int nr = Rcpp::sample(choices, 1).at(0);
        Rcpp::NumericVector entries = Rcpp::rbinom(nc * nr, 1, 0.5);
        x(i) = Rcpp::NumericMatrix(nc, nr, entries.begin());
    
    return x;


/***R
myvec(2)
*/

与 R 代码的主要区别在于显式命名的向量 choices 和 entries，它们仅隐含在 R 代码中。

【讨论】：

感谢 Ralf，您在代码中包含 \\[[Rcpp::plugins(cpp11)]] 是否有特定原因？它似乎在没有它的情况下运行，但也许有一个我不知道的好处。

@dr_jfrench choices的初始化使用C++11。但是，通常不需要这样做，因为现在许多系统默认使用 C++11。

这是有道理的。我什至没有注意到这是指定向量的另一种方法。这比 IntegerVector choices = IntegerVector::create(1, 2, 3);

之类的标准（？） Rcpp 方法更简单

@dr_jfrench，看到这篇文章***.com/a/2236233/4408538。它被称为列表初始化。这里有更多信息en.cppreference.com/w/cpp/language/list_initialization