如何在Matlab中优化嵌套的for循环

Question

我在Matlab程序中嵌套了三层 for 循环。你们中有谁能帮我进行优化吗？

w=5;
a = rand(m*n,10); b=rand(m,n);
for i = 1 : m
   for j = 1 : n
      for k = 1 : l
         if (i-w >= 1 && i+w <= m)
             featureL = a(((i-1)*n)+j,:); featureR = a(((i-1)*n)+j-d,:);
             D1(i,j,k) = sqrt( sum( (featureL - featureR) .* (featureL - featureR) ) );
             D2(i,j,k) = mean2( b(i-w:i+w, j-w:j+w) );
         end
      end
   end
end

我知道使用meshgrid可以大大提高性能，但我不确定如何实现。

谢谢您的期待。

能否像这样做...

[X Y Z] = meshgrid(1:m,1:n,1:l);
D1(something containing X,Y,Z) = sqrt( sum( ( a(something cont. X,Y) - a(something cont. X,Y)).*(a(something cont. X,Y) - a(something cont. X,Y)) ) );
% similarly D2

非常感谢！

- rdg

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不是完整的答案，只是一个快速提示：通过修改最外层循环来避免if语句，例如这样：for i=1+w:m-w。 - Bentoy13

你能指定你正在使用的 m、n、l 和 d 的值吗？ - Eitan T

@Bentoy13，这确实是一个首次改进。我没有看到k对计算有任何影响。就我所看到的，所有页面都是相同的->使用“repmat”。 - denahiro

始终有利于优化- mlint your_file_name 的输出。它会提供许多警告，告诉你应该预分配D1和D2。 - bdecaf

@raghudeep：我怀疑你打错了字：d的值是多少？它和w一样吗？另外，公式如何取决于k？请仔细检查你的代码。 - Amro

Answer 1

我发现逐步攻击这些问题是一个不错的方式。从最内部的循环开始检查并看看是否可以在更高级别上完成。这将减少重复计算。

例如，您可以在两个级别更高的地方执行if (i-w >= 1 && i+w <= m)（因为它只依赖于i，w和m），从而减少if检查和跳过循环迭代。 一旦完成了这项工作，您的featureL和featureR计算可以上移一级；它们在k循环内执行，但仅依赖于j。类似地，sqrt( sum( (featureL - featureR) .* (featureL - featureR) ) )可以在k循环之外计算，并放入一个变量中稍后分配。

事实上，据我所知，您可以摆脱整个k循环，因为k从未被使用。这是带有一些改进的代码：

w=5; 
a = rand(m*n,10); 
b=rand(m,n); 
for i = 1 : m
    if (i-w >= 1 && i+w <= m)
        for j = 1 : n
            featureL = a(((i-1)*n)+j,:); 
            featureR = a(((i-1)*n)+j-d,:);
            x = sqrt( sum( (featureL - featureR) .* (featureL - featureR) ) );
            y = mean2( b(i-w:i+w, j-w:j+w) )           
            D1(i,j,:) = x;              
            D2(i,j,:) = y;
        end    
    end 
end

- goric

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只剩下最后一件事，在这个代码中，你正在从1迭代到m，但是if条件确保真正有效的值在i+w（代码中为6）和m-w之间。那么您可以重新定义i的范围并删除if条件。 - Charliemops