如何在C++中计算平均值？

Question

我有一个作业要读取一个文件并输出平均测试分数。

这很简单，但我不喜欢现有计算平均分的方法。

average = (test1 + test2 + test3 + test4 + test5) / 5.0;

有没有办法让它只除以测试分数的数量？我在书或谷歌上都找不到类似的东西。就像这样：

average = (test + test + test + test) / ntests;

- user1174868

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如果测试的数量在读取输入之前是未知的，那么你需要使用循环对 n 个数字进行平均。 - FrustratedWithFormsDesigner

非常好的问题和观察。硬编码“5”是a）使用魔法，b）多余的。 - Robᵩ

@FrustratedWithFormsDesigner，请不要帮助那些试图规避问题禁令的人。 - Michael Myers

你知道如何边进行计算边计分吗？你熟悉“累加和”的概念吗？ - Beta

Answer 1

如果你的值存储在向量或数组中，只需使用来自<numeric>的std::accumulate：

std::vector<double> vec;
// ... fill vec with values (do not use 0; use 0.0)
double average = std::accumulate(vec.begin(), vec.end(), 0.0) / vec.size();

- Charles Salvia

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详细说明一下@RiaD所说的：在C(++）中，当你对整数进行除法运算时，默认只使用整数运算——例如，除法的结果会被截断，导致小数点后没有数据。如果你的数据集的值足够大，这不是太大的问题，但是当处理较小的数字时，你不想失去那种精度，否则可能会导致0.75变成一个平淡无奇的0。 - Richard J. Ross III

这应该是'0.'而不仅仅是'0'吧？因为如果在范围(-0.5, 0.5)内相加数字，没有小数点的话它将保持为零。 - ikku100

对于vec.size()的值足够大或者vec中存在大量级的值，考虑在累加之前使用std::transform将每个值除以vec.size()，作为更稳定的数值解决方案。 - jwm

Answer 2

步骤1. 通过迭代（如果您想完成）或递归（如果您想勇敢尝试）将所有测试分数放入数组（如果您想要简单和快速）或链接列表（如果您想要灵活性但慢速）中。

步骤2. 遍历数组/列表，直到达到末尾；在遍历过程中将每个单元格/节点的内容相加。同时，在遍历过程中也要记录当前所在的单元格/节点。

步骤3. 将第一个变量的总和除以记录位置的第二个变量。这将得出平均值。请保留HTML标签。

- user777082

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链表不太可能有用。它可能会使构建列表稍微更有效（但摊销复杂度与大多数向量一样，如果您过度分配），但它使求和和查找长度更加复杂，而1/3是相当糟糕的得分。 - user395760

这对我来说有点难度。我只知道cin、cout和其他一些基础知识。 - user1174868

@Jordan 那么这将为你提供一个学习比你所知道的更多的绝佳机会。数组或列表和迭代对于所有计算机语言都是基础 -- 你越早学习它们，就越好。 - Caleb

Answer 3

想知道为什么没有人提到boost::accumulators。它不是已经发布的解决方案中最短的，但可以更容易地扩展到更一般的统计值，如标准差或更高阶矩。

#include <iostream>
#include <boost/accumulators/accumulators.hpp>
#include <boost/accumulators/statistics/stats.hpp>
#include <boost/accumulators/statistics/mean.hpp>
#include <algorithm>
#include <vector>

double mean(const std::vector<double>& values) {
    namespace bo = boost::accumulators;

    if (values.empty()) return 0.;
    bo::accumulator_set<double, bo::stats<bo::tag::mean>> acc;
    acc=std::for_each(values.begin(), values.end(), acc);
    return bo::mean(acc);
}

int main()
{
    std::vector<double> test = { 2.,6.,4.,7. };
    std::cout << "Mean:   " << mean(test) << std::endl;
    std::cout << "Mean:   " << mean({}) << std::endl;

    return 0;
}

- Aleph0

Answer 4

这是我关于如何通过指定一个lambda函数获取每个值并将它们加起来来计算容器元素平均值的概括：

template <typename ForwardIterator, typename F>
double inline averageOf (ForwardIterator first, ForwardIterator last, F function) {
    std::vector<typename std::result_of<F(typename ForwardIterator::value_type)>::type> values;
    while (first != last) {
        values.emplace_back (function(*first));
        ++first;
    }
    return static_cast<double>(std::accumulate (values.begin(), values.end(), 0)) / values.size();
}

我测试过的客户端代码如下：

const std::list<CharmedObserver*> devotees =
    charmer->getState<CharmerStateBase>(CHARMER)->getDevotees();
const int averageHitPointsOfDevotees = averageOf (devotees.begin(), devotees.end(),
    [](const CharmedObserver* x)->int {return x->getCharmedBeing()->getHitPoints();});

- prestokeys

Answer 5

C++11提供了很好的解决方案：

constexpr auto countArguments() -> size_t
{
    return 0;
}

template<class T1, class ... Ti>
constexpr auto countArguments(T1, Ti ...xi) -> size_t
{
    return 1 + countArguments(xi...);
}

template<class T>
constexpr auto sumAruguments(T x) -> double
{
    return x;
}

template<class T1, class ... Ti>
constexpr auto sumAruguments(T1 x1, Ti ...xi) -> double // decltype(x1 + sumAruguments(xi...))
{
    return x1 + sumAruguments(xi...);
}

template<class...T>
constexpr auto avarage(T...xi) -> double
{
    return sumAruguments(xi...) / countArguments(xi...);
}

我无法编写它以使其自动推断返回类型。 当我尝试时，average(-2) 的结果很奇怪。

https://wandbox.org/permlink/brssPjggn64lBGVq

- Marek R

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我建议自动推断返回类型是毫无意义的。即使您提供了一个 int 参数列表，平均值也应该是浮点类型，并且在现代硬件上通常应该是 double。 - jwm

Answer 6

您还可以使用可变数量的参数来计算平均值。这个函数的原理是将未知数量的参数存储在堆栈中，然后我们可以取出它们。

double average(int n, ...)          // where n - count of argument (number)
{  
    int *p = &n;                   // get pointer on list of number in stack
    p++;                           // get first number
    double *pp = (double *)p;      // transformation of the pointer type
    double sum = 0; 
    for ( int i = 0; i < n; pp++, i++ ) //looking all stack
       sum+=(*pp);                 // summarize
    return sum/n;              //return average
}

你可以这样使用这个函数：

double av1 = average( 5, 3.0, 1.5, 5.0, 1.0, 2.0 );
double av2 = average( 2, 3.0, 1.5 );

但是参数的数量必须与 n 匹配。

- zifter

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注意这段代码。由于它依赖于实现细节，不能保证p的工作方式符合您的期望。在64位机器上，一些参数是通过寄存器传递的，因此该代码将无法正常工作。要正确实现，请查看 va_start 等函数。另外，使用 C++11，也可以使用可变参数模板来解决。 - MJD

@MJD太仁慈了。这是一个糟糕的建议，而且这段代码永远不会通过我的代码审查。-1 - jwm

我离开这个答案已经大约10年了。 我换了4家公司，参与了许多项目，写了很多行代码，还进行了更多的审查。 因此，现在以适当的责任心，我可以说这个答案完全是愚蠢的。 - zifter