如何使用Rcpp在C++中用另一个矩阵的值替换矩阵元素？

Question

如何使用Rcpp在C++中用另一个矩阵的值替换矩阵元素？

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我有一个使用Rcpp编写的小型C++函数，用于将一个矩阵中的元素替换为另一个矩阵中的值。对于单个单元格或者一列来说，它都能正常工作，如下所示：

cppFunction('NumericMatrix changeC(NumericMatrix one, NumericMatrix two) {
NumericMatrix a = one;
NumericMatrix b = two;
b(_,1) = a(_,1);
return b;
}')

changeC(g,f)

如果原来的矩阵f如下：

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6]
[1,]    6    6    6    6    6    6
[2,]    6    6    6    6    6    6
[3,]    6    6    6    6    6    6
[4,]    6    6    6    6    6    6
[5,]    6    6    6    6    6    6
[6,]    6    6    6    6    6    6

并且 g 矩阵如下所示：

        [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6]
 [1,]    5    5    5    5    5    5
 [2,]    5    5    5    5    5    5
 [3,]    5    5    5    5    5    5
 [4,]    5    5    5    5    5    5
 [5,]    5    5    5    5    5    5
 [6,]    5    5    5    5    5    5

当我运行 changeC(g,f) 函数时，我得到了预期的结果：

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6]
[1,]    6    5    6    6    6    6
[2,]    6    5    6    6    6    6
[3,]    6    5    6    6    6    6
[4,]    6    5    6    6    6    6
[5,]    6    5    6    6    6    6
[6,]    6    5    6    6    6    6

但是我真正想做的是用另一个矩阵的子集替换另一个矩阵的子集（例如，将一个矩阵（3*3）的第1到3行、第1到3列替换为另一个矩阵的第3到6行、第3到6列（也是3*3）。我已经尝试过：

cppFunction('NumericMatrix changeC(NumericMatrix one, NumericMatrix two) {
NumericMatrix a = one;
NumericMatrix b = two;
b( Range(0,2), Range(0,2)) = a( Range(3,5), Range(3,5));
return b;
}')

但是这段代码无法编译。尽管如此：

cppFunction('NumericMatrix changeC(NumericMatrix one, NumericMatrix two) {
NumericMatrix a = one;
NumericMatrix b = two;
b = a( Range(3,5), Range(3,5));
return b;
}')

我的代码是这样的：f[1:3, 1:3] = g[4:6, 4:6]，但是它运行得比较慢，尤其是对于非常大的矩阵（因此我使用了Rcpp）。请问我做错了什么？在R中，我会这样做。

谢谢您的帮助。

编辑1

经过一番尝试，我已经成功让我的矩阵向东和向西移动了（我认为向北和向南也可能类似，可能需要一个两步的方法来实现东北、西北等方向的移动？）。

func <- 'NumericMatrix eastC(NumericMatrix a) {
int acoln=a.ncol();
NumericMatrix out(a.nrow(),a.ncol()) ;
for (int j = 0;j < acoln;j++) {
if (j > 0) {
out(_,j) = a(_,j-1);
 } else {
  out(_,j) = a(_,0);
 }
 }
 return out ;
 }'
 cppFunction(func)

欢迎进行任何改进。我希望将第一列保留为零而不是0列。有什么想法吗？

- AntonyDW

1

如果您使用几个嵌套的for循环会发生什么？ - IRTFM

1

在从R转向C++时，您必须执行许多R可以本地执行的步骤。例如- R是矢量化的，而C++则不是。正如42所指出的那样，通过两个循环（行，列）来完成这个过程是一种选择。另一个选项是使用RcppEigen中的块操作。详见：块操作教程 - alexwhitworth

1

此外，您应该传递引用并在矩阵上使用“const”（在您的第一个示例中为“one”），以避免其被更改。 - alexwhitworth

艾力克斯，42岁，我一定想探索你所说的内容，但不确定该如何做。你能发表一个答案吗？ - AntonyDW

我今天下午可能有时间这样做。 - alexwhitworth

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Thell · Accepted Answer

我认为Rcpp的subMatrix不支持那种分配方式。

建议您尝试使用RcppArmadillo和Armadillo子矩阵视图

#include <RcppArmadillo.h>
// [[Rcpp::depends(RcppArmadillo)]]

using namespace arma;

// [[Rcpp::export]]
mat example( mat m1, mat m2) {
  m1.submat( 0,0, 2,2) = m2.submat( 3,3, 5,5 );
  return m1;
}

/*** R
m1 <- matrix(1,6,6)
m2 <- matrix(-1,6,6)
example(m1, m2)
*/

> m1 <- matrix(1,6,6)

> m2 <- matrix(-1,6,6)

> example(m1, m2)
     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6]
[1,]   -1   -1   -1    1    1    1
[2,]   -1   -1   -1    1    1    1
[3,]   -1   -1   -1    1    1    1
[4,]    1    1    1    1    1    1
[5,]    1    1    1    1    1    1
[6,]    1    1    1    1    1    1