C# 自定义矩阵类的集合初始化语法是什么？

Question

我将创建一个自定义矩阵类，只有一个二维数组来保存所有元素（我知道使用一维数组更快更好，但这不是这个实现的重点）。问题在于，我想要有一个构造函数，并且能够像这样做：

Matrix a = new Matrix(2,2){{1,2},{3,4}};

同时让一切正常运作。我遇到了“'Matrix'不包含定义为'Add'的方法，也没有扩展方法'Add'”等问题，但在查找后，我仍然无法找到足够强大的信息来定义Add()方法，以使其正常工作。以下是我目前所拥有的代码：

public class Matrix : IEnumerable
    {
        /* What we know abuot matricies
         * - matricies are defined by rows, cols
         * - addition is element-wise
         */

        public IEnumerator GetEnumerator()
        {
            yield return m;
        }

        private void Add(double a)
        {
            // what exactly should go here anyway?
        }

        private double[,] m;

        public double this[int rows, int cols]
        {
            get => m[rows, cols];
            set => m[rows, cols] = value;
        }       

        public Matrix(int rows, int cols)
        {
            m = new double[rows, cols];
        }
    ...
    }

那么，我该如何实现 Add() 方法呢？

- Raxmo

Answer 1

尝试使用以下代码。您的Add方法必须是公共的。此外，为了使代码更安全，您必须添加验证器来检查m矩阵和提供的数据大小是否匹配。

private int currentRow = 0;
public void Add(params double[] a)
{
    for (int c = 0; c < a.Length; c++)
    {
        m[currentRow, c] = a[c];
    }
    currentRow++;
}

如果您没有提供所有行，剩余的行将具有它们默认值的元素。此外，请注意，该方法可以在未来调用，并且当m矩阵填满所有行时会抛出异常。

- Magnetron

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谢谢！它运行得很好。由于我将是唯一使用此库的人，潜在的危险将是可以接受的，我只需要小心。 - Raxmo

@Raxmo 另一个选项是使矩阵大小动态化，每当您添加行时重新调整 m 矩阵的大小。这样，您就可以调用 Matrix a = new Matrix(){{1,2},{3,4}};。 - Magnetron

目前的实现（在您的帮助下）适用于我的特定用途。然而，在删除行或列时调整矩阵大小实际上会非常有用（用于矩阵数学）。 - Raxmo

Answer 2

Magnetron的回答是使用集合初始化器语法的方法。这将更适用于嵌套数组而不是二维数组；正如他所指出的，无法在编译时检查初始化器中的参数数量是否与矩阵的大小匹配，因此只是初始化类会有运行时错误的风险。

另一种方法是实现一个允许您初始化矩阵的替代构造函数，像这样：

public Matrix(double[,] source)
{
    m = source;
}

那么你的代码行应该是这样的：

Matrix a = new Matrix(new double[,]{ {1,2},{3,4} });

这样做可以避免问题，因为矩阵的维度是由初始化数据的维度确定的，而初始化数据必须是一个二维数组。

- John Wu

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虽然这种方法足以解决问题，但它不是我所追求的语法类型。尽管如此，实现起来很容易，对其他应用仍是一个不错的解决方案。 - Raxmo

Answer 3

我知道我来晚了，但是有没有 double[,] 的扩展方法，甚至实现一个隐式转换？

class Matrix
{
    // Implicit cast
    public static implicit operator Matrix(double[,] array) => new Matrix(array);

    private double[,] source;
    public Matrix(double[,] source)
    {
        this.source = source;
    }
}
static class Extensions
{
    // Extension
    public static Matrix ToMatrix(this double[,] array)
    {
        return new Matrix(array);
    }
}
static class Program
{
    static void Main()
    {
        // Extension
        Matrix a = new double[,] {
            { 1.0, 2.0, 3.0 },
            { 1.0, 2.0, 3.0 },
            { 1.0, 2.0, 3.0 }
        }.ToMatrix();

        // Implicit cast
        Matrix b = new double[,] {
            { 1.0, 2.0, 3.0 },
            { 1.0, 2.0, 3.0 },
            { 1.0, 2.0, 3.0 }
        };
    }
}

- Carlos

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我真的很喜欢这个实现。虽然Megatron的回答更直接地回答了我的问题，但这可能会成为我的未来实现。 - Raxmo