什么是C++中最高效的矩阵表示方法？

Question

我希望这个问题不是离题的。

我正在使用VLAD编码器实现一个高性能的应用程序，使用不同实现的VLFeat implementation和SIFT描述符进行比较（OpenCV、VLFeat、OpenSIFT）。

这应该是一个C++高性能应用程序（我知道SIFT非常低效，我正在实现它的并行版本）。

现在，VLAD需要作为输入指向一组连续描述符（数学向量）的指针。问题在于，通常这些SIFT描述符被表示为矩阵，因此更容易管理。

所以假设我们有一个3维3描述符矩阵（为简单起见，实际上是数千个128维描述符）：

1 2 3
4 5 6
7 8 9

我需要将指针传递给vl_vlad_encode进行馈送。

1 2 3 4 5 6 7 8 9

一种简单的解决方案是将描述符保存在一个 cv::Mat m 对象中，然后将 m.data 传递给 vl_vlad_encode。

然而，我不知道 cv::Mat 是否是一种高效的矩阵表示。例如，Eigen::Matrix 是一种替代方法（我认为可以使用这个对象轻松地获得上述表示），但我不知道哪种实现更快/更有效，或者是否有任何其他原因，因为我应该优先选择其中之一。

另一个可能的替代方案是使用 std::vector<std::vector<float>> v，但我不知道是否使用 v.data() 我会获得上述表示，而不是： 1 2 3 *something* 4 5 6 *something* 7 8 9 显然，*something* 会使 vl_vlad_encode 混乱。

任何其他建议都非常受欢迎！

- justHelloWorld

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float [9]是什么意思？先同意使用列主序或行主序约定，然后您可以将所有内容连续地布局在一列或一行之后。 - Andon M. Coleman

@AndonM.Coleman，能否解释一下float[9]和float[3][3]之间的区别？它们都是连续的，对于两者来说，列/行约定都是可以改变的。 - UKMonkey

我忘了说矩阵的维度是在运行时决定的，因此使用 std::vector<float> v 然后 v.resize(dim)（或 v.reserve(dim)）可能是更好的解决方案，在这种情况下 dim=9。 - justHelloWorld

除非你做一些奇怪的事情（详见这里），否则Mat中的数据是连续的。你可以把Mat看作是一个轻量级的float*（或其他类型）包装器，它允许更容易地访问数据。因此，它与指针一样高效，但具有一些不错的抽象特性。 - Miki

可以的。你也可以使用这个链接来提高文件的写入/读取性能。使用xml或yaml可能会太慢了。如果你不需要可读性强的文件，可以使用链接中的函数以二进制形式保存。 - Miki

Answer 1

除非你做一些奇怪的事情（详见这里），否则Mat中的数据保证是连续的。你可以认为Mat是一个轻量级的包装器，可以更方便地访问float*（或其他类型）的数据。因此，它与指针一样高效，但具有一些不错的抽象特性。

如果您需要有效地从文件中加载/保存，可以使用matread和matwrite以二进制格式保存Mat。

- Miki

Answer 2

std::vector<std::vector<float>> v 如果没有一些努力，性能将不会很好，因为内存不是连续的。

一旦您的内存是连续的，无论是 float[]、float[][] 还是 std::array/vector，它的性能取决于您如何迭代矩阵。如果是随机访问，那么几乎没有区别；如果您每次都要遍历所有列，则最好按列而不是行对数据进行分组。

- UKMonkey