Question

假设我需要在行和列的矩阵内搜索以找到最小值，这是最好的方法吗？

目前我能想到的是有两个嵌套的矢量如下：

std::vector<std::vector<float>> myData;

以这种方式搜索：

// row search on row say 10
int index= std::min_element(myData[10].begin(), myData[10].end()) - myData[10].begin();

但是为了搜索cols，我需要编写一个for循环来进行搜索。

 // col search say on col 20
 float min_value=10000000;  / assuming values in table are less than this value
 int min_index=-1;
 for(int i=0;i<myData.size();++i)
 {
       if(myData[i][20] <min_value)
       {
            min_value=myData[i][20];
            min_index=i;
        }
  }

有没有更好的方法呢？我也可以访问OpenCV。

Answer 1

由于您的结构元素将会发生变化，您最好的选择是使用RMQ（a.k.a Fenwick树）实现范围最小查询（binary index trees）。我建议你为每一行和每一列保留一棵这样的树。如果要支持对原始矩阵的子矩阵的查询，也可以实现此类树的树。我提出的解决方案将需要O(N * M )额外的内存，其中N和M是矩阵的维度。它还支持复杂O(log(N) + log(M))的查询和更新。

Answer 2

如果您有OpenCV Mat，可以使用minMaxLoc：

void minMaxLoc(InputArray src, double* minVal, double* maxVal=0, 
    Point* minLoc=0, Point* maxLoc=0, InputArray mask=noArray())

返回值minVal/maxVal包含实际值，而minLoc/maxLoc是最小值/最大值的坐标（如果有多个则为第一次出现）。

显然，如果你传递整个矩阵，你将得到全局最小值/最大值，但你也可以只传递一行或一列。

对于矩阵C，您可以使用Mat::col找到列n的最小值/最大值

minMaxLoc(C.col(n), &minVal, &maxVal, &minLoc, &maxLoc);

或使用Mat::row

的行m

minMaxLoc(C.row(m), &minVal, &maxVal, &minLoc, &maxLoc);

Mat::col和Mat::row都是O(1)次操作，因为它们不会复制任何数据，但我没有做任何基准来确定其列迭代的速度。< / p>

Answer 3

我们可以使用minMaxLoc（1）来获取行/列的最小值/最大值，而不是cv::reduce和range / roi。以下示例。

unsigned char data[4][2] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
Mat img(4, 2, CV_8UC1, data) ;

Mat rowMinImg;
int singleCoumnResult = 1;
cv::reduce(img, rowMinImg, singleCoumnResult, CV_REDUCE_MIN );

//Mat colMinImg;
//int singleRowResult = 0;
//cv::reduce(img, colMinImg, singleRowResult, CV_REDUCE_MIN );

快速了解cv :: reduce（2）的实现，表明它是一个简单的for循环来查找最小/最大值。因此，如果您已将数据存储在OpenCV Mat中，我认为这是可行的方法。

Answer 4

虽然这可能比您想要的更复杂，但可以继承iterator base class。那里有一个简单的例子。您将重新定义运算符以遍历列。这样，您可以像行迭代器一样将它们传递给min_element。

Answer 5

如果我理解正确，您希望能够找到给定矩阵的最小值和最大值（和位置）：

全局
在一行中，
在一栏中

然后以下MWE可能会对您有所帮助。让我们先来看一下输出：

mat = 
[75, 97, 66, 95, 15, 22;
 24, 21, 71, 72, 34, 66;
 21, 69, 88, 72, 64, 1;
 26, 47, 26, 40, 95, 24;
 70, 37, 9, 83, 16, 83]

global min =   1 @ [5, 2]
global max =  97 @ [1, 0]

Row 0 min =  15 @ [4, 0] max =  97 @ [1, 0]
Row 1 min =  21 @ [1, 1] max =  72 @ [3, 1]
Row 2 min =   1 @ [5, 2] max =  88 @ [2, 2]
Row 3 min =  24 @ [5, 3] max =  95 @ [4, 3]
Row 4 min =   9 @ [2, 4] max =  83 @ [3, 4]

Col 0 min =  21 @ [0, 2] max =  75 @ [0, 0]
Col 1 min =  21 @ [1, 1] max =  97 @ [1, 0]
Col 2 min =   9 @ [2, 4] max =  88 @ [2, 2]
Col 3 min =  40 @ [3, 3] max =  95 @ [3, 0]
Col 4 min =  15 @ [4, 0] max =  95 @ [4, 3]
Col 5 min =   1 @ [5, 2] max =  83 @ [5, 4]

相应的代码（你说可以使用OpenCV）：

#include <opencv2/core/core.hpp>

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iomanip>

namespace {

template <typename T>
std::pair< cv::Point, cv::Point > findMinMaxLoc( cv::Mat_<T> & mat )
{
    double ignored1, ignored2;
    std::pair< cv::Point, cv::Point > mmloc;
    cv::minMaxLoc( mat, &ignored1, &ignored2, &(mmloc.first), &(mmloc.second) );

    return mmloc;
}

template <typename T>
std::pair< cv::Point, cv::Point > minMaxLocRow( cv::Mat_<T> & mat, int row )
{
    cv::Rect roi( 0, row, mat.size().width, 1 );
    cv::Mat_<T> matRow = mat( roi );

    std::pair< cv::Point, cv::Point > mmloc = findMinMaxLoc( matRow );
    mmloc.first.y  = row;
    mmloc.second.y = row;

    return mmloc;
}

template <typename T>
std::pair< cv::Point, cv::Point > minMaxLocCol( cv::Mat_<T> & mat, int col )
{
    cv::Rect roi( col, 0, 1, mat.size().height  );
    cv::Mat_<T> matCol = mat( roi );

    std::pair< cv::Point, cv::Point > mmloc = findMinMaxLoc( matCol );
    mmloc.first.x  = col;
    mmloc.second.x = col;

    return mmloc;
}

} // namespace

int main( int argc, char ** argv )
{
    // Generate a matrix filled with random data.
    cv::Size size( 6, 5 );
    cv::Mat1i mat( size ); // Or cv::Mat1b, cv::Mat3f, etc.
    cv::RNG rng( cv::getCPUTickCount() );

    rng.fill( mat, cv::RNG::UNIFORM, 0, 100 );

    std::cout << "mat = " << std::endl << mat << std::endl << std::endl;

    // Find the global minimum and maximum.
    std::pair< cv::Point, cv::Point > mmloc = findMinMaxLoc( mat );

    std::cout << "global min = " << std::setw( 3 ) << std::setfill( ' ' );
    std::cout << mat( mmloc.first )  << " @ " << mmloc.first  << std::endl;
    std::cout << "global max = " << std::setw( 3 ) << std::setfill( ' ' );
    std::cout << mat( mmloc.second ) << " @ " << mmloc.second << std::endl << std::endl;

    // Row-wise extrema.
    for ( int row = 0; row < size.height; ++row )
    {
        std::pair< cv::Point, cv::Point > mmloc = minMaxLocRow( mat, row );

        std::cout << "Row " << row;
        std::cout << " min = " << std::setw( 3 ) << std::setfill( ' ' );
        std::cout << mat( mmloc.first )  << " @ " << mmloc.first;
        std::cout << " max = " << std::setw( 3 ) << std::setfill( ' ' );
        std::cout << mat( mmloc.second ) << " @ " << mmloc.second << std::endl;
    }
    std::cout << std::endl;

    // Column-wise extrema.
    for ( int col = 0; col < size.width; ++col )
    {
        std::pair< cv::Point, cv::Point > mmloc = minMaxLocCol( mat, col );

        std::cout << "Col " << col;
        std::cout << " min = " << std::setw( 3 ) << std::setfill( ' ' );
        std::cout << mat( mmloc.first )  << " @ " << mmloc.first;
        std::cout << " max = " << std::setw( 3 ) << std::setfill( ' ' );
        std::cout << mat( mmloc.second ) << " @ " << mmloc.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

也许我提出的解决方案不是 （你明确要求的），但这只是一个简单的解决方案。

什么是在c ++内的最小和最大矩阵中搜索不同行或列的最快方法

5 个答案: