Question

我正在为Matlab中的高阶有限元模拟算法开发某些功能，我想知道什么是实现特定任务的好方法。我相信我面临着一个普遍的问题，但是在进行一些挖掘之后，我并没有真正找到一个好的解决方案。

基本上，我有一个很长的ID列表（对应于我的网格上的某些节点），其中每个ID与较小的数据集相关联。然后，当我运行我的求解器时，我需要访问与这些节点关联的数据并更新数据（多次）。

例如，假设这是我列出的这些特定节点：

nodelist = [3 27 38] %(so these are my node ID's)

然后为每个节点关联以下数据集

a (scalar)
b (5x5 double matrix)
c (10x1 double vector)

(a total of 36 double values associated with each node ID)

实际上，我当然会拥有更长得多的节点ID列表以及与每个节点相关联的数据集（但仍然只有双标量，矩阵和向量（没有字符，字符串等））。

方法1

因此，我准备的一种方法是将所有内容存储在2D双矩阵中，然后在需要时执行一些相对复杂的索引以访问我的数据。对于上面的示例，我的2D矩阵的大小为

size(2Dmat) = [length(nodelist), 36]

说我想访问节点ID 27的b（3,3），我访问2Dmat（2,14）。

从原理上讲，这是可行的，但是由于这种复杂的索引编制，代码不是很干净和可读性（更不用说，当我改变数据集的设置方式时，我需要重新调整完整的索引代码）。

方法2

另一种方法是对节点列表中的每个节点使用某种结构：

a = 4.4;
b = rand(5,5);
c = rand(10,1);
s = struct('a',a,'b',b,'c',c)

然后我可以通过s.b（3,3）等访问数据。但是我只是不知道如何将结构与节点ID相关联？

方法3

我能想到的最后一件事是建立某种SQL数据库，但这似乎是一个过大的选择。另外，我需要我的代码尽可能快，因为我需要多次访问与这些选定节点关联的数据集中的这些字段，并且我想对数据库进行一些查询会降低速度。

请注意，最终我将把代码从Matlab转换为C / C ++，所以我宁愿实现一些不太依赖Matlab特定功能的东西。

那么，关于如何以干净的方式实现此功能的任何想法？希望我的问题有道理，并预先感谢！

Answer 1

方法2是最简洁的方法，可以轻松转换为C ++。对于每个节点，您都有一个结构s，然后：

data(nodeID) = s;

是所谓的struct数组。您索引为

data(id).b(3,3) = 0.0;

这假定ID是连续的，或者ID的值之间没有巨大的差距。但这始终可以确保，如有必要，可以很容易地重新编号节点ID。

在C ++中，您将有一个结构向量：

struct Bla{
   double a;
   double b[3][3];
   double c[10];
};

std::vector<Bla> data(N);

或在C中：

Bla* data = malloc(sizeof(Bla)*N);

（free(data)做完后不要忘记）。

然后，在C或C ++中，您可以通过以下方式访问元素：

data[id].b[2][2] = 0.0;

翻译是显而易见的，除了索引在C ++中从0开始，在MATLAB中从1开始。

请注意，此方法的内存开销比MATLAB中的方法1大，但在C或C ++中则没有。

方法3是个坏主意，只会减慢您的代码速度而没有任何好处。

Answer 2

我认为，给定一组不连续的节点ID，最干净的解决方案是使用map container的方法2，其中您的节点ID是映射中的键（即索引）。这可以在MATLAB中使用containers.Map对象来实现，而在C ++中可以使用std::map容器来实现。例如，下面是如何在MATLAB中创建值并将其添加到节点图中的方法：

>> nodeMap = containers.Map('KeyType', 'double', 'ValueType', 'any');
>> nodelist = [3 27 38];
>> nodeMap(nodelist(1)) = struct('a', 4.4, 'b', rand(5, 5), 'c', rand(10, 1));
>> nodeMap(3)

ans = 

  struct with fields:

    a: 4.400000000000000
    b: [5×5 double]
    c: [10×1 double]

>> nodeMap(3).b(3,3)

ans =

   0.646313010111265

在C ++中，您需要为要存储在地图中的数据类型定义结构或类（例如Node）。这是一个示例（...表示传递给Node构造函数的参数）：

#include <map>

class Node {...};   // Define Node class
typedef std::map<int, Node> NodeMap;  // Using int for key type

int main()
{
  NodeMap map1;

  map1[3] = Node(...);  // Initialize and assign Node object
  map1.emplace(27, std::forward_as_tuple<...>);  // Create Node object in-place
}

Matlab：将ID与数据集（例如struct）相关联吗？

2 个答案: