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fghoussen
Asked: 2023-08-22 22:02:20 +0800 CST

如何使用自定义比较器为三元组（“tuple”）声明/使用“unordered_set”？

  • 772

如何使用自定义比较器声明/使用unordered_setfor 三元组 ( tuple)？

我需要将float( 处理为tuple) 的三元组存储在一组中以检查是否存在重复项。因为它是关于float，我想使用常规比较==是行不通的，所以需要自定义比较。

这个最小的代码无法编译：

>> cat unordered_set_triplet.cpp 
#include <unordered_set>
#include <tuple>
#include <limits> // numeric_limits
#include <cmath> // fabs
#include <functional> // hash

using triplet = std::tuple<float, float, float>;
bool triplet_equal(triplet const & lhs, triplet const & rhs) {
  float const eps = std::numeric_limits<float>::epsilon();
  if (std::fabs(std::get<0>(lhs) - std::get<0>(rhs)) > eps) return false;
  if (std::fabs(std::get<1>(lhs) - std::get<1>(rhs)) > eps) return false;
  if (std::fabs(std::get<2>(lhs) - std::get<2>(rhs)) > eps) return false;
  return true;
}
using unordered_set_triplet = std::unordered_set<triplet,
                                                 std::hash<triplet>,
                                                 decltype(triplet_equal)>;

int main() {
  //unordered_set_triplet s; // Compilation: KO...
  unordered_set_triplet s(10, std::hash<triplet>, triplet_equal);
  s.insert({1.f, 2.f, 3.f});
}

我得到：

>> g++ -std=c++20 -o unordered_set_triplet unordered_set_triplet.cpp 
In file included from /usr/include/c++/12/bits/hashtable.h:35,
                 from /usr/include/c++/12/unordered_set:46,
                 from unordered_set_triplet.cpp:1:
/usr/include/c++/12/bits/hashtable_policy.h: In instantiation of ‘struct std::__detail::_Hashtable_ebo_helper<0, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&), false>’:
/usr/include/c++/12/bits/hashtable_policy.h:1631:12:   required from ‘struct std::__detail::_Hashtable_base<std::tuple<float, float, float>, std::tuple<float, float, float>, std::__detail::_Identity, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&), std::hash<std::tuple<float, float, float> >, std::__detail::_Mod_range_hashing, std::__detail::_Default_ranged_hash, std::__detail::_Hashtable_traits<true, true, true> >’
/usr/include/c++/12/bits/hashtable.h:182:11:   required from ‘class std::_Hashtable<std::tuple<float, float, float>, std::tuple<float, float, float>, std::allocator<std::tuple<float, float, float> >, std::__detail::_Identity, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&), std::hash<std::tuple<float, float, float> >, std::__detail::_Mod_range_hashing, std::__detail::_Default_ranged_hash, std::__detail::_Prime_rehash_policy, std::__detail::_Hashtable_traits<true, true, true> >’
/usr/include/c++/12/bits/unordered_set.h:100:18:   required from ‘class std::unordered_set<std::tuple<float, float, float>, std::hash<std::tuple<float, float, float> >, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&)>’
unordered_set_triplet.cpp:21:26:   required from here
/usr/include/c++/12/bits/hashtable_policy.h:1204:11: error: data member ‘std::__detail::_Hashtable_ebo_helper<0, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&), false>::_M_tp’ invalidly declared function type
 1204 |       _Tp _M_tp{};
      |           ^~~~~
/usr/include/c++/12/bits/hashtable.h: In instantiation of ‘class std::_Hashtable<std::tuple<float, float, float>, std::tuple<float, float, float>, std::allocator<std::tuple<float, float, float> >, std::__detail::_Identity, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&), std::hash<std::tuple<float, float, float> >, std::__detail::_Mod_range_hashing, std::__detail::_Default_ranged_hash, std::__detail::_Prime_rehash_policy, std::__detail::_Hashtable_traits<true, true, true> >’:
/usr/include/c++/12/bits/unordered_set.h:100:18:   required from ‘class std::unordered_set<std::tuple<float, float, float>, std::hash<std::tuple<float, float, float> >, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&)>’
unordered_set_triplet.cpp:21:26:   required from here
/usr/include/c++/12/bits/hashtable.h:665:7: error: function returning a function
  665 |       key_eq() const
      |       ^~~~~~
In file included from /usr/include/c++/12/unordered_set:47:
/usr/include/c++/12/bits/unordered_set.h: In instantiation of ‘class std::unordered_set<std::tuple<float, float, float>, std::hash<std::tuple<float, float, float> >, bool(const std::tuple<float, float, float>&, const std::tuple<float, float, float>&)>’:
unordered_set_triplet.cpp:21:26:   required from here
/usr/include/c++/12/bits/unordered_set.h:632:7: error: function returning a function
  632 |       key_eq() const
      |       ^~~~~~
unordered_set_triplet.cpp: In function ‘int main()’:
unordered_set_triplet.cpp:21:49: error: expected primary-expression before ‘,’ token
   21 |   unordered_set_triplet s(10, std::hash<triplet>, triplet_equal);
      |                                                 ^

如何解决这个问题？

编辑

使用 (ordered) 也不起作用set：

>> cat set_triplet.cpp 
#include <iostream>
#include <set>
#include <tuple>
#include <limits> // numeric_limits
#include <cmath> // fabs
#include <functional> // hash

using triplet = std::tuple<float, float, float>;
bool triplet_equal(triplet const & lhs, triplet const & rhs) {
  float const eps = std::numeric_limits<float>::epsilon();
  if (std::fabs(std::get<0>(lhs) - std::get<0>(rhs)) > eps) return false;
  if (std::fabs(std::get<1>(lhs) - std::get<1>(rhs)) > eps) return false;
  if (std::fabs(std::get<2>(lhs) - std::get<2>(rhs)) > eps) return false;
  return true;
}
using set_triplet = std::set<triplet, std::hash<triplet>, decltype(triplet_equal)>;

int main() {
  //set_triplet s; // Compilation: KO...
  set_triplet s(10, std::hash<triplet>, triplet_equal);
  s.insert({1.f, 2.f, 3.f});
  s.insert({1.0000001f, 2.0000001f, 3.0000001f});
  for (auto const & t : s) std::cout << std::get<0>(t) << ", " << std::get<1>(t) << ", " << std::get<2>(t) << std::endl;
}

什么容器适合使用？ triplet可以看到 3D 点 (XYZ)：我需要处理/检测重复点。

迄今为止最好的解决方案

i使用以这种方式i = (int) 1000000 * f 从 float构建的整数组成的元组f并使用 set（operator<乘以 1000000 后将遵守高达 6 位精度的严格排序）。

>> cat set_uint32_triplet.cpp 
#include <iostream>
#include <set>
#include <tuple>

using triplet_uint32 = std::tuple<uint32_t, uint32_t, uint32_t>;
using triplet_float = std::tuple<float, float, float>;
triplet_uint32 convert(triplet_float const & f) {
  uint32_t precision = 1000000; // Allow for 6-digit precision.
  uint32_t x = (uint32_t) (std::get<0>(f) * precision);
  uint32_t y = (uint32_t) (std::get<1>(f) * precision);
  uint32_t z = (uint32_t) (std::get<2>(f) * precision);
  return {x, y, z};
}

int main() {
  triplet_float pt1 = {1.f, 2.f, 3.f};
  triplet_float pt2 = {1.0000001f, 2.0000001f, 3.0000001f}; // Considered     duplicate with pt1.
  triplet_float pt3 = {1.000001f,  2.000001f,  3.000001f};  // Considered NOT duplicate with pt1.

  std::set<triplet_uint32> s;
  s.insert(convert(pt1));
  s.insert(convert(pt2));
  s.insert(convert(pt3));
  std::cout << "set size " << s.size() << std::endl;
  for (auto const & t : s) std::cout << "set item " << std::get<0>(t) << ", " << std::get<1>(t) << ", " << std::get<2>(t) << ", " << std::endl;
}

>> g++ -std=c++20 -o set_uint32_triplet set_uint32_triplet.cpp

>> ./set_uint32_triplet 
set size 2
set item 1000000, 2000000, 3000000, 
set item 1000000, 2000001, 3000001,
c++

2 个回答

  1. 这可能不是您想要的答案，但它为您提供了已接受答案的传递性问题的解决方案。

    std::tuple<int, int, int>通过将浮点数乘以某个常数（例如 10000）并向下舍入来使用和量化浮点数。比例因子将取决于您的域。

    如果需要保留原始值，请使用 unordered_map。使用 int 元组作为键，并添加一个 float 元组作为值。然后，当您搜索给定的三元组时，您可以在三个值中的每个值中查找相邻元组。

    这更复杂，工作量更大，但这是一种更正确的方法，并且可以避免由于传递性问题而导致的 UB。

    • 0
  2. Best Answer

    KeyEqual的问题

    首先，提供给 的KeyEqualstd::unordered_set不能是一个函数，而这正是您想要对 执行的操作decltype(triplet_equal)。但是，它可以是函数指针。通常，您应该按如下方式使用函数对象：

    struct triplet_equal {
    // note: static constexpr only since C++23, otherwise remove those two
    static constexpr bool operator()(triplet const & lhs, triplet const & rhs) const {
        float const eps = std::numeric_limits<float>::epsilon();
        if (std::fabs(std::get<0>(lhs) - std::get<0>(rhs)) > eps) return false;
        if (std::fabs(std::get<1>(lhs) - std::get<1>(rhs)) > eps) return false;
        if (std::fabs(std::get<2>(lhs) - std::get<2>(rhs)) > eps) return false;
        return true;
    }
};

// ...
std::unordered_set<triplet, std::hash<triplet>, triplet_equal> s(10);

    您不必为哈希值或triplet_equal构造函数提供任何值，因为它们是默认可构造的。

    哈希问题

    下一个大问题是标准库没有std::hash针对元组的专门化。如果您想创建自己的元组，请查看unordered_map / unordered_set 中元组的通用哈希。

    然而，即使有一个，问题仍然是两个相等的元组（其中相等性由 确定triplet_equal）也必须具有相同的哈希值。您必须专门化std::hash自己，以便两个相等的元组始终具有相同的哈希值，尽管浮点不精确。你也许可以通过量化floats 来做到这一点，但我想正确地做到这一点是非常困难的。

    替代方案：使用std::set并提供比较

    使用起来会容易得多std::set，只需要您实现小于比较：

    // checks whether x < y after quantization to a multiple of epsilon
constexpr float eps_less_than(float x, float y) {
    constexpr float e = std::numeric_limits<float>::epsilon();
    // use simple comparison if numbers are far apart
    float d = x - y;
    if (std::fabs(d) >= 2 * e) {
        return d < 0;
    }
    return std::floor(x * (1 / e)) < std::floor(y * (1 / e));
}

// lexicographical comparison
struct triplet_less {
    // constexpr since C++23
    constexpr bool operator()(triplet const & lhs, triplet const & rhs) const {
        if (eps_less_than(std::get<0>(lhs), std::get<0>(rhs))) return true;
        if (eps_less_than(std::get<0>(rhs), std::get<0>(lhs))) return false;

        if (eps_less_than(std::get<1>(lhs), std::get<1>(rhs))) return true;
        if (eps_less_than(std::get<1>(rhs), std::get<1>(lhs))) return false;

        if (eps_less_than(std::get<2>(lhs), std::get<2>(rhs))) return true;
        return false;
    }
};

int main() {
    std::set<triplet, triplet_less> s;
    s.insert({1.f, 2.f, 3.f});
}

    请参阅编译器资源管理器中的实时示例

    进一步说明

    最好不要使用std::tuple，而是使用简单的聚合类型，如下所示：

    struct vec3 {
    float x, y, z;
    // C++20: default all comparison operators
    // (you still need a custom vec3_equal to deal with precision issues)
    friend auto constexpr operator<=>(vec3 const&, vec3 const&) = default;
};

    使用默认的比较运算符，可以很容易地获得 , 的所有功能std::tuple，并且您可以编写lhs.x而不需要std::get<0>(lhs)和其他烦恼。

    • -1

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