主页 / coding / 问题 / 78899708
Accepted
user26946861
Asked: 2024-08-22 11:40:21 +0800 CST

MATLAB - 使用 ismember 无循环比较两个矩阵的每一行

  • 772

假设我有两个矩阵：

A = [1;
     2;
     3;
     4;
     5]

和

B = [1 1 2 1;
     2 3 3 4;
     5 5 5 5;
     1 4 4 4;
     5 5 1 2]

我需要一个结果矩阵来显示 A 中的项目在 B 中的相应行中出现了多少次，如下所示：

C = [3;
     1;
     0;
     3;
     2]

目前，我正在使用 for 循环内的 ismember 来执行此操作，并将每行的结果相加。但由于矩阵的大小，这需要很长时间。有没有不使用循环就可以做到这一点？

编辑以显示我当前的代码：

for i=1:1:length(A)
    C(i) = sum(ismember(B(i,:),A(i)),2);
end

但实际上，我的矩阵有超过 500k 行，我希望通过删除循环来提高该代码的效率。

performance

1 个回答

  1. Best Answer

    简短答案

    您只需使用，它将使用隐式扩展将的每个元素与的整行==进行比较，并输出匹配的逻辑数组，然后对每行求和以计算匹配数AB

    C = sum( A == B, 2 );

    根据和的生成方式A，B避免对浮点数进行直接相等比较通常是一个好主意（参见此处），因此确保A和B在某个较小的容差范围内可能会更为稳健，即

    tol = 1e-8;
C = sum( abs(A-B) < tol, 2 );

    这里的减法将使用与==第一个示例相同的隐式扩展来A跨列传播B。

    基准测试

    出于兴趣，我对四种情况进行了基准测试

    1. 代码与您的问题中发布的完全一样，这是一个 for 循环，没有预先分配输出数组，C因此它会随着循环而增长。
    2. 代码相同，但预分配C为正确大小的数组NaN，这通常是加快循环速度的好方法。与 (1) 相比，速度提高了约 18%。
    3. 相同的预分配循环，但使用==而不是ismember，因为你正在比较整数，所以我期望==它比 更快ismember。与 (1) 相比，速度提高了 ~62%。
    4. 上面的代码完全没有使用循环。==或abs(..)<tol方法都同样快，所以我只展示了后者。与 (1) 相比，速度提高了约 94%。

    测试用例的结果为length(A) = 1e6和 100 列B：

    With loop and ismember:              0.65sec
With preallocated loop and ismember: 0.53sec
With preallocated loop and ==:       0.25sec
With no loop and ==:                 0.04sec

    根据输入矩阵的大小、预期的匹配数等，这些时间节省的里程可能会有所不同。下面的完整代码可供您测试其他情况。

    代码：

    N = 1e6;
A = (1:N).';
B = randi([1,N],N,1e2);

t = [ 
    timeit( @() withloop(A,B) )
    timeit( @() withloop_prealloc(A,B) )
    timeit( @() withloop_prealloceq(A,B) )
    timeit( @() noloop(A,B) )
    ];

fprintf( 'With loop and ismember:              %.2fsec\n', t(1) );
fprintf( 'With preallocated loop and ismember: %.2fsec\n', t(2) );
fprintf( 'With preallocated loop and ==:       %.2fsec\n', t(3) );
fprintf( 'With no loop and ==:                 %.2fsec\n', t(4) );

function withloop(A,B)
    for i=1:1:length(A)
        C(i) = sum(ismember(B(i,:),A(i)),2);
    end
end
function withloop_prealloc(A,B)
    C = NaN(length(A),1);
    for i=1:1:length(A)
        C(i) = sum(ismember(B(i,:),A(i)),2);
    end
end
function withloop_prealloceq(A,B)
    C = NaN(length(A),1);
    for i=1:1:length(A)
        C(i) = sum(B(i,:) == A(i),2);
    end
end
function noloop(A,B)
    C = sum( abs(A-B)<1e-8, 2 );
end
    • 3

相关问题