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Lu基于系统内置对象创建扩展数据类型,小矩阵乘效率测试

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    [LV.1]初来乍到

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    1#
    发表于 2011-10-23 09:37 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
        本例中,我们将基于系统内置实数数组创建矩阵(matrix)类型,即:基本类型为luDynData_realarray(标识实数数组),扩展类型为matrix(标识矩阵)。为了简单,我们仅处理二维实数数组即矩阵类型。) A, @9 v. H0 g; g9 B
    3 {5 Z: H8 _' y/ g  Y: X
        基本要点:
    % R- ~; I" ^1 o1 r$ x6 _% r( t1 w5 ?7 }, W  T) o  \
        (1)为扩展类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。8 x* a: y0 ^7 k( d6 y

    3 S7 e1 ]4 h& b3 n, Q$ W# r    (2)用函数LockKey将重载函数OpMatrix注册到Lu,锁定的键的类型即为matrix,要注册为常量,以便于使用。$ K" J4 e; \: R& h3 `# @
    ; t! S( ^1 C( ], k8 d) ?/ _' @
        (3)为扩展类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。) s2 Z2 u$ p6 l2 ^2 N/ ^( D
    ) x: X% q  [  n2 ]& K* O
        (4)用函数LockKey解锁键matrix(本例中,程序退出时会自动解锁,故可以不用)。
    1. #include <windows.h>2 v8 z2 Y  k9 B) Z
    2. #include <iostream>
    3. * K1 z7 m( [+ ?9 C7 N5 S
    4. #include <math.h>( w4 U& A9 `; s5 s
    5. #include "lu32.h"
    6. * K( t! v; x# ]
    7. ! m+ M) C! N7 Q, K
    8. #pragma comment( lib, "lu32.lib" )\\" {3 \. b9 G8 T$ e6 a
    9. , M- I& N2 h1 y5 ^' j
    10. using namespace std;' \+ K; }' g! o5 |* Q& V\\" t/ ^. H

    11. 2 N# M0 l6 T& x) e/ _# E$ Z5 n* A
    12. luKEY Matrix=-1000;        //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定6 p6 B( d7 f: s

    13. 2 H- n3 U$ `: r\\" E) M
    14. void _stdcall LuMessage(wchar_t *pch)//输出动态库信息,该函数注册到Lu,由Lu二级函数调用
    15. / B. z9 K' S: B$ [$ ?. d
    16. {
    17. & O4 `! g0 o3 \+ E( }
    18.         wcout<<pch;
    19. + G6 h' t+ r4 H
    20. }  P- t! O7 A\\" S3 B; S
    21. void _stdcall DelMatrix(void *me)        //用于LockKey函数,因为是基于系统内置实数数组创建矩阵,故该函数什么也不做
    22. ( n4 D' h2 J7 p( Q9 J9 f& h0 W
    23. {6 d$ o4 k  L# K7 J' x
    24. }9 O+ s/ h6 \% b0 y
    25. LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator)        //运算符重载函数,用于LockKey函数+ X9 P9 o) W0 f# ~1 |
    26. {
    27. % Z9 X7 k/ S  J1 W$ V. o/ _+ F5 P
    28.         LuData a;
    29. 3 G: [0 ]: x5 O% T1 o5 S
    30.         luRealArray *pRealArray1,*pRealArray2,*pRealArray3;
    31. + m1 ?7 L6 L( F; F5 D
    32.         luVOID i,j,k,m,n,u,v;5 V( [* R' u. z4 u. c
    33.         double *pa,*pb,*pc;9 G, P7 m) L1 Q4 t4 H0 M
    34.         luMessage pMessage;0 F) C\\" w' F8 b) V
    35.         wchar_t wchNum[32];: F5 E3 u9 s2 M. o0 x
    36.         char chNum[32];5 f7 [\\" r\\" \. `/ t
    37.         a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;
    38.   m+ Y) T) y# R& e. U
    39.         switch(theOperator)# C2 J* J- D( p, y
    40.         {
    41. & d8 E2 W+ d* s
    42.         case 2:        //重载运算符*
    43. + K' u) X8 r) E/ `& \( Q
    44.                 pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);3 X8 U7 [' a% J0 u  [9 w
    45.                 pRealArray2=(luRealArray *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);
    46. 3 U8 f$ a% L: [) h( t% s5 p
    47.                 if(!pRealArray1 || !pRealArray2) break;        //对象句柄无效,不是实数数组* b& [' r9 x2 v: V+ \
    48.                 if(pRealArray1->DimLen!=2 || pRealArray2->DimLen!=2) break;        //不是二维实数数组(矩阵)
    49. + M/ \, D& K4 p5 l. v5 X- T
    50.                 if(pRealArray1->Dim[1]!=pRealArray2->Dim[0]) break;        //维数不匹配
    51. : S9 C: C1 F! |) J0 E1 z5 Q9 R
    52.                 pRealArray3=(luRealArray *)NewSysObj(luDynData_realarray,pRealArray1->Dim[0]*pRealArray2->Dim[1],2);        //创建矩阵对象& Z( V$ x9 W2 Z
    53.                 if(!pRealArray3) break;* m$ ?; M8 B, X( x& Y
    54.                 pRealArray3->Dim[0]=pRealArray1->Dim[0]; pRealArray3->Dim[1]=pRealArray2->Dim[1];        //设置矩阵维数大小
    55. ! M8 ^3 B& B% z
    56.                 pa=pRealArray1->Array; pb=pRealArray2->Array; pc=pRealArray3->Array;
    57. , E2 l  p) M3 c  t
    58.                 m=pRealArray1->Dim[0]; n=pRealArray1->Dim[1]; k=pRealArray2->Dim[1];
    59. % o3 C$ s# e* P1 ~
    60.                 for(i=0; i<m; i++)        //矩阵乘# l0 j- X: P4 M- V- _
    61.                 {/ r8 L- A% L8 ?- A& G
    62.                         for(j=0; j<k; j++)+ J# O5 E1 Y* C$ d: K
    63.                         {
    64. : x+ S0 s, a  j' E4 C) E  c7 a
    65.                                 u=i*k+j; pc[u]=0.0;
    66. 8 m; t+ F. H. i
    67.                                 for (v=0; v<n; v++)
    68. $ _! ^0 S$ d/ }9 ^6 ?, L. u; l
    69.                                 {\\" ?& A, e5 F: g+ W* J
    70.                                         pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
    71. 4 J% R. r2 f7 ~6 x3 k( F
    72.                                 }
    73. + d1 f# R: N+ Y
    74.                         }
    75. / N! ]+ S( h* T% t- G4 }
    76.                 }
    77. ) J( K0 ^; j: k, M. V0 E) ]1 I
    78.                 FunReObj(hFor);        //告诉Lu,返回一个动态对象
    79. & Y; Z' Y) U3 m1 }8 Y. M8 H
    80.                 a.BType=luDynData_realarray; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pRealArray3;
    81. ' B9 J: o2 L2 k- {6 `6 l
    82.                 break;: A- w4 ~+ k5 f% m+ ]' L* D
    83.         case 25:        //重载运算符.*8 D+ F( d3 C, s5 A6 s( x
    84.                 pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);. q3 e, g/ L: S
    85.                 pRealArray2=(luRealArray *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);
    86. - m# K% n7 X- G+ O: d5 }8 i' s' d
    87.                 if(!pRealArray1 || !pRealArray2) break;        //对象句柄无效,不是实数数组8 I% T  O6 Y6 }+ i2 V
    88.                 if(pRealArray1->DimLen!=2 || pRealArray2->DimLen!=2) break;        //不是二维实数数组(矩阵)7 n. b' U; a/ r% g
    89.                 if(pRealArray1->Dim[0]!=pRealArray2->Dim[0] || pRealArray1->Dim[1]!=pRealArray2->Dim[1]) break;        //维数不相同. X- A- E* T; u\\" p4 e) P
    90.                 pRealArray3=(luRealArray *)NewSysObj(luDynData_realarray,pRealArray1->ArrayLen,2);        //创建矩阵对象
    91. 6 g( c+ C: a  [/ f
    92.                 if(!pRealArray3) break;
    93. 7 [4 L\\" o7 l% l' [\\" H
    94.                 pRealArray3->Dim[0]=pRealArray1->Dim[0]; pRealArray3->Dim[1]=pRealArray1->Dim[1];        //设置矩阵维数大小. s7 N5 D- d+ B, e3 ]7 C
    95.                 for(i=0;i<pRealArray1->ArrayLen;i++) pRealArray3->Array[i]=pRealArray1->Array[i]*pRealArray2->Array[i];//矩阵点乘
    96. $ Y6 l9 g; {& F( N
    97.                 FunReObj(hFor);        //告诉Lu,返回一个动态对象
    98. / E  w7 S  [+ R. D( y9 a
    99.                 a.BType=luDynData_realarray; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pRealArray3;+ q1 _+ V' p( m
    100.                 break;
    101.   X! a2 w$ ~\\" a) {! ]
    102.         case 46:        //重载函数new% `6 C# _) T0 ?\\" ?& F; F\\" `; h
    103.                 a=ExeOperator(mm,xx,hFor,theOperator,luDynData_realarray);        //直接调用基本类型luDynData_realarray的new函数) K/ Y; Y/ I\\" f! G
    104.                 if(a.VType==luDynData_realarray) a.VType=Matrix;        //设置扩展类型为自定义的Matrix类型
    105. 8 p2 ~. v6 c* V- n+ p
    106.                 break;
    107. 5 L\\" O; u3 ~2 c, Z' b
    108.         case 49:        //重载函数o% ?4 j* D* ^# j& n
    109.                 pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);
    110. + s2 k0 x9 Y* \- I! R0 A; @
    111.                 if(!pMessage) break;3 O\\" N; C& v. U$ _0 H8 h
    112.                 pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);  v* O( U3 m8 X3 w9 J
    113.                 if(!pRealArray1) break;        //对象句柄无效,不是实数数组
    114. 5 [. a; q2 i, R# h8 N
    115.                 if(pRealArray1->DimLen!=2) break;        //不是二维实数数组(矩阵)6 x, h* t* s! n% c: o
    116.                 pa=pRealArray1->Array;
    117. 6 M2 l& E- f6 h. a9 D# k
    118.                 m=pRealArray1->Dim[0]; n=pRealArray1->Dim[1]; k=0;! Q9 ]( @+ @. ~* Y
    119.                 for(i=0; i<m; i++)        //输出矩阵' @2 E5 Z6 d& F  f1 ]
    120.                 {/ `6 a5 g7 Q6 r2 Y
    121.                         pMessage(L"\r\n"); k+=2;
    122. ; f$ G: Y( f\\" `# ~* Z- p+ N5 @
    123.                         for(j=0; j<n; j++)4 E( p\\" g: u% R* X9 x9 F2 ?+ R+ f
    124.                         {, S9 Y0 V/ g# _. G
    125.                                 _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
    126. 4 T* g, L1 Z& w
    127.                                 for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}
    128. 5 }1 W$ a& r+ `
    129.                                 wchNum[u]='\0';
    130. - `+ ]9 S* }7 R8 S6 B
    131.                                 pMessage(wchNum); pMessage(L"  "); k+=2;; [9 v1 z5 ]0 g% c0 T# l! ~# a8 {
    132.                         }
    133. / r, \\\" @0 W8 ^+ ]0 a
    134.                 }9 Z+ S' l3 ~! \& j  k$ e: K7 o/ R+ Z
    135.                 pMessage(L"\r\n"); k+=2;
    136. , Z4 c, C+ l& A2 }
    137.                 a.BType=luStaData_int64; a.VType=luStaData_int64; a.x=k;        //按函数o的要求,返回输出的字符总数1 L- G$ Z; J/ h5 u* a( ]1 S
    138.                 break;, j' Z6 [6 R8 x; I  n+ A
    139.         default:  s/ I* Y  o( r& l: t, d, m+ O: @. d
    140.                 break;
    141. 7 F5 I  V/ l2 w5 m! k2 @9 P
    142.         }7 X( e# O4 q& m. M+ X6 a
    143.         return a;3 Y  Q. Q! d2 e1 x6 T
    144. }2 c) t) T  X; H
    145. void main(void)* K: z\\" W6 H# B4 f2 _  Y
    146. {
    147. 1 H/ \5 j9 j: A9 o: ?4 M
    148.         void *hFor;                //表达式句柄
    149. 1 x0 m+ t+ |' }  P. ?0 [\\" a3 f% h
    150.         luINT nPara;                //存放表达式的自变量个数
    151. * o. ?  y6 k\\" P9 a# q  }' h
    152.         LuData *pPara;                //存放输入自变量的数组指针2 X/ j$ e6 p4 c: |
    153.         luINT ErrBegin,ErrEnd;        //表达式编译出错的初始位置和结束位置
    154. * X& ^& r5 f+ ~  q\\" L
    155.         int ErrCode;                //错误代码
    156. - n% @, ?# z/ ^- u
    157.         void *v;. c4 m0 K: C8 n/ z/ G+ n
    158.         wchar_t ForStr[]=L"o{new[matrix,2,3,data: 0.,1.,2.;3.,4.,5.]*new[matrix,3,2,data: 1.,2.;3.,4.;5.,6.]}";//字符串表达式,矩阵乘
    159. - _5 e2 x! A3 [  m
    160.         //wchar_t ForStr[]=L"o{new[matrix,2,3,data: 0.,1.,2.;3.,4.,5.].*new[matrix,2,3,data: 1.,2.,3.;4.,5.,6.]}";//字符串表达式,矩阵点乘& `. I! H* [4 q
    161.         LuData Val;
    162. 8 N% K/ `5 Q! |+ y) s0 l
    163.         if(!InitLu()) return;        //初始化Lu
    164. 1 S7 P. Q; R0 l
    165.         while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix++;}        //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型
    166. 7 ~\\" X8 h( n$ W: d% l

    167. 0 K  d0 F. d3 u' i8 d! {* E
    168.         Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix;        //定义整数常量  x- @2 n' D, N; P3 i
    169.         SetConst(L"matrix",&Val);        //设置整数常量  [* T3 G3 c' t7 a
    170.         InsertKey("\0\0\0\0",4,luPubKey_User,LuMessage,NULL,NULL,1,v); //使Lu运行时可输出函数信息; M, Y9 {8 D2 n% q8 Z' L! r
    171.         wcout.imbue(locale("chs"));        //设置输出的locale为中文
    172. * a! S' `1 P1 Q* ^# U
    173.   
    174. ! T  Q' F! i4 i- D' Z
    175.         ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式4 w, X) L0 L& o) r# o; W7 j
    176.         if(ErrCode)
    177. , t7 F4 e7 @% X) m3 N6 w
    178.         {  D: \+ j\\" S4 |9 a# p% X+ a
    179.                 wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;) ]) [$ H- a0 f7 v3 C/ X
    180.         }. R% v. Z3 O+ G8 }7 O
    181.         else
    182. 7 {. U5 B0 N, V5 D) |3 E# e
    183.         {
    184. 5 p8 x7 J2 G' u& E3 p
    185.                 LuCal(hFor,pPara);        //计算表达式的值3 V5 n! b; }7 @9 r% Q) ]! E
    186.         }
    187. ; p1 n  J& c/ E/ G* ^( ^( R$ ]2 {% k* D
    188.         LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用
    189. / b. e% O7 \, F& C
    190.         FreeLu();                        //释放Lu
    191. ' P# w  i1 P# T7 b% o4 J
    192. }
    习题:! x9 J- |* w! I3 w

    3 N, a/ ^& i3 ?- e% v) Q& ^    (1)自定义矩阵的加、减、左除、右除、点左除等运算,自编测试字符串代码,重新编译运行程序,观察计算结果。 4 e% O2 v" D% I
    * e$ ^: [, [& h1 l2 a6 H0 J! C% y
        (2)小矩阵乘效率测试。编译运行以下Lu字符串代码:
    1. main(:a,b,c,d,t,i)=
      4 E  ?( ?+ Z, s4 L. H
    2.     a=new[matrix,2,2,data:1.,2.,2.,1.],
      - t- S7 \+ s; t, x) A
    3.     b=new[matrix,2,2,data:2.,1.,1.,2.],$ q& A/ q2 q7 _  ^0 K% J; C
    4.     c=new[matrix,2,2,data:2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],4 E( r+ e* m- R6 M$ C% U4 G- a# Q
    5.     t=clock(),
      ' |# u' s7 t# s$ X* V
    6.     d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},$ s. j$ P) J: y: i7 u& I5 u
    7.     o{d, "time=",[clock()-t]/1000.," seconds.\r\n"}
    复制代码
    C/C++中的字符串定义为:
    1. wchar_t ForStr[]=L"main(:a,b,c,d,t,i)= a=new[matrix,2,2,data:1.1,2.,2.,1.], b=new[matrix,2,2,data:2.,1.,1.,2.], c=new[matrix,2,2,data:2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.], t=clock(), d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++}, o{d, \"time=\",[clock()-t]/1000.,\" seconds.\r\n\"}";//字符串表达式
    复制代码
    结果:
    1. 4. 5.
      \" B2 j8 s- f: y- \; h
    2. 5. 4.
      1 l8 D6 j0 `( i0 R# ?
    3. time=0.875 seconds.
      2 R, b' w( P6 J$ ~. A& ]
    4. 请按任意键继续. . .
    复制代码
    Matlab 2009a 代码:
    1. a=[1.,2.;2.,1.];+ D$ F. K! E4 I6 m
    2. b=[2.,1.;1.,2.];
      ; A7 y2 y3 O( p, e0 E
    3. c=[2/3.,-1/3.;-1/3.,2/3.];
      2 W: ^3 g% R* c( a& [
    4. tic,* k\" V4 n( g7 q' T) A8 O
    5. d=a*b;
      . s\" U+ K' t& Y9 E1 t9 G
    6. for i=1:1000000
      ; S* C- e9 }4 n0 C6 ?1 [
    7.     d=d*c*b;
      * P; ~$ W% m' r& h* |
    8. end- r, }6 k% _! t: r6 M* T' w$ f
    9. d,- b0 h  j9 z\" M+ z7 d5 }$ Q
    10. toc
    复制代码
    结果:
    1. d =- k* y5 s  n' M2 @: P/ U
    2.      4     5$ X9 V1 j; n\" D/ O
    3.      5     4& K9 Q* i% h: u2 f( S; w1 l
    4. Elapsed time is 2.903034 seconds.
    复制代码
    本例矩阵乘效率测试,Lu的速度超过了Matlab,主要在于Lu有更高的动态对象管理效率。
    6 \' [/ M9 @1 k8 x  z
    zan
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