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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。- i5 |3 [' H( ?: p  i$ I
    . x! z1 l) i  ^, O6 D
        基本要点:
    8 M  g5 q/ W. y# [6 g* z9 y% T. d
        (1)为扩展类型matrix编写运算符重载函数OpMatrix。
    3 V/ g6 ?" y7 Y$ u( Z8 {8 M
    1 M1 S* D7 j/ i    (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。
      J; }$ ]; g" l5 _) F9 j# D: D; P* X+ ?) e; h  x
        (3)为扩展类型matrix编写其他操作函数(本例未提供)。
    1 k2 A1 J, i, I' W
    0 M9 s0 O7 _% l% I    (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. : t6 W7 `  U2 x: D
    3. #include <iostream>) C: i4 m2 i! A
    4. #include <math.h>
    5. / S+ p# N; w3 r+ I\\" F: B8 N' L  g
    6. #include "lu32.h"
    7. 7 z6 O9 u& Y6 P& \' _; {

    8. \\" k3 s. [\\" L$ C; M3 ~7 Z1 K
    9. #pragma comment( lib, "lu32.lib" )% K/ r  W2 m' i# k  L
    10. 8 l% a/ j( O( [3 ~$ R. Y! |; G
    11. using namespace std;( ^3 V# e. {\\" o\\" L, G! e

    12. 7 `- n2 Z5 e& \
    13. luKEY Matrix=-1000;        //标识矩阵类型,最终的Matrix由LockKey决定
    14. & J# o# s4 V4 {1 d6 N, f
    15. + w: y& g0 w9 i) r. t
    16. 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 9 K* y: G/ V( P1 W' M
    17. {6 Y  u1 ~7 n: X5 O\\" Z\\" {$ K  y
    18.         wcout<<pch;
    19. , A- ^5 B+ @+ y  h! @8 M9 B
    20. }3 X' c\\" ?& _% S' r6 |. r
    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! h6 ]7 I6 E8 p  s+ o- Z1 {4 e$ i) I
    22. {* N* q& \, w/ Z- _
    23. }
    24. ! J  b6 t+ I' m% L
    25. LuData _stdcall OpMatrix(luINT mm,LuData *xx,void *hFor,int theOperator)        //运算符重载函数,用于LockKey函数
    26. / b7 B0 `  q9 F  M' h
    27. {
    28. $ f9 X. B7 N; b2 I# f
    29.         LuData a;, n& k; F: a( P4 `$ h, n
    30.         luRealArray *pRealArray1,*pRealArray2,*pRealArray3;
    31. $ G- X- ], a: z2 r( ^
    32.         luVOID i,j,k,m,n,u,v;
    33. 0 ^9 f/ K+ ]: m% |, u- x2 @& E# C
    34.         double *pa,*pb,*pc;
    35. : I4 g  s0 n$ M7 F, ^& L
    36.         luMessage pMessage;
    37. ; g: |, p+ {: o: W
    38.         wchar_t wchNum[32];, r# g- Y\\" }$ H) k0 N7 N
    39.         char chNum[32];, ?7 F: Q8 I: c
    40.         a.BType=luStaData_nil; a.VType=luStaData_nil; a.x=0;, A0 Z- d, }2 J
    41.         switch(theOperator)
    42. 8 m' {' O1 A& K
    43.         {, y+ M) U3 ~; e2 a; ?
    44.         case 2:        //重载运算符*
    45. 3 s! f1 \( f\\" l* @4 C) ^
    46.                 pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);+ \7 k. x, o: r0 \$ w$ L9 Y\\" ], a
    47.                 pRealArray2=(luRealArray *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);
    48. ' M* W& O( a! n: j
    49.                 if(!pRealArray1 || !pRealArray2) break;        //对象句柄无效,不是实数数组! S# E6 v/ Q( p1 x
    50.                 if(pRealArray1->DimLen!=2 || pRealArray2->DimLen!=2) break;        //不是二维实数数组(矩阵)
    51.   n$ E- x\\" x  m5 `
    52.                 if(pRealArray1->Dim[1]!=pRealArray2->Dim[0]) break;        //维数不匹配/ n9 C/ A9 D$ x3 z7 `
    53.                 pRealArray3=(luRealArray *)NewSysObj(luDynData_realarray,pRealArray1->Dim[0]*pRealArray2->Dim[1],2);        //创建矩阵对象/ I# C4 z\\" Y% E8 {/ C7 B
    54.                 if(!pRealArray3) break;) I9 M  Z/ a/ ]( d( X, Q% P
    55.                 pRealArray3->Dim[0]=pRealArray1->Dim[0]; pRealArray3->Dim[1]=pRealArray2->Dim[1];        //设置矩阵维数大小
    56. 3 U3 j# v5 @# g$ A$ m
    57.                 pa=pRealArray1->Array; pb=pRealArray2->Array; pc=pRealArray3->Array;
    58. 9 J0 J: y1 @5 Q, ]
    59.                 m=pRealArray1->Dim[0]; n=pRealArray1->Dim[1]; k=pRealArray2->Dim[1];% ?6 z% t( x$ u3 N1 z
    60.                 for(i=0; i<m; i++)        //矩阵乘
    61. ( s8 J4 _+ r! I0 R/ U/ H
    62.                 {2 N) {& V; d! P& p
    63.                         for(j=0; j<k; j++)\\" S* l1 z0 M5 r2 c; t
    64.                         {: P, u8 V; m2 Y9 ^6 e3 a& m( K) Q( r
    65.                                 u=i*k+j; pc[u]=0.0;
    66. / U$ r; S: W8 F6 O4 x1 I/ m\\" @
    67.                                 for (v=0; v<n; v++)
    68. / j: E7 |: ^2 T
    69.                                 {
    70.   b, W* ~$ O! ^& W- b
    71.                                         pc[u]=pc[u]+pa[i*n+v]*pb[v*k+j];
    72. 1 _9 F4 r7 @6 ]! j) \5 {
    73.                                 }
    74. \\" Q* W+ y7 t7 d7 e3 r
    75.                         }' d/ @/ J: e7 C! }2 C4 o\\" [
    76.                 }# e8 [8 Y( C, N6 d# N\\" `/ l
    77.                 FunReObj(hFor);        //告诉Lu,返回一个动态对象9 h- f, I- P) r; U
    78.                 a.BType=luDynData_realarray; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pRealArray3;7 k5 w4 a; @( A* i- K- E# q9 k
    79.                 break;9 g% D1 r$ p  Y9 O* u4 b
    80.         case 25:        //重载运算符.*' Q2 Y; j$ L3 z& @, P. M- J
    81.                 pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);  k0 j% [3 u9 k$ e9 U
    82.                 pRealArray2=(luRealArray *)SearchKey((char *)&((xx+1)->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);- q% L6 {/ D\\" t( W1 n4 ^
    83.                 if(!pRealArray1 || !pRealArray2) break;        //对象句柄无效,不是实数数组' m; n. [, f8 f4 H
    84.                 if(pRealArray1->DimLen!=2 || pRealArray2->DimLen!=2) break;        //不是二维实数数组(矩阵)
    85. * U/ O& p; @' l7 ^0 {+ |1 \0 G
    86.                 if(pRealArray1->Dim[0]!=pRealArray2->Dim[0] || pRealArray1->Dim[1]!=pRealArray2->Dim[1]) break;        //维数不相同& R$ \# @2 g$ d( H
    87.                 pRealArray3=(luRealArray *)NewSysObj(luDynData_realarray,pRealArray1->ArrayLen,2);        //创建矩阵对象
    88. 8 L) P( `; {( N6 {  G' A8 c% y5 ~
    89.                 if(!pRealArray3) break;
    90. \\" j4 F; M) w% N% x
    91.                 pRealArray3->Dim[0]=pRealArray1->Dim[0]; pRealArray3->Dim[1]=pRealArray1->Dim[1];        //设置矩阵维数大小; a& H: b\\" o* N6 u/ \
    92.                 for(i=0;i<pRealArray1->ArrayLen;i++) pRealArray3->Array[i]=pRealArray1->Array[i]*pRealArray2->Array[i];//矩阵点乘
    93. # x/ C# o\\" v8 R
    94.                 FunReObj(hFor);        //告诉Lu,返回一个动态对象
    95.   K. @3 L\\" r  N' @9 J; q& N7 ^
    96.                 a.BType=luDynData_realarray; a.VType=Matrix; a.x=0; *(luVOID *)&(a.x)=(luVOID)pRealArray3;
    97. + T* p# d# @1 W3 b& L5 q
    98.                 break;1 n& _* O! V\\" V# s
    99.         case 46:        //重载函数new) b0 `$ q* r* P8 `' [
    100.                 a=ExeOperator(mm,xx,hFor,theOperator,luDynData_realarray);        //直接调用基本类型luDynData_realarray的new函数\\" S7 l$ j1 I0 h4 }. s- J
    101.                 if(a.VType==luDynData_realarray) a.VType=Matrix;        //设置扩展类型为自定义的Matrix类型# |6 R8 a% i8 ~3 s$ q
    102.                 break;! C; M$ u. e9 S, @8 {; W& S0 @
    103.         case 49:        //重载函数o
    104. ! O( V$ o( R5 {2 m$ u+ ^4 p
    105.                 pMessage=(luMessage)SearchKey("\0\0\0\0",sizeof(luVOID),luPubKey_User);\\" {1 h# Y+ M7 `8 h1 m) t
    106.                 if(!pMessage) break;
    107. 9 t. }, G' H! F$ @
    108.                 pRealArray1=(luRealArray *)SearchKey((char *)&(xx->x),sizeof(luVOID),luDynData_realarray);
    109. \\" e+ }5 }\\" D' |$ I, W
    110.                 if(!pRealArray1) break;        //对象句柄无效,不是实数数组
    111. / s2 c1 o' Y1 `  `
    112.                 if(pRealArray1->DimLen!=2) break;        //不是二维实数数组(矩阵)4 b4 |% N- B7 j
    113.                 pa=pRealArray1->Array;4 @; q0 e' f4 G2 F2 e; I
    114.                 m=pRealArray1->Dim[0]; n=pRealArray1->Dim[1]; k=0;
    115. - W/ N$ }) u- P3 ~' K6 m
    116.                 for(i=0; i<m; i++)        //输出矩阵
    117. \\" f- Z. f6 `4 l\\" Y5 x, R1 W
    118.                 {, O8 ]+ v$ S! Y: o
    119.                         pMessage(L"\r\n"); k+=2;% c) E& e7 b8 N  e+ v5 Y
    120.                         for(j=0; j<n; j++)$ U\\" S- w4 X6 L3 L4 x  w  E- h- _
    121.                         {
    122. 3 q) U: c3 \3 N5 E
    123.                                 _gcvt_s(chNum,pa[i*n+j],16);
    124. 2 ]9 A- {& I& C6 N- G6 X; M\\" H
    125.                                 for(u=0;chNum[u];u++) {wchNum[u]=chNum[u]; k++;}5 Z1 n* I; i8 N7 ?
    126.                                 wchNum[u]='\0';
    127. / l+ ?- S$ w! F5 Z
    128.                                 pMessage(wchNum); pMessage(L"  "); k+=2;
    129. . w; G# F; c0 w6 A, M\\" p
    130.                         }( v1 l% e) `6 [6 f7 E
    131.                 }
    132. ( v) Z' J9 n' @8 V5 }
    133.                 pMessage(L"\r\n"); k+=2;: v- E. N\\" c( _- u& N' e# O8 Z
    134.                 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$ i  _/ E7 y- q# M
    135.                 break;5 K6 k- ^7 ^; g3 b5 M4 v( ~& A
    136.         default:
    137. * v% s: Q( p' }; z, \8 L0 m; m
    138.                 break;
    139. $ r7 ^2 C+ n7 h) j! @
    140.         }\\" E  w* \% u; e6 D+ q' R
    141.         return a;- k% @7 j6 \, @\\" F* [% H4 _3 @4 M
    142. }
    143. 2 S- ^9 @/ r- h1 N$ z
    144. void main(void)
    145. & W( _: T2 O6 _5 c
    146. {4 o7 D( A+ c3 Y' I+ I. j' E
    147.         void *hFor;                //表达式句柄+ \7 [5 a4 v5 C9 a7 k; V
    148.         luINT nPara;                //存放表达式的自变量个数- A/ S. Z. F8 }) F
    149.         LuData *pPara;                //存放输入自变量的数组指针, P3 v9 A: D% a
    150.         luINT ErrBegin,ErrEnd;        //表达式编译出错的初始位置和结束位置
    151. * o9 C# x8 r! n+ k
    152.         int ErrCode;                //错误代码
    153. & b* l. a0 }% ~! ]
    154.         void *v;
    155. ) l+ Q8 v6 Y, m1 h/ _( h5 X% m
    156.         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
    157. 6 g0 S2 L8 z2 H8 [
    158.         //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
    159. 2 T3 R/ c1 b4 y' @; a
    160.         LuData Val;
    161. ) q' E6 y7 A! V) m2 s
    162.         if(!InitLu()) return;        //初始化Lu
    163. ; s( o& {% ]& o0 |. X4 u
    164.         while(LockKey(Matrix,DelMatrix,OpMatrix)){Matrix++;}        //锁定一个键,用于存储矩阵扩展类型
    165. + n9 T8 ]2 A7 R

    166. 3 Z! V( K( A% N4 ~7 J
    167.         Val.BType=luStaData_int64; Val.VType=luStaData_int64; Val.x=Matrix;        //定义整数常量
    168. : h. P  Q. i2 A* X
    169.         SetConst(L"matrix",&Val);        //设置整数常量, [! k( b( c; A! X9 L5 U
    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
    171. , {' o6 ]( v- Z/ C8 `
    172.         wcout.imbue(locale("chs"));        //设置输出的locale为中文
    173. ; }, u\\" d4 ]4 X) c/ {! h
    174.   
    175. $ W\\" G: P\\" u# s! B3 i+ a) B* N
    176.         ErrCode=LuCom(ForStr,0,0,0,hFor,nPara,pPara,ErrBegin,ErrEnd); //编译表达式& I. T: O: ?2 p/ U0 ?
    177.         if(ErrCode)7 l  f8 v9 n7 I) c$ w
    178.         {
    179. 5 a) @! X% V4 [
    180.                 wcout<<L"表达式有错误!错误代码:"<<ErrCode<<endl;\\" L* r; v* R, W- t
    181.         }
    182. , l0 Q4 k+ Q\\" R$ u# q4 I
    183.         else
    184. \\" S. o' D, L. l0 Y\\" I
    185.         {' ?9 ~  |, |; F* M, _( V' a
    186.                 LuCal(hFor,pPara);        //计算表达式的值! \, b& `7 h! R3 }) ?
    187.         }
    188. / ~# `- H. {\\" ]  y
    189.         LockKey(Matrix,NULL,OpMatrix);//解锁键Matrix,本例中,该函数可以不用8 _6 v- z1 Q# s
    190.         FreeLu();                        //释放Lu6 V) p+ Y7 a- o
    191. }
    习题:8 t/ G! m& R+ v1 Z7 ]
    % D3 n1 l3 B) y6 j" O/ {
        (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。
    + J0 F- m. F: G3 C! L+ c; j; d* J" Q& n- g4 v
        (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)=
      \" t9 @6 o/ B/ {' O; p' ^5 d  _3 D
    2.     a=new[matrix,2,2,data:1.,2.,2.,1.],
      7 h! R; k% H# t+ [+ m. ?3 j
    3.     b=new[matrix,2,2,data:2.,1.,1.,2.],: T# y+ V9 o. l/ L  Z
    4.     c=new[matrix,2,2,data:2/3.,-1/3.,-1/3.,2/3.],+ N: \- l. e0 I/ ~5 t4 f\" Y
    5.     t=clock(),) |9 ]6 P! I. f2 v7 G1 _
    6.     d=a*b, i=0, while{i<1000000, d=d*c*b, i++},# s) `0 F( u0 d8 H- T# k
    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.  t6 u9 J3 M1 `) U: e
    2. 5. 4.% F; l* E) I& a  z7 o
    3. time=0.875 seconds.
        S4 ^; s5 G4 t3 E\" W
    4. 请按任意键继续. . .
    复制代码
    Matlab 2009a 代码:
    1. a=[1.,2.;2.,1.];
      # I# r+ ^( Q. C1 T6 S2 m+ `
    2. b=[2.,1.;1.,2.];% q  H4 o( |; r6 N' Q9 R1 \) p
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    结果:
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    2.      4     5
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      7 t; K) Q/ A# K( d9 H$ @) v
    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。
    0 J- `# X* h! e& \
    zan
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