如何解决具有不同值的Rcpp函数填充矩阵
我正在构建一个将实例化NumericMatrix并用Sorenson-Dice相似系数(相似矩阵)填充的过程。矩阵本身的尺寸可变,并取决于要处理的元素数量。通常,可以随时比较100多个单独的元素(因此,矩阵尺寸通常为100+ 100+)。到目前为止,我所构建的将创建矩阵,并计算系数,然后将这些计算出的值填充到矩阵中。但是,当我重复运行该函数时,我注意到矩阵内的值在每次运行之间都会发生变化,这不是预期的行为,因为要比较的数据在每次运行之间均未发生更改或重新排序。我也得到大于1的相似性,这绝对不应该发生。我有四个函数,一个用于查找系数的分子,一个用于查找分母,一个用于使用分子和分母函数来计算系数,第四个用于将系数放入矩阵中。
这是c ++代码:
// function to calculate the denominator of the dice coefficient
int diceDenomcpp(NumericVector val1,NumericVector val2){
int val1Len = na_omit(val1).size();
int val2Len = na_omit(val2).size();
int bands = 0;
bands = val1Len + val2Len;
// return the computed total data points within both arrays
return bands;
}
//######################################################################
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//######################################################################
// function to calculate the numerator for the dice coefficient
int diceNumcpp(NumericVector iso1,NumericVector iso2){
// declare and initialize vectors with the element band data
// remove any NA values within each vector
NumericVector is1 = na_omit(iso1);
NumericVector is2 = na_omit(iso2);
// declare and initialize some counter variables
int n = 0;
int m = 0;
int match = 0;
// loop through the first element's first datum and check for matching datum
// with the second element then continue to loop through each datum within each element
while (n<=is1.size()){
if (m>=is2.size()){
n++;
m=0;
}
// if a suitable match is found,increment the match variable
if((fabs(is1[n]-is2[m])/is1[n])<0.01 && (fabs(is1[n]-is2[m])/is2[m])<0.01){
match++;
}
m++;
}
return match;
}
//########################################################################
//########################################################################
//########################################################################
// function to put the coefficient together
double diceCoefcpp(NumericVector val1,NumericVector val2){
NumericVector is1 = clone(val1);
NumericVector is2 = clone(val2);
double dVal;
double num = 2*diceNumcpp(is1,is2);
double denom = diceDenomcpp(is1,is2);
dVal = num/denom;
return dVal;
}
//#######################################################################
//#######################################################################
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// function to build the similarity matrix with the coefficients
NumericMatrix simMatGencpp(NumericMatrix df){
// clone the input data frame
NumericMatrix rapdDat = clone(df);
// create a data frame for the output
NumericMatrix simMat(rapdDat.nrow(),rapdDat.nrow());
std::fill(simMat.begin(),simMat.end(),NumericVector::get_na());
// declare and initialize the iterator
int i = 0;
// declare and initialize the column counter
int col = 0;
// declare an initialize the isolate counter
int iso = 0;
//simMat(_,0)=rapdDat(_,0);
while (iso < rapdDat.nrow()){
if (iso+i > rapdDat.nrow()){
col++;
i=0;
iso++;
}
if (iso+i < rapdDat.nrow()){
simMat(iso+i,col) = diceCoefcpp(rapdDat(iso,_),rapdDat(iso+i,_));
}
i++;
}
//Rcout << "SimMatrix:" << simMat << "\n";
return simMat;
}
这里是输入数据的样例。 。
sampleData
band1 band2 band3 band4 band5 band6
1 593.05 578.04 439.01 NA NA NA
2 589.07 567.03 NA NA NA NA
3 591.04 575.10 438.12 NA NA NA
4 591.04 NA NA NA NA NA
5 588.08 573.18 NA NA NA NA
6 591.04 576.09 552.10 NA NA NA
7 1805.00 949.00 639.19 589.07 576.09 440.06
8 952.00 588.08 574.14 550.04 NA NA
9 1718.00 576.09 425.01 NA NA NA
10 1708.00 577.05 425.01 NA NA NA
如果数据集足够小,则每次输出simMatGencpp()函数都会产生相同的结果,但是,当数据集变大时,值将开始在运行之间变化。
我尝试对单个元素独立运行diceNumcpp(),diceDenomcpp()和diceCoefcpp()函数,并且每次均获得一致的预期输出。一旦我使用了simMatGencpp(),那么输出就会再次变得混乱。因此,我尝试如下循环每个单独的函数。
示例:
for(i in 1:100){
print(diceNumcpp(sampleData[7,],sampleData[3,]))
}
上面的预期输出应该是3,但有时是4。每次运行此循环时,无论输出4是何时变化,有时是第二次迭代,有时是第14次迭代,或者根本没有迭代,或者一次是3次。行。
我的第一个想法是,也许由于垃圾回收并没有在c ++中完全发生,所以先前运行的函数调用可能会将旧的向量留在内存中,因为输出对象的名称在运行之间并没有改变。但是随后this帖子说,当函数退出时,在函数调用范围内创建的任何对象也会被破坏。
当我仅用R代码编写相同的解决方案时,运行时很烂,但每次都会始终返回具有相同值的矩阵或示例向量。
我很茫然。任何人在这个问题上可能遇到的任何帮助或光明,都将得到极大的欢迎!
感谢您的帮助。
更新2020-08-19
我希望这将有助于为那些更精通c ++的人提供一些见识,以便您可能对正在发生的事情有更多的了解。我有一些示例数据,类似于上面显示的内容,该数据长187行,这意味着这些数据的相似性矩阵将包含17578个元素。我一直在使用这种代码和示例数据在该解决方案的R版本和该解决方案的C ++版本之间进行比较:
# create the similarity matrix with the R-solution to compare iteratively
# with another R-solution similarity matrix
simMat1 <- simMatGen(isoMat)
resultsR <- c()
for(i in 1:100){
simMat2 <- simMatGen(isoMat)
# check for any mis-matched elements in each matrix
resultsR[[i]]<-length(which(simMat1 == simMat2)==TRUE)
#######################################################################
# everytime this runs I get the expected number of true values 17578
# and check this by subtracting the mean(resultsR) from the expected
# number of true values of 17578
}
mean(resultsR)
现在,当我使用C ++版本执行相同的过程时,事情会急剧而迅速地改变。我只是在64位和32位R-3.6.0上尝试了此操作。
simMat1 <- simMatGen(isoMat)
isoMat <- as.matrix(isoMat)
resultscpp <- c()
for(i in 1:10000){
simMat2 <- simMatGencpp(isoMat)
resultscpp[[i]]<-length(which(simMat1 == simMat2)==TRUE)
############ 64 bit R ##############
# first iteration length(which(simMat1 == simMat2)==TRUE)-17578 equals 2
# second iteration 740 elements differ: length(which(simMat1 == simMat2)==TRUE)-17578 equals 740
# third iteration 1142 elements differ
# after 100 iterations the average difference is 2487.7 elements
# after 10000 iterations the average difference is 2625.91 elements
############ 32 bit R ##############
# first iteration difference = 1
# second iteration difference = 694
# 100 iterations difference = 2520.94
# 10000 iterations difference = 2665.04
}
mean(resultscpp)
这是sessionInfo()
R version 3.6.0 (2019-04-26)
Platform: i386-w64-mingw32/i386 (32-bit)
Running under: Windows 10 x64 (build 17763)
Matrix products: default
locale:
[1] LC_COLLATE=English_United States.1252 LC_CTYPE=English_United States.1252 LC_MONETARY=English_United States.1252
[4] LC_NUMERIC=C LC_TIME=English_United States.1252
attached base packages:
[1] stats graphics grDevices utils datasets methods base
loaded via a namespace (and not attached):
[1] Rcpp_1.0.5 rstudioapi_0.10 magrittr_1.5 usethis_1.5.0 devtools_2.1.0 pkgload_1.0.2 R6_2.4.0 rlang_0.4.4
[9] tools_3.6.0 pkgbuild_1.0.3 sessioninfo_1.1.1 cli_1.1.0 withr_2.1.2 remotes_2.1.0 assertthat_0.2.1 digest_0.6.20
[17] rprojroot_1.3-2 crayon_1.3.4 processx_3.3.1 callr_3.2.0 fs_1.3.1 ps_1.3.0 testthat_2.3.1 memoise_1.1.0
[25] glue_1.3.1 compiler_3.6.0 desc_1.2.0 backports_1.1.5 prettyunits_1.0.2
解决方法
在这里犯了一个菜鸟c ++错误。
在diceNumcpp()中,我没有进行任何检查,以免意外引用数组中的越界元素。
// if a suitable match is found,increment the match variable
if((fabs(is1[n]-is2[m])/is1[n])<0.01 && (fabs(is1[n]-is2[m])/is2[m])<0.01){
match++;
}
已更改为:
// if a suitable match is found,increment the match variable
if(n<=(is1.size()-1) && (m<=is2.size()-1)){ // <- here need to make sure it stays inbounds
if((fabs(is1[n]-is2[m])/is1[n])<0.01 && (fabs(is1[n]-is2[m])/is2[m])<0.01){
match++;
}
}
运行1000次后每次都能获得正确的结果。
每天学习新东西。
干杯。
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