C++ Boost Accumulators累加器详细讲解
无水先生 人气:0Boost.Accumulators 提供了处理样本的类。例如,您可以找到最大或最小的样本,或者计算所有样本的总和。虽然标准库支持其中一些操作,但 Boost.Accumulators 还支持统计计算,例如均值和标准差。
该库称为 Boost.Accumulators,因为累加器是一个基本概念。累加器是一个容器,每次插入一个值时都会计算出一个新的结果。该值不一定存储在累加器中。相反,累加器在输入新值时不断更新中间结果。
Boost.Accumulators 包含三个部分:
- 框架提供了库的整体结构。它提供类 boost::accumulators::accumulator_set,它总是与 Boost.Accumulators 一起使用。虽然您需要了解这个类和框架中的其他一些类,但细节并不重要,除非您想开发自己的累加器。头文件 boost/accumulators/accumulators.hpp 使您可以访问 boost::accumulators::accumulator_set 和框架中的其他类。
- Boost.Accumulators 提供了许多执行计算的累加器。一旦包含 boost/accumulators/statistics.hpp,您就可以访问和使用所有这些累加器。
- Boost.Accumulators 提供运算符,例如,将一个 std::complex 类型的复数与一个 int 值相乘或将两个向量相加。头文件 boost/accumulators/numeric/functional.hpp 定义了 std::complex、std::valarray 和 std::vector 的运算符。您不需要自己包含头文件,因为它包含在累加器的头文件中。但是,您必须定义宏 BOOST_NUMERIC_FUNCTIONAL_STD_COMPLEX_SUPPORT、BOOST_NUMERIC_FUNCTIONAL_STD_VALARRAY_SUPPORT 和 BOOST_NUMERIC_FUNCTIONAL_STD_VECTOR_SUPPORT 以使运算符可用。
Boost.Accumulators 提供的所有类和函数都在 boost::accumulators 或嵌套命名空间中定义。例如,所有累加器都在 boost::accumulators::tag 中定义。
示例 58.1。使用 boost::accumulators::tag::count 计数
#include <boost/accumulators/accumulators.hpp> #include <boost/accumulators/statistics.hpp> #include <iostream> using namespace boost::accumulators; int main() { accumulator_set<int, features<tag::count>> acc; acc(4); acc(-6); acc(9); std::cout << count(acc) << '\n'; }
示例 58.1 使用 boost::accumulators::tag::count,这是一个简单的累加器,用于计算传递给它的值的数量。因此,由于传递了三个值,此示例将 3 写入标准输出。要使用累加器,您需要访问类 boost::accumulators::accumulator_set,这是一个模板,它期望将要处理的值的类型作为其第一个参数。示例 58.1 将 int 作为第一个参数传递。
第二个参数指定要使用的累加器。您可以使用多个累加器。类名 boost::accumulators::accumulator_set 表示可以管理任意数量的累加器。
严格来说,您指定的是特征,而不是累加器。特征定义了应该计算什么。你决定什么,而不是如何。功能可以有不同的实现。实现是累加器。
示例 58.1 使用 boost::accumulators::tag::count 选择一个计算值的累加器。如果存在多个可以计算值的累加器,Boost.Accumulators 会选择默认的累加器。
请注意,您不能将特征直接传递给 boost::accumulators::accumulator_set。您需要使用 boost::accumulators::features。
boost::accumulators::accumulator_set 类型的对象可以像函数一样使用。可以通过调用 operator() 来传递值。它们会立即得到处理。传递的值必须与作为第一个模板参数传递给 boost::accumulators::accumulator_set 的类型相同。
对于每个特征,都有一个同名的提取器。提取器接收累加器的当前结果。示例 58.1 使用提取器 boost::accumulators::count()。传递的唯一参数是 acc。 boost::accumulators::count() 返回 3。
示例 58.2。使用均值和方差
#include <boost/accumulators/accumulators.hpp> #include <boost/accumulators/statistics.hpp> #include <iostream> using namespace boost::accumulators; int main() { accumulator_set<double, features<tag::mean, tag::variance>> acc; acc(8); acc(9); acc(10); acc(11); acc(12); std::cout << mean(acc) << '\n'; std::cout << variance(acc) << '\n'; }
示例 58.2 使用两个特征 boost::accumulators::tag::mean 和 boost::accumulators::tag::variance 来计算五个值的均值和方差。该示例将 10 和 2 写入标准输出。
方差为 2,因为 Boost.Accumulators 为五个值中的每一个分配了 0.2 的权重。使用 boost::accumulators::tag::variance 选择的累加器使用权重。如果未明确设置权重,则所有值都具有相同的权重。
示例 58.3。计算加权方差
#include <boost/accumulators/accumulators.hpp> #include <boost/accumulators/statistics.hpp> #include <iostream> using namespace boost::accumulators; int main() { accumulator_set<double, features<tag::mean, tag::variance>, int> acc; acc(8, weight = 1); acc(9, weight = 1); acc(10, weight = 4); acc(11, weight = 1); acc(12, weight = 1); std::cout << mean(acc) << '\n'; std::cout << variance(acc) << '\n'; }
示例 58.3 将 int 作为第三个模板参数传递给 boost::accumulators::accumulator_set。此参数指定权重的数据类型。在此示例中,权重分配给每个值。
Boost.Accumulators 使用 Boost.Parameter 以名称/值对的形式传递附加参数,例如权重。权重的参数名称是权重。您可以将参数视为变量并分配一个值。名称/值对作为附加参数在每个值之后传递给累加器。
在示例 58.3 中,值 10 的权重为 4,而所有其他值的权重为 1。均值仍然是 10,因为权重对均值无关紧要。但是,方差现在是 1.25。与前面的示例相比,它有所减少,因为中间值的权重高于其他值。
Boost.Accumulators 提供了更多的累加器。它们的用法与本章介绍的累加器相同。该库的文档包含对所有可用累加器的概述。
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