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Blitz++
Stefan Kofler
99 30 502
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Was ist Blitz++
Arrays bis 11 Dimensionen Numerisch Größe muss nicht bekannt sein schnell
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Unterstützte Compiler
gcc GNU C++ compiler für Linux Unter Win Cyg-Win32. VS .NET 2003 KAI C++ für Win und Linux Metrowerks Codewarrior DEC cxx V6.0-010 or better Cray C++ 3.0, aber mit schlechter Performance SGI C++ 7.3
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Arrays
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Arrays
2 Parameter: T_Numtype N_rank Bsp: Array<int, 1> Eindim. Integer
Array<double, 2> Matrix aus doubles
Array<double, 2> y(4,4) 4x4 Matrix
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Arrays initialisieren
Array<double, 2> y(4,4)y = 0;
y = 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0,
0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1;
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Arten von Arrays
Scalars user defined types TinyVector, TinyArray (fixe Größe) Nested Arrays
Bsp: Array<Array<int, 1>,1>
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Bsp:
#include <blitz/array.h>using namespace blitz;int main(){ Array<float,2> A(3,3), B(3,3), C(3,3); A = 1, 0, 0, 2, 2, 2, 1, 0, 0; B = 0, 0, 7, 0, 8, 0, 9, 9, 9; C = A + B;
cout << "A = " << A << endl << "B = " << B << endl << "C = " << C << endl;
return 0;}
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Bsp, Output
A = 3 x 3 1 0 0 2 2 2 1 0 0
B = 3 x 3 0 0 7 0 8 0 9 9 9
C = 3 x 3 1 0 7 2 10 2 10 9 9
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Konstruktoren
Array(); Array(expression)
Bsp: Array<float, 2> A(4,3), B(4,3);
Array(Range r1, Range r2)Bsp: Array<int, 2> A(Range(10,20), Range(20,30))
Array(Array(T_numtype, N_rank>& array)
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Indexing, Slicing, Subarrays
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Range
Array<int,1> A(7); A = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6;
cout << A(Range::all()) << endl // [ 0 1 2 3 4 5 6 ] << A(Range(3,5)) << endl // [ 3 4 5 ] << A(Range(3,toEnd)) << endl // [ 3 4 5 6 ] << A(Range(fromStart,3)) << endl // [ 0 1 2 3 ] << A(Range(1,5,2)) << endl // [ 1 3 5 ] << A(Range(5,1,-2)) << endl // [ 5 3 1 ] << A(Range(fromStart,toEnd,2)) << endl; // [ 0 2 4 6 ]
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Indexing
Wie bei Arrays üblich, nur runde KlammerBsp: A(7,0,0) = 5;
Wenn Array const: return type ist Value Wenn Array nicht const: return type Referenz
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Subarrays
Array<int,3> B = A(Range(5,7), Range(5,7), Range(0,2));
B referenziert nun (5..7,5..7,0..2) von A. Return Type ist Array<int, 3>
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Slicing
Array<int,2> F = A(Range::all(), 2, Range::all());
Array<int,1> G = A(2, 7, Range::all());
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Slicing
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Index 0 vs. Index 1
Arrays in C/C++ starten mit 0 Arrays in Fortran mit 1 0tes Element für manche komisch Lösung
const int firstDim = 0;const int secondDim = 1;usw.
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Index 0 vs. Index 1
Index kann auch gesetzt werden auch für jede Dim verschieden
Array<int, 2> A(Range(1,10), Range(0,9))
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Input Output Format
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Output Bsp
#include <blitz/array.h>using namespace blitz;int main(){ Array<int,2> A(4,5,FortranArray<2>()); firstIndex i; secondIndex j; A = 10*i + j; cout << "A = " << A << endl; Array<float,1> B(20); B = exp(-i/100.); cout << "B = " << endl << B << endl; return 0;}
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Output Bsp
A = 4 x 5
[ 11 12 13 14 15
21 22 23 24 25
31 32 33 34 35
41 42 43 44 45 ]
B = 20
[ 1 0.99005 0.980199 0.970446 0.960789 0.951229 0.941765
0.932394 0.923116 0.913931 0.904837 0.895834 0.88692 0.878095
0.869358 0.860708 0.852144 0.843665 0.83527 0.826959 ]
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Input von Array
Array muss wie Output sein Größen und Dimensionsangeben „[„ für Start „]“ für Ende
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Array Expressions
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Einfachheit
Array<int,1> A, B, C, D;
A = B + C + D;
entspricht:
for (int i=A.lbound(firstDim); i <= A.ubound(firstDim); ++i)
A[i] = B[i] + C[i] + D[i];
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Expression Operators
+ - * / % > < >= <= == != && || ^ & | Bsp für Bitweise XOR
Array<float,1> A, B, C; C = B ^ C;
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Index Placeholder
Array<float,1> A(10);firstIndex i;A = i;
entsprichtfor (int i=0; i < A.length(); ++i) A(i) = i;
Auch möglich:Array<float,1> A(16);firstIndex i;A = sin(2 * M_PI * i / 16.);
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Index Placeholder
Array<float,2> F(64,64);float midpoint = (N-1)/2.;int cycles = 3;float omega = 2.0 * M_PI * cycles / double(N);float tau = - 10.0 / N;
// Index placeholdersfirstIndex i;secondIndex j;
// Fill the arrayF = cos(omega * sqrt(pow2(i-midpoint) + pow2(j-midpoint))) * exp(tau * sqrt(pow2(i-midpoint) + pow2(j-midpoint)));
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Index Placeholder
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Casten
Int-Divisions Problem bei Scalar und Arrays
Array<int,1> A(4), B(4);Array<float,1> C(4);A = 1, 2, 3, 5;B = 2, 2, 2, 7;C = A / B; // Result: [ 0 1 1 0 ]
Lösung
C = A / cast(B, float()); // Result: [ 0.5 1 1.5 0.714 ]
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Tensor notation
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Tensor notation
Programmfragment:Array<float,1> x(4), y(4); Array<float,2> A(4,4); x = 1, 2, 3, 4; y = 1, 0, 0, 1; firstIndex i; secondIndex j; A = x(i) * y(j);
cout << A << endl;
return 0;
Output:4 x 4 1 0 0 1 2 0 0 2 3 0 0 3 4 0 0 4
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Reduktionen
Volle Reduktionsum(), product(), min(), max()...
Teilweise Reduktionsum(A,j), product(A,j)...
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Reduktion
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Where Statement
Führt Operation nur an gewissen Stellen auswhere(array-expr1, array-expr2, array-expr3)
Bsp: Nur positive Zahlen quadrieren, sonst 0 setzen & summieren
double posSquareSum = sum(where(A > 0, pow2(A), 0));
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Indirection
= Möglichkeit, an bestimter Stelle im Array zuzugreifen
2 Möglichkeiten:
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1. Liste von Arraypositionen
Array<int,1> A(5), B(5); A = 0; B = 1, 2, 3, 4, 5;
vector<int> I; I.push_back(2); I.push_back(4); I.push_back(1);
A[I] = B;After this code, the array A contains [ 0 2 3 0 5 ].
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Liste von Arraypositionen
enspricht:
for (int i = 0; i < I.length; i++) {
int x = I[i];
A[x] = B[x];
}
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2. Cartesisches Produkt
Array<int,2> A(6,6), B(6,6);firstIndex i;secondIndex j A = 0;B = 10*i + j;
vector<int> I, J; I.push_back(1); I.push_back(2); I.push_back(4); J.push_back(0); J.push_back(2); J.push_back(5); A[indexSet(I,J)] = B;
After this code, the A array contains:
0 0 0 0 0 010 0 12 0 0 1520 0 22 0 0 25 0 0 0 0 0 040 0 42 0 0 45 0 0 0 0 0 0
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Tiny Vector
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Was ist Tiny Vector
Kleine, leichte Klasse für kl. Vectoren Größe zu Kompilezeit bekannt Schnell und effizient TinyVector<T,N>
T = Typ N = Größe
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Geschwindigkeit
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Parallel rechnen mit Bliz++
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Parallel rechnen
Nicht Hauptaugenmerk aber möglich POOMA besser geeignet
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Random Number Generator
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RNG
Uniform [0,1) Normal: Normalverteilt, Mittelwert und
Varianz Exponentiell: mit spezifischem Mittelwert Diskret: Integer innerhalb Range Beta, Gamma, und F verteilt
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Zusammenfassung
Blitz++ ist schnell bietet viele Funktionen spart Sourcecode ist nicht fertig (Version 0.8) Dokumentation teilweise Lückenhaft
47
Danke für die Aufmerksamkeit
~ENDE~