C++ Academy · Lekcja

Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce

Agreguj zakresy liczbowe za pomocą accumulate, reduce i przyjaznego przetwarzaniu równoległemu transform_reduce

Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce to bezpłatna lekcja C++ Academy na CoddyKit. To lekcja 4 z 4. Możesz przeczytać całą lekcję poniżej za darmo — a potem ćwiczyć ją interaktywnie w przeglądarce z wbudowanym edytorem kodu i tutorem AI dostępnym 24/7. To część ścieżki edukacyjnej C++ Academy, a Twój postęp synchronizuje się między webem a aplikacją CoddyKit. Kurs C++ Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Nagłówek <numeric>

Algorytmy numeryczne działają na zakresach liczb. Znajdują się w <numeric>.

std::accumulate

Klasyczna redukcja. Domyślnie sumuje wartości — w przypadku innych redukcji należy przekazać niestandardową operację binarną.

#include <numeric>
std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
int sum = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
// sum = 15

Niestandardowa redukcja

Należy podać wartość początkową i operację binarną.

int product = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 1,
    std::multiplies<int>{});
// product = 120

Typ wartości początkowej ma znaczenie

Typ akumulatora jest wywnioskowywany na podstawie wartości początkowej. Należy podać 0.0, aby akumulować wartości typu double do wartości typu double.

std::vector<double> v = {1.5, 2.5, 3.5};
double sum_d = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0.0);    // 7.5
int    sum_i = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0);      // truncates to 6

std::reduce (C++17)

Działa podobnie jak accumulate, ale operacja musi być łączna i przemienna, co umożliwia wykonywanie jej równolegle.

#include <numeric>
#include <execution>
std::vector<int> v(1000);
int sum = std::reduce(std::execution::par,
    v.begin(), v.end(), 0);

reduce a accumulate

Dwie różnice:

reduce może działać równolegle
reduce nie gwarantuje kolejności wykonywania operacji — jest to odpowiednie dla + i *, ale nie działa w przypadku operacji niełącznych, takich jak konkatenacja ciągów znaków

std::transform_reduce (C++17)

Łączy transformację i redukcję w jednym przebiegu. Jest szybszy i bardziej ekspresyjny niż osobne wywołania transform i reduce.

// Dot product
std::vector<int> a = {1, 2, 3}, b = {4, 5, 6};
int dot = std::transform_reduce(
    a.begin(), a.end(), b.begin(),
    0,
    std::plus<int>{},          // reduce
    std::multiplies<int>{}     // transform
);
// dot = 1*4 + 2*5 + 3*6 = 32

std::inner_product

Starszy odpowiednik transform_reduce. Oblicza iloczyn skalarny dwóch zakresów. Jest mniej uniwersalny, ale ma prostszy interfejs API.

std::partial_sum

Zapisuje narastające sumy w zakresie wyjściowym.

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
std::vector<int> sums(4);
std::partial_sum(v.begin(), v.end(), sums.begin());
// sums = {1, 3, 6, 10}

std::adjacent_difference

Odwrotność partial_sum — zapisuje różnice między kolejnymi elementami.

std::vector<int> v = {1, 3, 6, 10};
std::vector<int> diffs(4);
std::adjacent_difference(v.begin(), v.end(), diffs.begin());
// diffs = {1, 2, 3, 4}

Uwaga dotycząca liczb zmiennoprzecinkowych

W przypadku liczb zmiennoprzecinkowych kolejność akumulacji ma znaczenie ze względu na zaokrąglenia. reduce może zwrócić nieco inne wyniki niż accumulate z powodu nieokreślonej kolejności obliczeń.

Zastosowania w praktyce

Algorytmy numeryczne są wykorzystywane do:

obliczania sum i iloczynów
agregacji statystycznych (średniej, wariancji)
obliczania iloczynów skalarnych i norm w algebrze liniowej
obliczania sum skumulowanych na potrzeby zapytań prefiksowych

Szybki test

Który algorytm C++17 wykonuje równoległą redukcję zakresu w ramach jednego wywołania funkcji?

Podsumowanie

<numeric> udostępnia accumulate, reduce, transform_reduce, partial_sum i adjacent_difference do redukcji numerycznych oraz operacji prefiksowych. Należy wybrać reduce, gdy potrzebne jest przetwarzanie równoległe, a accumulate, gdy wymagana jest deterministyczna kolejność.

Często zadawane pytania

Czy lekcja „Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce” jest bezpłatna?

Tak — pełny tekst „Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce” jest dostępny za darmo tutaj w sieci. Aby ćwiczyć ją interaktywnie (wbudowany edytor kodu i tutor AI dostępny 24/7) i odblokować resztę kursu C++ Academy, przejdź na CoddyKit PRO. Kurs C++ Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Co nauczysz się w „Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce”?

Agreguj zakresy liczbowe za pomocą accumulate, reduce i przyjaznego przetwarzaniu równoległemu transform_reduce Ćwiczysz C++ Academy z praktycznym kodem, który uruchamiasz bezpośrednio w przeglądarce, a tutor AI dostępny 24/7 odpowiada na Twoje pytania podczas pracy nad lekcją.

Czy potrzebuję doświadczenia, aby zacząć C++ Academy?

Nie wymagamy żadnego doświadczenia. C++ Academy w CoddyKit jest strukturyzowany dla początkujących i zaawansowanych użytkowników, więc możesz zacząć tutaj lub od początku i uczyć się w swoim tempie. To lekcja 4 z 4.

Ile czasu zajmuje lekcja „Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce”?

Większość lekcji CoddyKit trwa około 5–10 minut. Każda lekcja to mały, interaktywny krok, dzięki czemu robisz systematyczne postępy i zawsze wracasz dokładnie do tego samego miejsca — na webie i w aplikacji.

Czy mogę pisać i uruchamiać kod w tej lekcji C++ Academy?

Tak. Każda lekcja C++ Academy zawiera wbudowany edytor kodu, więc piszesz i uruchamiasz prawdziwy kod bezpośrednio w przeglądarce i od razu otrzymujesz sprzężenie zwrotne od AI — bez konfiguracji na komputerze.

Wszystkie lekcje w tym kursie

Algorytmy niemodyfikujące: find, count, all_of
Modyfikowanie: transform, copy_if, replace
Sortowanie i partycjonowanie: sort, stable_partition
Algorytmy numeryczne: accumulate, reduce, transform_reduce

← Powrót do C++ Academy