【问题标题】:How to convert a tuple of vectors into a vector of tuples using the Cartesian product? [duplicate]如何使用笛卡尔积将向量元组转换为元组向量? [复制]
【发布时间】:2013-05-10 10:24:20
【问题描述】:

为了对带有std::tuple 构造函数的类进行单元测试,我想生成一个特殊情况的样本以及构造函数参数的随机值。假设我有一个std::tuplestd::vector<T1>std::vector<Tn>,(其中每个Ti 都不同)如何将其转换为所有std::tuple<T1, ..., Tn> 组合的完整笛卡尔积的std::vector

具体来说,我想要一个看起来像这样的可变参数函数模板:

template<typename... Args>
std::vector<std::tuple<Args...> cartesian_product(std::vector<Args>...)
{
    // template magic or fat mulitple loops?
}

并且可以这样使用:

// some type to be tested
class MyType
{
    MyType(std::tuple<int, bool, std::string>);
    // bla
};

// test values for each constructor argument
std::tuple< std::vector<int>, std::vector<bool>, std::vector<std::string> > input {
    { 1, 2, 3}, { false, true}, { "Hello", "World"}
};

// should become 3 x 2 x 2 = 12 cases { {1, false, "Hello"}, ... , {3, true, "World"} } 
std::vector< std::tuple<int, bool, std::string> > test_cases = cartesian_product( input );

// can write flat single loop over all cases
for (auto t: test_cases) {
    BOOST_CHECK(MyType(t).my_test());
}

是否有任何 (Boost) 库可以开箱即用地执行此操作?为此编写可变参数模板的参与程度如何?

【问题讨论】:

  • @zch 太好了,我什至浏览了那个,但不知何故,它看起来不像完整的通用解决方案,而是“仅”一个用于 2 参数情况。很抱歉错过了这一点(看起来很简单!)。
  • 很笼统,我会在示例中添加三维以使其更清晰(即使在那里的评论中提到过)。
  • @zch 我测试了它,它完全符合我的要求。真的很酷的把戏。

标签: c++ c++11 vector tuples cartesian-product


【解决方案1】:

http://ideone.com/ThhAoa

没那么棘手:

#include <cstddef>
#include <utility>
#include <vector>
#include <tuple>
#include <string>
#include <iostream>

using std::size_t;

template<size_t...> struct seq {};
template<size_t Min, size_t Max, size_t... s>
struct make_seq:make_seq< Min, Max-1, Max-1, s... > {};
template<size_t Min, size_t... s>
struct make_seq< Min, Min, s... > {
    typedef seq<s...> type;
};
template<size_t Max, size_t Min=0>
using MakeSeq = typename make_seq<Min, Max>::type;

size_t product_size() {
  return 1;
}
template<typename... Sizes>
size_t product_size( size_t x, Sizes... tail ) {
  return x * product_size(tail...);
}
namespace details {
  template<typename max_iterator, typename Lambda>
  void for_each_index( max_iterator mbegin, max_iterator mend, Lambda&& f, std::vector<size_t>& idx ) {
    if (mbegin == mend) {
      f(idx);
    } else {
      for (size_t i = 0; i < *mbegin; ++i) {
        idx.push_back(i);
        for_each_index(mbegin+1, mend, f, idx);
        idx.pop_back();
      }
    }
  }
  template<typename Lambda>
  void for_each_index( std::vector<size_t> const& maxes, Lambda&& f ) {
    std::vector<size_t> idx;
    details::for_each_index( maxes.begin(), maxes.end(), f, idx );
  }
  template<size_t... s, typename... Ts>
  std::vector< std::tuple<Ts...> > does_it_blend( seq<s...>, std::tuple< std::vector<Ts>... >const& input ) {
    std::vector< std::tuple<Ts...> > retval;
    retval.reserve( product_size( std::get<s>(input).size()... ) );
    std::vector<size_t> maxes = {
      (std::get<s>(input).size())...
    };
    for_each_index( maxes, [&](std::vector<size_t> const& idx){
      retval.emplace_back( std::get<s>(input)[idx[s]]... );
    });
    return retval;
  }
}
template<typename... Ts>
std::vector< std::tuple<Ts...> > does_it_blend( std::tuple< std::vector<Ts>... >const& input ) {
  return details::does_it_blend( MakeSeq< sizeof...(Ts) >(), input );
}

int main() {
  std::tuple< std::vector<int>, std::vector<bool>, std::vector<std::string> > input {
    { 1, 2, 3}, { false, true}, { "Hello", "World"}
  };

  // should become 3 x 2 x 2 = 12 cases { {1, false, "Hello"}, ... , {3, true, "World"} } 
  std::vector< std::tuple<int, bool, std::string> > test_cases = does_it_blend( input );

  for( auto&& x:test_cases ) {
    std::cout << std::get<0>(x) << "," << std::get<1>(x) << "," << std::get<2>(x) << "\n";
  }
}

这里我创建了一个函数,它对可能的索引进行笛卡尔积,然后直接在输出容器中创建元组。

我还费心保留输出大小。

现在代码更少了。

【讨论】:

  • +1 感谢您提供这个有效的答案!和@zch的那个(占你行数的40%)相比,它有什么优势?
  • @rhalbersma 好吧,没看过那个。一个优点是我 emplace将结果直接输入到输出 std::vector,而该代码在第一次检查时会执行很多 moves 和 copys。
  • 好吧,我当然接受,很高兴知道它可以通过不同的方式完成。
  • @rhalbersma 模式非常相似:我在索引中构建叉积,她直接在生成的tuple 中构建。两个cross_imp 重载与我的for_each_indexdoes_it_blend 与她的cross 几乎一一对应(我有一些额外的样板文件)。如果我将我的maxes 向量替换为一组size_t maxes 的可变参数,它会更相似。有趣!
【解决方案2】:

这有帮助吗?

#include <vector>
#include <tuple>
#include <type_traits>

template <typename... T>
struct transpose {};

template <typename... T>
struct transpose<std::tuple<std::vector<T>...>>
{
    using type = std::vector<std::tuple<T...>>;
};

template <typename... T>
struct transpose<std::vector<std::tuple<T...>>>
{
    using type = std::tuple<std::vector<T>...>;
};

int main()
{
    std::tuple<std::vector<int>, std::vector<bool>> var;

    static_assert(
        std::is_same<
            transpose<decltype(var)>::type,
            std::vector<std::tuple<int, bool>>
       >::value, ""
    );
}

【讨论】:

  • 转换类型,但我将如何使用它来转换我的示例 main() 函数中的实际值,以及如何将其用于笛卡尔积?
  • @rhalbersma 我稍后会尝试添加编辑。
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