用特征随机排列矩阵的行/列答案

【问题标题】：Randomly permute rows/columns of a matrix with eigen用特征随机排列矩阵的行/列
【发布时间】：2013-03-29 07:45:10
【问题描述】：

我正在使用 Eigen，我有一个矩阵：

MatrixXi x = MatrixXi::Random(5);

我想使用随机绘制的排列来随机排列行和列（行和列只有一个排列），即如果我有一个发送索引的排列 [0,1,2,3,4 ] -> [3,4,2,1,0] 比我想用相同的排列重新排序行和列。

第 1 部分：我在网上找不到 PermutationMatrix 的示例，而且我无法弄清楚语法。

第 2 部分：如何获取随机排列的索引向量以传递给它？也许是 std::random_shuffle？

更新：

这是一种（可能是低效的）获取一组打乱索引的方法：

std::vector<int> perm;
for (int i=0; i<5; ++i) {
    perm.push_back(i);
}

std::random_shuffle(perm.begin(), perm.end());

所以现在的问题是我如何重新排序我的矩阵 x 以便它的行/列按 perm 排序？

更新 2：

越来越近，这可行（想法来源：cplusplus.com）：

int myrandom (int i) { return std::rand()%i;}

PermutationMatrix<Dynamic,Dynamic> perm(5);

perm.setIdentity();
for (int i=dim-1; i>0; --i) {
    swap (perm.indices()[i],perm.indices()[myrandom(i+1)]);
}

cout << "original x" << x << endl << endl;
cout << "permuted x" << perm * x * perm << endl << endl;

有人知道如何使用 random_shuffle 来做到这一点吗？（请参阅下面无效的尝试。）

（奖励：如果 perm 是一个 1e4 x 1e4 矩阵，关于 perm * x * perm 是否有效？）

【问题讨论】：

标签： c++ random matrix permutation eigen

【解决方案1】：

使用 std::random_shuffle 非常好，那么你必须使用 PermutationMatrix：

PermutationMatrix<Dynamic,Dynamic> perm(size);
perm.setIdentity();
std::random_shuffle(perm.indices().data(), perm.indices().data()+perm.indices().size());
A_perm = A * perm; // permute columns
A_perm = perm * A; // permute rows

【讨论】：

谢谢 ggael。这很接近，但 perm.indices() 没有迭代器 AFAIK。我收到错误：‘Eigen::PermutationMatrix::IndicesType’没有名为‘begin’的成员。我用半生不熟的方式编辑了我的问题，但据我所知，工作代码，但我仍然想弄清楚如何让它使用 random_shuffle！
对于在 Google 上找到此内容的任何人来说都是相当的更新：如果您想对需要使用的行和列应用相同的排列：perm.transpose() * x * perm
这不是一种低效的方法吗？我认为置换行比乘法矩阵要快得多，尤其是在它们很大的情况下。
这正是 PermutationMatrix::operator* 正在做的事情！如果你写：A = perm * A，它甚至可以就地工作。
由于某种原因，“就地”操作符比非就地操作符慢很多.. :|

【解决方案2】：

如此处所述：Stackoverflow:

如果您可以使用 C++11，我建议您在不使用 srand() 和 random_shuffle() 的情况下实现它；相反，您应该将<random> 库与std::shuffle 一起使用。

首先，如果可能，应避免使用rand。除了它通常不是一个很好的 pRNG 之外，由于共享状态，它还存在线程安全问题。 <random> 库通过为程序员提供对 pRNG 状态的显式控制并通过提供具有保证性能、大小和质量特性的多个选项来解决这两个问题。

其次，random_shuffle 实际上并未指定使用rand，因此理论上使用srand 重新播种不会产生您想要的效果是合法的。要使用random_shuffle 获得有保证的结果，您必须编写自己的生成器。移至 shuffle 可以解决此问题，因为您可以直接使用标准引擎。

#include <random>       //seed generation
#include <algorithm>    //shuffle()

int main() {

std::random_device r;
std::seed_seq rng_seed{r(), r(), r(), r(), r(), r(), r(), r()};

//create random engines with the rng seed
std::mt19937 eng1(rng_seed);

//create permutation Matrix with the size of the columns
Eigen::PermutationMatrix<Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> permX(inputX.cols());
permX.setIdentity();
std::shuffle(permX.indices().data(), permX.indices().data()+permX.indices().size(), eng1);
inputX = inputX * permX;   //shuffle column wise

}

如果您想随机排列行，请使用inputX.rows() 代替初始化排列矩阵。并改用inputX = permX * inputX。

【讨论】：