循环展开多维数组

Question

我最近尝试在这个多维数组中展开内部 i 和 j 循环，但是 filter->get(i,j) 总是弄乱图像的纹理。谁能帮助我展开 i 和 j 循环？谢谢。

我的尝试：

double
applyFilter(struct Filter *filter, cs1300bmp *input, cs1300bmp *output)
{

     long long cycStart, cycStop;

     cycStart = rdtscll();

    output -> width = input -> width;
    output -> height = input -> height;
int a = filter -> getDivisor();
int n = filter -> getSize();
for (int plane = 0; plane < 3; plane++){
    for(int row = 1; row < (input -> height) - 1 ; row = row + 1) {
        for(int col = 1; col < (input -> width) - 1; col = col + 1) {
            int value = 0;
            int val1, val2;
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                for (int i = 0; i < n; i+=2) {
                    val1 = val1 + input -> color[plane][row + i - 1][col + j - 1]
                    * filter -> get(i, j);
                    val2 = val2 + input -> color[plane][row + i][col + j -1] * filter->get(i+1,j);
                }
            }
            value = (val1 + val2) / a;
            if ( value  < 0 ) { value = 0; }
            if ( value  > 255 ) { value = 255; }
            output -> color[plane][row][col] = value;
        }

    }
}

 cycStop = rdtscll();
 double diff = cycStop - cycStart;
 double diffPerPixel = diff / (output -> width * output -> height);
 fprintf(stderr, "Took %f cycles to process, or %f cycles per pixel\n",
  diff, diff / (output -> width * output -> height));

 return diffPerPixel;
}

原文：

int a = filter -> getDivisor();
int n = filter -> getSize();    
for (int plane = 0; plane < 3; plane++){
    for(int row = 1; row < (input -> height) - 1 ; row = row + 1) {
        for(int col = 1; col < (input -> width) - 1; col = col + 1) {
            int value = 0;
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                for (int i = 0; i < n; i++) {
                    value = value + input -> color[plane][row + i - 1][col + j - 1]
                    * filter -> get(i, j);
                }
            }
            value = value / a;
            if ( value  < 0 ) { value = 0; }
            if ( value  > 255 ) { value = 255; }
            output -> color[plane][row][col] = value;

Answer 1

尝试将内部循环替换为：

int value = 0;
int val1 = 0, val2 = 0;
for (int j = 0; j < n; j++) { 
    int i;
    for (i = 0; i < n; i+=2) {
        val1 += input->color[plane][row+i-1][col+j-1] * filter->get(i,j);
        val2 += input->color[plane][row+i  ][col+j-1] * filter->get(i+1,j);
    } 
    if (i < n)
        val1 += input->color[plane][row+i-1][col+j-1] * filter->get(i,j);
} 
value = (val1 + val2) / a;

Answer 2

只有当 n 是 2 的倍数时，你的方法才是正确的。否则你会漏掉一行。

添加：

首先，我刚刚意识到您忘记初始化val1 和val2，这可能是您出现问题的主要原因。

其次，在我看来，您的代码是专门为过滤器大小为 3 编写的：

• 对于较小的过滤器，您根本无法访问边界。
• 对于较大的，您可以访问图片之外的位置，例如 [row + i - 1] 变得大于或等于 input->height。

如果您只想使用大小为 3 的过滤器，那么我会简单地完全展开内部循环。否则检查行和列值的边界。

现在，对于循环展开，我建议您进行 google 搜索，因为您可以找到许多有关如何正确执行此操作的示例。一个可以在wikipedia page 上找到。

在您的情况下，最简单的解决方案是：

int value = 0;
int val1=0, val2=0;
for (int j = 0; j < n; j++) {
    for (int i = 0; i < n-1; i+=2) {
        val1 = val1 + input->color[plane][row+i-1][col+j-1] * filter->get(i  ,j);
        val2 = val2 + input->color[plane][row+i  ][col+j-1] * filter->get(i+1,j);
    }
    if (n%2 !=0) {
        val1 = val1 + input->color[plane][row+n-2][col+j-1] * filter->get(n-1,j);
    }
}
value = (val1 + val2) / a;

如果您想进一步展开循环，更通用的方法是（例如 4）：

int value = 0;
int val1=0, val2=0, val3=0, val4=0;
for (int j = 0; j < n; j++) {

    for (int i = 0; i < n-3; i+=4) {
        val1 = val1 + input->color[plane][row+i-1][col+j-1] * filter->get(i  ,j);
        val2 = val2 + input->color[plane][row+i  ][col+j-1] * filter->get(i+1,j);
        val3 = val3 + input->color[plane][row+i+1][col+j-1] * filter->get(i+2,j);
        val4 = val4 + input->color[plane][row+i+2][col+j-1] * filter->get(i+3,j);
    }
    switch (n % 4) {
        case 3: val1+=input->color[plane][row+n-4][col+j-1] * filter->get(i+n-3,j);
        case 2: val1+=input->color[plane][row+n-3][col+j-1] * filter->get(i+n-2,j);
        case 1: val1+=input->color[plane][row+n-2][col+j-1] * filter->get(i+n-1,j);
    }
    value = (val1 + val2 + val3 + val4) / a;
}

注意：
请注意，根据过滤器的大小、使用的编译器和编译器选项以及您的系统，上述解决方案可能不会加快您的代码速度，甚至会减慢它的速度。您还应该知道，如果有意义，编译器通常可以为您执行循环展开（例如，使用 gcc 中的 -funroll-loops 选项）。