如何将 std：：valarray<double> 与 gsl 集成？

How to integrate std::valarray<double> with gsl?

本文关键字：gt 集成 double gsl lt std valarray      更新时间：2023-10-16

我对C++相对较新，但我有一些(稀缺的(编码和数值经验。

我知道这个问题时不时地发布，你如何集成一个数组。在 MATLAB 中，您可以强制将数组作为一个函数(我忘记了如何，但我知道我以前做过(并将其发送给内置集成器，所以我的问题是如何在C++中做到这一点。

我有这个积分：

I = integral(A(z)*sin(qz)*dz)

q 只是双常量，z 是积分变量，但 A(z( 是一个数组(从现在开始我称之为 actualfunction(，在我的代码中具有与 z 轴相同的点数。积分边界是 z[0] 和 z[nz-1]。

我使用梯形规则计算了这个积分，对于 5000 点的 z 轴，这需要 0.06 秒。我的问题是这个计算大约发生了 300 * 30 * 20 次(我有 3 个 for 循环(，而这个 0.06 秒非常快地增长到 3 小时的模拟。我的代码的整个瓶颈就是这种集成(我显然可以通过减少 z 来加速，但这不是重点。

我知道库函数通常比用户编写的函数好得多。我也知道我不能用更简单的东西作为辛普森规则，因为积分是高度振荡的，我想避免我自己实现一些复杂的数值算法。

GSL需要一个形式的函数：

F = f(双精度 x，空 *参数(

我可能可以使用 GSL 的 QAWO 自适应集成，但是我如何使我的函数变成将我的数组转换为函数的形式呢？

我在想：

F(double z, void *params)
{
std::valarray<double> actualfunction = *(std::valarray<double> *) params;
double dz = *(double *) params; // Pretty sure this is wrong
unsigned int actual_index = z / dz; // crazy assumption (my z[0] was 0)
return actualfunction[actual_index];
}

这样的事情可能吗？我怀疑数值算法会使用与实际函数相同的空间差异，然后我应该以某种方式对实际函数进行插值或其他东西吗？

还有比gsl更好的东西吗？

template<class F>
struct func_ptr_helper {
F f;
void* pvoid(){ return std::addressof(f); }
template<class R, class...Args>
using before_ptr=R(*)(void*,Args...);
template<class R, class...Args>
using after_ptr=R(*)(Args...,void*);
template<class R, class...Args>
static before_ptr<R,Args...> before_func() {
return [](void* p, Args...args)->R{
return (*static_cast<F*>(p))(std::forward<Args>(args)...);
};
}
template<class R, class...Args>
static after_ptr<R,Args...> after_func() {
return [](Args...args, void* p)->R{
return (*static_cast<F*>(p))(std::forward<Args>(args)...);
};
}
};
template<class F>
func_ptr_helper<F> lambda_to_pfunc( F f ){ return {std::move(f)}; }

用：

auto f = lambda_to_pfunc([&actualfunction, &dz](double z){
unsigned int actual_index = z / dz; // crazy assumption (my z[0] was 0)
return actualfunction[actual_index];
});

然后

void* pvoid - f.pvoid();
void(*pfun)(double, void*) = f.after_func();

你可以通过pfun和pvoid。

对于任何错别字，我们深表歉意。

这个想法是我们编写一个 lambda 来做我们想做的事。 然后lambda_to_pfunc将其包装起来，以便我们可以将其作为void*和函数指针传递给 C 样式的 API。

当然，您必须正确管理所有内容的生命周期。

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