c++ - 创建一个类来访问和指定 vector 类型，并构建一个获取位置并为其分配区域的类

Question

我正在分析如下所示的数据集

#Latitude   Longitude   Depth [m]   Bathy depth [m] CaCO3 [%] ...
-78 -177    0   693 1
-78 -173    0   573 2
.
.

计划是能够将数据读入一个 vector ，然后将其分解成不同组的“深海深度”(Bathymetric depth)。它还需要同时归入不同的海洋盆地。例如，北大西洋内的所有数据点，也就是介于 500-1500m、1000-2000m、1500-2500m 的 BathyDepth 之间的所有数据点……都应该在其自己的组中(可能是 vector 或其他对象)。我们的想法是能够将这些输出到不同的文本文件中。

我曾以一种有些结结巴巴的方式尝试过这一点。你可以在下面看到这个

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>
#include <GeographicLib/Geodesic.hpp> //Library which allows for distance calculations

using namespace std;
using namespace GeographicLib;

//Define each basin spatially
//North Atlantic
double NAtlat1 = 1,  NAtlong1 = 1, NAtlat2 = 2, NAtlong2=2; //Incorrect               values, to be set later
//South Atlantic
double SAtlat1 = 1,  SAtlong1 = 1, SAtlat2 = 2, SAtlong2=2;
//North Pacific and the all others...

struct Point
{
        //structure Sample code/label--Lat--Long--SedimentDepth[m]--BathymetricDepth[m]--CaCO3[%]...
        string dummy;
        double latitude, longitude, rockDepth, bathyDepth, CaCO3, fCaCO3, bSilica, Quartz, CO3i, CO3c, DCO3;
        string dummy2;
        //Use Overload>> operator
        friend istream& operator>>(istream& inputFile, Point& p);
};

//Overload operator
istream& operator>>(istream& inputFile, Point& p)
{
        string row_text;
        //Read line from input, store in row_text
        getline(inputFile, row_text);
        //Extract line, store in ss row_stream
        istringstream row_stream(row_text);
        //Read-in data into each variable 
        row_stream >> p.dummy >> p.latitude >> p.longitude >> p.rockDepth >> p.bathyDepth >> p.CaCO3 >> p.fCaCO3 >> p.bSilica >> p.Quartz >> p.CO3i >> p.CO3c >> p.DCO3 >> p.dummy2;
        return inputFile;
}

int main ()
{
        //Geodesic class.
        const Geodesic& geod = Geodesic::WGS84();

        //Input file
    ifstream inputFile("Data.csv");
    //Point-type vector to store all data
    vector<Point> database;

    //bathDepth515 = depths between 500m and 1500m
    vector<Point> bathyDepth515;
    vector<Point> bathyDepth1020; //Create the rest too
    Point p;
    if (inputFile)
    {
            while(inputFile >> p)
            {
                    database.push_back(p);
            }

            inputFile.close();
    }
    else
    {
            cout <<"Unable to open file";
    }

    for(int i = 0; i < database.size(); ++i)
    {
            //Group data in database in sets of bathyDepth
            if(database[i].bathyDepth >= 500 && database[i].bathyDepth < 1500)
            {
                    //Find and fill particular bathDepths
                    bathyDepth515.push_back(database[i]);
            }
            if(database[i].bathyDepth >= 1000 && database[i].bathyDepth < 2000)
            {
                    bathyDepth1020.push_back(database[i]);
            }
            //...Further conditional statements based on Bathymetric depth, could easily include a spatial condition too...

    //Calculate distance between point i and all other points within 500-1500m depth window. Do the same with all other windows.
    for(int i = 0; i < bathyDepth515.size(); ++i)
    {
            for(int j = 0; j < bathyDepth515.size(); ++j)
            {
                    double s12;
                    if(i != j)
                    {
                            geod.Inverse(bathyDepth515[i].latitude, bathyDepth515[i].longitude, bathyDepth515[j].latitude, bathyDepth515[j].longitude, s12);
                    }
            }
    }
    return 0;
}

问题 1:我认为很明显，有些方法论不是面向对象的。例如，可能有更好的方法将每个数据 Point 分配给特定的海洋盆地，而不是在我的程序开始时手动将它们放入，就像我在将数据分组时所做的那样深度。我开始创建一个盆地类，其中包含检索位置的方法以及每个盆地的纬度/经度的定义，但并没有找到一种直观的方法。我希望有人能告诉我如何更好地构建它。我尝试构建一个(非常脆弱的)类，如下所示

class Basin
{
    public:
            Basin();
            Basin(double latit1, double longit1, double latit2, double longit2);
            double getLatitude();
            ...
    private:
            double NAt, SAt, NPac, SPac; //All basins
            double latitude1, longitude1, latitude2, longitude2; //         Boundaries defined by two latitude markers, and two longitude markers.
};

class NAt: public Basin{...}
//...Build class definitions...

问题 2:我的第二个问题是我为不同的深度窗口创建 vector 的方法。如果我必须改变分割深度的方式或添加更多深度，这可能会变得非常麻烦。我不想为了适应我决定如何滑动深度窗口而更改程序的几乎所有部分。我很感激有人给我一些关于如何去做的想法。对于问题2，我能想到的唯一解决方案如下

//Vector of vectors to store each rows' entries separately. Not sure if this is needed as my `Point` `Struct` already allows for each of the entries in a row to be accessed. 
    vector<vector<Point> > database;
    //Create database vectors for different bathDepth windows, eventhough their names will be the same, once push_back, it doesn't matter
    for(int i = 1*500; i<=8*500; i+=500)
    {
        vector<Point> bathDepthi;
        //Possibly push these back into database. These can then be accessed and populated using if statements.
    }
    //Create vectors individually, creating vector of vectors would be more elegant as I won't have to create more if one were to decide to change the range, I'd just have to change the for loop.

我不知道我在这方面的尝试有多大帮助，但我想我可能会更好地了解我想要达到的目的。很抱歉发了这么长的帖子。

从 std::vector 到 std::map

的编辑设计切换

根据 heke 发布的答案的输入，我尝试了以下操作，但我不确定这是否是上述用户的意思。我选择使用条件语句来确定一个点是否在特定盆地内。如果我的尝试是正确的，如果这是正确的，我仍然不确定如何继续。更具体地说，我不确定如何存储以访问分区 vector ，例如，将它们写入单独的文本文件(即不同测深深度的 .txt 文件)。如果是这样，我应该将分区迭代器存储到什么类型的 vector 中？迭代器是用 auto 声明的，这让我很困惑如何声明 vector 的类型来保存这个迭代器。

我的尝试:

std::map<std::string, std::vector<Point> > seamap;
seamap.insert( std::pair<std::string, std::vector<Point> > ("Nat", vector<Point>{}) );
seamap.insert( std::pair<std::string, std::vector<Point> > ("Sat", vector<Point>{}) ); //Repeat for all ocean basins

Point p;

while (inputFile >> p && !inputFile.eof() )
{
    //Check if Southern Ocean
    if (p.latitude > Slat2)
    {
        //Check if Atlantic, Pacific, Indian...
        if (p.longitude >= NAtlong1 && p.longitude < SAtlong2 && p.latitude > SPLIT)
        {
            seamap["Nat"].push_back(p);
        } // Repeat for different basins
    }
    else
    {
        seamap["South"].push_back(p);
    }
}

//Partition basins by depth
for ( std::map<std::string, std::vector<Point> >::iterator it2 = seamap.begin(); it2 != seamap.end(); it2++ )
{
    for ( int i = 500; i<=4500; i+=500 )
            {
                auto itp = std::partition( it2->second.begin(), it2->second.end(), [&i](const auto &a) {return a.bathyDepth < i;} );
            }
}

Answer 1

问题一

检查一下: Determining if a set of points are inside or outside a square

您可以在读取数据文件时按盆地排列点。你只需要一个数据结构来处理它们。 std::map 可能是一个很好的候选人。 (以海洋名称为键，点 vector 为值)

问题2

您的深度窗口限制似乎以 500 米的步长增长，并且范围似乎重叠。也许使用 std::partition对于该 map 内的那些 vector 会起作用吗？

一些伪:

1. 以<500为谓词对 vector 进行划分，使用整体范围。
2. 存储步骤 1 返回的迭代器并将其用作下迭代器，同时仍将结束迭代器用作上迭代器。
3. 现在以 <1000 作为谓词进行分区。
4. 与 2-3 相同。但 < 1500 作为谓词和 <1000 作为较低返回的迭代器。
5. 重复直到覆盖所有深度。
6. 对存储在该 map 中的所有海洋 vector 执行相同的操作。

您存储的迭代器可用于从该特定 vector 获取特定范围。

即使用 <500 分区返回的迭代器作为较低的迭代器和 <1500 分区返回的迭代器，您将获得该特定 vector 中深度介于 500 和 1500 之间的范围。

现在您应该有一张包含 vector 的 map ，您可以通过海洋名称和深度范围访问这些 vector ，间隔为 500 米。

编辑:一些说明

std::map<std::string, std::vector<point>> seamap;
seamap.insert("Nat", std::vector<point>{}); // do this for every sea.
//read point data from file

while(FILESTREAM_NOT_EMPTY)
{
    //construct a point object here.

    // add points to correct vector

    if (THIS_PARTICULAR_POINT_IS_IN_NAT)
           seamap["Nat"].push_back(point);
    else if (THIS_PARTICULAR_POINT_IS_IN_SAT)
           seamap["Sat"].push_back(point);
    //and so on...
}

在此之后，对该海图中的每个 vector 进行分区。 (助手:How to use range-based for() loop with std::map?)

for (int i =500; i<4500;i+500)
{
      auto iter_for_next = std::partition(LOWER_ITERATOR,
                                          UPPER_ITERATOR, 
                                          [&i]( const auto &a){return a < i;});

//here save the iterator for later use in some kind of structure.
}

希望这对您有所帮助!