matlab - BSXFUN 关于关系操作的内存效率

Question

这里主要想研究两点-

• bsxfun 有六个内置关系运算:@eq (equal)、@ne(不等于)、@lt(小于)、 @le(小于或等于)、@gt(大于) 和 @ ge(大于或等于)。很多时候我们将它们用于 float 和关系运算，它们输出逻辑数组。所以，这让我很好奇，如果在 float 上使用这些关系运算时，bsxfun 的固有扩展是否涉及输入元素的实际复制，而这恰恰是我的第一个问题。

• 我还想知道这个内存效率问题如何转化为 anonymous functions当与 bsxfun 一起使用时，再次与关系操作一起使用。

这受到为 Comparing BSXFUN and REPMAT 执行的runtime/speedup 测试的启发。 .

Answer 1

简介和测试设置

要执行内存测试以查询问题中提出的要点，让我们定义输入 A 和 B :

A = rand(M,N)
B = rand(1,N)

在这里， M 和 N 是大小参数，并保持为非常大的数字。

我会使用 repmat 进行比较，因为这似乎是 bsxfun 最接近的替代方案 。所以，这里的想法是运行 bsxfun 和 repmat 等效代码并注意任务管理器(在 Windows 上)内存使用量的波动。

This solution that compared bsxfun and repmat for runtime efficiency得出的结论是，将关系操作与 bsxfun 结合使用 的运行效率非常高，因此扩展 memory efficiency 的基础会很有趣 进行比较。

因此， bsxfun 和 repmat 等价物看起来像这样 -

REPMAT version:  A == repmat(B,size(A,1),1)
BSXFUN version: bsxfun(@eq,A,B))

结果

关于运行 repmat 然后是 bsxfun 代码，Windows 任务管理器显示类似这样的内容，第一个 bump 表示 repmat 的运行 下一个是给 bsxfun 的一个-

repmat bump 的高度与 A 的实际副本相同。 被创建。这基本上表明 repmat 实际复制了 B 然后进行相等性检查。因为， B 将被复制到一个更大的 float 组，内存需求是巨大的，如前面的内存图中所示。另一方面， bsxfun ，从它的凸起高度来看，它似乎没有复制实际的浮点值，这导致了高效的内存使用。

现在，在转换两个 A 之后 和 B 到逻辑数组，内存使用 bumps 变成了这个 -

因此，它表明 repmat 然后能够优化内存，因为这次复制是逻辑数据类型。

使用匿名函数 bsxfun : 可以通过 bsxfun 对匿名函数的使用进行一些实验 并查看 MATLAB 在优化内存需求方面是否表现出与内置相同的智能。

所以， bsxfun(@eq,A,B) 可以替换为 bsxfun(@(k1,k2) k1==k2,A,B) 。当对浮点输入数组进行操作时，此内置和匿名函数实现所产生的内存使用情况导致内存图如下所示 -

该图表明匿名函数的使用保持了与内置函数一样的内存效率，即使运行时受到很大阻碍。改用其他关系运算时，测试结果相似。

结论

在对 float 组进行关系运算时，使用 bsxfun 绝对更可取。 超过 repmat 用于运行时和内存效率。所以，这只是证明有更多理由选择 bsxfun !