java - 如何使用流将 2 个 double[][] 矩阵相乘？

Question

我想知道多重 2 double[][] 最紧凑、最有效的方法是什么使用流的数组矩阵。该方法应遵循矩阵乘法规则，如下所示:

Matrix Multiplication: How to Multiply Two Matrices Together

这是使用 for 循环执行此操作的一种方法( this 是第一个矩阵):

final int nRows = this.getRowDimension();
final int nCols = m.getColumnDimension();
final int nSum = this.getColumnDimension();

final double[][] outData = new double[nRows][nCols];
// Will hold a column of "m".
final double[] mCol = new double[nSum];
final double[][] mData = m.data;

// Multiply.
for (int col = 0; col < nCols; col++) {
    // Copy all elements of column "col" of "m" so that
    // will be in contiguous memory.
    for (int mRow = 0; mRow < nSum; mRow++) {
        mCol[mRow] = mData[mRow][col];
    }

    for (int row = 0; row < nRows; row++) {
        final double[] dataRow = data[row];
        double sum = 0;
        for (int i = 0; i < nSum; i++) {
            sum += dataRow[i] * mCol[i];
        }
        outData[row][col] = sum;
    }
}

该过程应符合以下测试数据:

double[][] md1 = {{4d, 8d}, {0d, 2d}, {1d, 6d}};
double[][] md2 = {{5d, 2d, 5d, 5d}, {9d, 4d, 5d, 5d}};

double[][] mb1 = {{4d, 8d}, {0d, 2d}, {1d, 6d}};
double[][] mb2 = {{5d}, {9d}};

Answer 1

更紧凑和可读的解决方案是在第一个矩阵的行上创建一个 Stream，将每一行映射到与第二个矩阵列相乘的结果，并将其收集回 double[][] .

public static void main(String[] args) {
    double[][] m1 = {{4, 8}, {0, 2}, {1, 6}};
    double[][] m2 = {{5, 2}, {9, 4}};

    double[][] result = Arrays.stream(m1)
            .map(r -> IntStream.range(0, m2[0].length)
                    .mapToDouble(i -> IntStream.range(0, m2.length)
                            .mapToDouble(j -> r[j] * m2[j][i]).sum())
                    .toArray())
            .toArray(double[][]::new);

    System.out.println(Arrays.deepToString(result));
    // [[92.0, 40.0], [18.0, 8.0], [59.0, 26.0]]
}

这将计算 m1 * m2结果将在 result 中。对于每一行的乘法，我们无法使用 Arrays.stream 创建一个Stream第二个矩阵的，因为当我们需要列上的流时，这会在行上创建一个流。为了解决这个问题，我们只需返回使用 IntStream 超过索引。