класс Vector
Класс Vector представляет собой математический вектор, который полезен сам по себе и также образует строку или столбец Matrix.
Method Каталог
Для создания вектора:
-
Vector.elements(массив, копировать = true) -
Vector.basis(размер: n, индекс: k)
Для доступа к элементам:
Для установки элементов:
-
[]=(i, v)
Для перечисления элементов:
Свойства векторов:
Vector арифметика:
Vector функции:
Преобразование в другие типы данных:
String представления:
Атрибуты
СОЗДАНИЕ ЭКЗЕМПЛЯРА
Общедоступные методы класса
# File lib/matrix.rb, line 1952 def Vector.[](*array) new convert_to_array(array, false) end
Создаёт Vector из списка элементов.
Vector[7, 4, ...]
# File lib/matrix.rb, line 1969
def Vector.basis(size:, index:)
raise ArgumentError, "invalid size (#{size} for 1..)" if size < 1
raise ArgumentError, "invalid index (#{index} for 0...#{size})" unless 0 <= index && index < size
array = Array.new(size, 0)
array[index] = 1
new convert_to_array(array, false)
end Возвращает стандартный базисный n-вектор, где k — индекс.
Vector.basis(size:, index:) # => Vector[0, 1, 0]
# File lib/matrix.rb, line 1960 def Vector.elements(array, copy = true) new convert_to_array(array, copy) end
Создаёт вектор из Array. Необязательный второй аргумент указывает, используется ли сам массив или его копия.
# File lib/matrix.rb, line 2116
def Vector.independent?(*vs)
vs.each do |v|
raise TypeError, "expected Vector, got #{v.class}" unless v.is_a?(Vector)
raise ErrDimensionMismatch unless v.size == vs.first.size
end
return false if vs.count > vs.first.size
Matrix[*vs].rank.eql?(vs.count)
end Возвращает true тогда и только тогда, когда все векторы линейно независимы.
Vector.independent?(Vector[1,0], Vector[0,1]) # => true Vector.independent?(Vector[1,2], Vector[2,4]) # => false
# File lib/matrix.rb, line 1991 def initialize(array) # No checking is done at this point. @elements = array end
Vector.new является закрытым; используйте Vector[] или Vector.elements для создания.
# File lib/matrix.rb, line 1982
def Vector.zero(size)
raise ArgumentError, "invalid size (#{size} for 0..)" if size < 0
array = Array.new(size, 0)
new convert_to_array(array, false)
end Возвращает нулевой вектор.
Vector.zero(3) # => Vector[0, 0, 0]
Общедоступные методы экземпляра
# File lib/matrix.rb, line 2193
def *(x)
case x
when Numeric
els = @elements.collect{|e| e * x}
self.class.elements(els, false)
when Matrix
Matrix.column_vector(self) * x
when Vector
raise ErrOperationNotDefined, ["*", self.class, x.class]
else
apply_through_coercion(x, __method__)
end
end Умножает вектор на x, где x — это число или матрица.
# File lib/matrix.rb, line 2210
def +(v)
case v
when Vector
raise ErrDimensionMismatch if size != v.size
els = collect2(v) {|v1, v2|
v1 + v2
}
self.class.elements(els, false)
when Matrix
Matrix.column_vector(self) + v
else
apply_through_coercion(v, __method__)
end
end Vector сложение.
# File lib/matrix.rb, line 2258 def +@ self end
# File lib/matrix.rb, line 2228
def -(v)
case v
when Vector
raise ErrDimensionMismatch if size != v.size
els = collect2(v) {|v1, v2|
v1 - v2
}
self.class.elements(els, false)
when Matrix
Matrix.column_vector(self) - v
else
apply_through_coercion(v, __method__)
end
end Vector вычитание.
# File lib/matrix.rb, line 2262
def -@
collect {|e| -e }
end # File lib/matrix.rb, line 2246
def /(x)
case x
when Numeric
els = @elements.collect{|e| e / x}
self.class.elements(els, false)
when Matrix, Vector
raise ErrOperationNotDefined, ["/", self.class, x.class]
else
apply_through_coercion(x, __method__)
end
end Vector деление.
# File lib/matrix.rb, line 2169 def ==(other) return false unless Vector === other @elements == other.elements end
Возвращает true тогда и только тогда, когда два вектора имеют одинаковые элементы в том же порядке.
# File lib/matrix.rb, line 2005 def [](i) @elements[i] end
Возвращает элемент или элементы вектора.
# File lib/matrix.rb, line 2020
def []=(i, v)
raise FrozenError, "can't modify frozen Vector" if frozen?
if i.is_a?(Range)
range = Matrix::CoercionHelper.check_range(i, size, :vector)
set_range(range, v)
else
index = Matrix::CoercionHelper.check_int(i, size, :index)
set_value(index, v)
end
end Set элемент или элементы вектора.
# File lib/matrix.rb, line 2378
def angle_with(v)
raise TypeError, "Expected a Vector, got a #{v.class}" unless v.is_a?(Vector)
raise ErrDimensionMismatch if size != v.size
prod = magnitude * v.magnitude
raise ZeroVectorError, "Can't get angle of zero vector" if prod == 0
dot = inner_product(v)
if dot.abs >= prod
dot.positive? ? 0 : Math::PI
else
Math.acos(dot / prod)
end
end Возвращает угол с другим вектором. Результат находится в пределах [0..Math::PI].
Vector[1,0].angle_with(Vector[0,1]) # => Math::PI / 2
# File lib/matrix.rb, line 2438
def coerce(other)
case other
when Numeric
return Matrix::Scalar.new(other), self
else
raise TypeError, "#{self.class} can't be coerced into #{other.class}"
end
end Метод coerce предоставляет поддержку приведения типов в Ruby. Этот механизм приведения типов используется Ruby для обработки операций с числами смешанного типа: он предназначен для поиска совместимого общего типа между двумя операндами оператора. См. также Numeric#coerce.
# File lib/matrix.rb, line 2322 def collect(&block) # :yield: e return to_enum(:collect) unless block_given? els = @elements.collect(&block) self.class.elements(els, false) end
Как в Array#collect.
# File lib/matrix.rb, line 2332 def collect!(&block) return to_enum(:collect!) unless block_given? raise FrozenError, "can't modify frozen Vector" if frozen? @elements.collect!(&block) self end
Как в Array#collect!
# File lib/matrix.rb, line 2094
def collect2(v) # :yield: e1, e2
raise TypeError, "Integer is not like Vector" if v.kind_of?(Integer)
raise ErrDimensionMismatch if size != v.size
return to_enum(:collect2, v) unless block_given?
Array.new(size) do |i|
yield @elements[i], v[i]
end
end Сбор (как в Enumerable#collect) по элементам этого вектора и v совместно.
# File lib/matrix.rb, line 2398 def covector Matrix.row_vector(self) end
Создаёт матрицу из этого вектора с одной строкой.
# File lib/matrix.rb, line 2297
def cross_product(*vs)
raise ErrOperationNotDefined, "cross product is not defined on vectors of dimension #{size}" unless size >= 2
raise ArgumentError, "wrong number of arguments (#{vs.size} for #{size - 2})" unless vs.size == size - 2
vs.each do |v|
raise TypeError, "expected Vector, got #{v.class}" unless v.is_a? Vector
raise ErrDimensionMismatch unless v.size == size
end
case size
when 2
Vector[-@elements[1], @elements[0]]
when 3
v = vs[0]
Vector[ v[2]*@elements[1] - v[1]*@elements[2],
v[0]*@elements[2] - v[2]*@elements[0],
v[1]*@elements[0] - v[0]*@elements[1] ]
else
rows = self, *vs, Array.new(size) {|i| Vector.basis(size: size, index: i) }
Matrix.rows(rows).laplace_expansion(row: size - 1)
end
end Возвращает векторное произведение этого вектора с другими.
Vector[1, 0, 0].cross_product Vector[0, 1, 0] # => Vector[0, 0, 1]
Обобщается на другие измерения, чтобы вернуть вектор, перпендикулярный аргументам.
Vector[1, 2].cross_product # => Vector[-2, 1] Vector[1, 0, 0, 0].cross_product( Vector[0, 1, 0, 0], Vector[0, 0, 1, 0] ) #=> Vector[0, 0, 0, 1]
# File lib/matrix.rb, line 2071 def each(&block) return to_enum(:each) unless block_given? @elements.each(&block) self end
Итерироваться по элементам этого вектора
# File lib/matrix.rb, line 2080
def each2(v) # :yield: e1, e2
raise TypeError, "Integer is not like Vector" if v.kind_of?(Integer)
raise ErrDimensionMismatch if size != v.size
return to_enum(:each2, v) unless block_given?
size.times do |i|
yield @elements[i], v[i]
end
self
end Итерироваться по элементам этого вектора и v совместно.
# File lib/matrix.rb, line 2416 def elements_to_f warn "Vector#elements_to_f is deprecated", uplevel: 1 map(&:to_f) end
# File lib/matrix.rb, line 2421 def elements_to_i warn "Vector#elements_to_i is deprecated", uplevel: 1 map(&:to_i) end
# File lib/matrix.rb, line 2426 def elements_to_r warn "Vector#elements_to_r is deprecated", uplevel: 1 map(&:to_r) end
# File lib/matrix.rb, line 2174 def eql?(other) return false unless Vector === other @elements.eql? other.elements end
# File lib/matrix.rb, line 2148 def freeze @elements.freeze super end
Делает матрицу неизменяемой и доступной для совместного использования Ractor
Object#freeze # File lib/matrix.rb, line 2182 def hash @elements.hash end
Возвращает хэш-код для вектора.
# File lib/matrix.rb, line 2134 def independent?(*vs) self.class.independent?(self, *vs) end
Возвращает true , если все векторы линейно независимы.
Vector[1,0].independent?(Vector[0,1]) # => true Vector[1,2].independent?(Vector[2,4]) # => false
# File lib/matrix.rb, line 2274
def inner_product(v)
raise ErrDimensionMismatch if size != v.size
p = 0
each2(v) {|v1, v2|
p += v1 * v2.conj
}
p
end Возвращает скалярное произведение этого вектора с другим вектором.
Vector[4,7].inner_product Vector[10,1] # => 47
# File lib/matrix.rb, line 2461 def inspect "Vector" + @elements.inspect end
Переопределяет Object#inspect
# File lib/matrix.rb, line 2344
def magnitude
Math.sqrt(@elements.inject(0) {|v, e| v + e.abs2})
end Возвращает модуль (расстояние по Пифагору) вектора.
Vector[5,8,2].r # => 9.643650761
# File lib/matrix.rb, line 2353 def map2(v, &block) # :yield: e1, e2 return to_enum(:map2, v) unless block_given? els = collect2(v, &block) self.class.elements(els, false) end
Как Vector#collect2, но возвращает Vector вместо Array.
# File lib/matrix.rb, line 2367 def normalize n = magnitude raise ZeroVectorError, "Zero vectors can not be normalized" if n == 0 self / n end
Возвращает новый вектор с тем же направлением, но с нормой 1.
v = Vector[5,8,2].normalize # => Vector[0.5184758473652127, 0.8295613557843402, 0.20739033894608505] v.norm # => 1.0
# File lib/matrix.rb, line 2053
def round(ndigits=0)
map{|e| e.round(ndigits)}
end Возвращает вектор с элементами, округленными до заданной точности (см. Float#round)
# File lib/matrix.rb, line 2060 def size @elements.size end
Возвращает количество элементов в векторе.
# File lib/matrix.rb, line 2405 def to_a @elements.dup end
Возвращает элементы вектора в массиве.
# File lib/matrix.rb, line 2412 def to_matrix Matrix.column_vector(self) end
Возвращает матрицу из одного столбца из этого вектора
# File lib/matrix.rb, line 2454
def to_s
"Vector[" + @elements.join(", ") + "]"
end Переопределяет Object#to_s
# File lib/matrix.rb, line 2141 def zero? all?(&:zero?) end
Возвращает true , если все элементы равны нулю.
Приватные методы экземпляра
# File lib/matrix.rb, line 2156
def initialize_copy(v)
super
@elements = @elements.dup unless frozen?
end Вызывается для dup & clone.
# File lib/matrix.rb, line 2038
def set_range(range, value)
if value.is_a?(Vector)
raise ArgumentError, "vector to be set has wrong size" unless range.size == value.size
@elements[range] = value.elements
elsif value.is_a?(Matrix)
raise ErrDimensionMismatch unless value.row_count == 1
@elements[range] = value.row(0).elements
else
@elements[range] = Array.new(range.size, value)
end
end # File lib/matrix.rb, line 2034
def set_value(index, value)
@elements[index] = value
end
Ruby Core © 1993–2020 Yukihiro Matsumoto
Licensed under the Ruby License.
Ruby Standard Library © contributors
Licensed under their own licenses.