csc matrix稀疏矩陣理解

2021-10-06 20:51:38 字數 2043 閱讀 4974

apollo軌跡規劃中,橫向軌跡優化使用的osqp的二次規劃求解器,其中通過呼叫csc_matrix()進行構建矩陣,即稀疏矩陣。

度娘:在矩陣中,若數值為0的元素數目遠遠多於非0元素的數目,並且非0元素分布沒有規律時,則稱該矩陣為稀疏矩陣;與之相反,若非0元素數目佔大多數時,則稱該矩陣為稠密矩陣。定義非零元素的總數比上矩陣所有元素的總數為矩陣的稠密度。

大神們的解釋,豐富而精彩:

scipy csr_matrix和csc_matrix函式詳解

csc_matrix、coo_matrix

下面是最常見的一種,也很好理解,(row,col)指向矩陣非零元素的索引,data裡為該元素的值。

>>

> row =

array([

0,2,

2,0,

1,2]

)>>

> col =

array([

0,0,

1,2,

2,2]

)>>

> data =

array([

1,2,

3,4,

5,6]

)>>

>

csc_matrix

((data,

(row,col)

), shape=(3

,3))

.todense()

matrix([

[1,0

,4],

[0,0

,5],

[2,3

,6]]

)

即 row[i], col[i]儲存的資料為data[i]。

從row和col的值,可以看到非零元素值出現的位置為(0,0),(2,0) ,(2,1) ,(0,2),(1,2),(2,2),依次填入data值即可。

按列壓縮csc—compressed sparse column

顧名思義將每一列出現的非零元素的個數統計後放好…

>>

> indptr = np.

array([

0,2,

3,6]

)>>

> indices = np.

array([

0,2,

2,0,

1,2]

)>>

> data = np.

array([

1,2,

3,4,

5,6]

)>>

>

csc_matrix

((data, indices, indptr)

, shape=(3

,3))

.toarray()

array([

[1,0

,4],

[0,0

,5],

[2,3

,6]]

)

比較快速的理解就是:indptr[i+1]表示稀疏矩陣的第i列(包括i列)之前一共有多少個非零元素,這些非零元素對應的行,依次在indices中取出來即可。

第0列的非零元素個數為indptr[0+1]-indptr[0]=2-0=2個,從indices中可知對應的非零元素在0、2行,data對應的值為1、2,則第0列為;

第1列的非零元素個數為indptr[1+1]-indptr[1]=3-2=1個,從indices中可知對應的非零元素在2行,data對應的值為3,則第1列為;

第2列的非零元素個數為indptr[2+1]-indptr[2]=6-3=3個,從indices中可知對應的非零元素在0、1、2行,data對應的值為4、5、6,則第2列為;

得到完整的矩陣。

按行壓縮csr—compressed sparse row

原理和csc類似。

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對於乙個m n的矩陣,設s為矩陣的元素總個數s m n,設t為矩陣中非零元素的個數,滿足t 稀疏矩陣的零元素非常多,且分布無規律,所以稀疏矩陣的壓縮儲存方法為 只儲存矩陣中的非零元素,按照三元組的形式儲存。三元組由非零元素,該元素行下標和該元素列下標三個資料構成,放在乙個列數為3的陣列中。儲存結構又...

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