Объединить два вектора в C++
В этом посте мы обсудим, как соединить или объединить два вектора в C++. Результирующий vector будет содержать все элементы первого вектора, за которыми следуют все элементы второго вектора в том же порядке.
Например, рассмотрим следующие векторы x и y, конкатенация которых приводит к вектору v .
результат:
1. Использование vector::insert функция
Самое простое решение — использовать конструктор копирования для инициализации целевого вектора копией всех первых элементов вектора. Затем позвоните в vector::insert функция для копирования всех элементов второго вектора. Мы также можем использовать только vector::insert чтобы скопировать элементы обоих векторов в целевой вектор.
Как сложить вектора в c
Всем привет.
3Д очень интерестно, динамично, красиво и сложно! Как подступится если математика не является сильной стороной (как в моем случае)? Никак! Но всегда можно начать «покуривать» статьи в данном направлении.
Цель статьи: много примеров, немного кода, минимум математики.
Для примеров буду использовать библиотеку System.Numerics.
Заранее прошу прощения за топорность примеров и решений у всех математиков которые не нароком увидят данную статью, это было сделанно не за ради насмешки, а ради простоты и наглядности.
Вектор или точка вот в чем вопрос.
Само понятие Вектор звучит как — направленный отрезок в пространстве, исходя из определенния он должен иметь начало и конец в виде точек в пространстве от куда и куда он направлен. Определение точки смутноватое, ее назыает абстрактным обьектом и еще подобными обозначениями, для работы это описание «ни о чем».
Определения выше блиски к математическим, и не всегда понятно к каким больным местам их приложить. Для начала давайте рассмотрим что нам предлагагают библиотеки.
Рассмотрим несколько примеров:
WPF нам предоставляет Vector3D/Vector2D и Point3D/Point2D
System.Numerics Vector3/Vector2 и . и все, нет обьекта точки ну и . ладно. Например SharpDX имеет тоже Vector3/Vector2 .
Ну вы поняли, eсли возьмете любую другую библиотеку будут похожие струткуры.
Струтура обьектов похожая < X; Y; Z; >в зависимости 3D/2D разница только в значениях с плавающей зяпятой WPF(double) System.Numerics(float).
Рассмотрим подробнее System.Numerics Vector3 , и почему нет point структуры.
P.S. Я показал структуры WPF для примера, мы не будем разбирать подходы в WPF, аналогии провести будет не сложно если понадобится.
Струтурой Vector3 описывается vector и point, дело в том что и vector и point это всеровно вектора, только точка в пространстве это вектор от <0,0,0>->
Из выше сказанного предлогаю выделить упрощенные понятия.
- Точка или Вектор это обьекты имееющие координаты, направление и длину.
Упростим струтуру до минимума чтобы не заморачиватся 🙂
Эта структурка будет описывать вектор в примерах..
Элементарные операции
Структуры имеют перегрузки математических операций [-,+,/,*] над Vector3 , я не буду особенно углубляться в них, просто берем и используем.
Определим Vector3 как точку var point = new Vector3(10,10,10) , данная точка находиться на удалении от мирового центра на растоянии 10 по всем осям.
Проверим утверждение что точка это вектор от var centerWorld = new Vector3(0,0,0) координаты.
Зная 2 точки(вектора) построим новый вектор, используя одну их элементарных операций вычитание/сложение векторов, point2 — point1 даст нам вектор смотрящий по направлению из point1 -> point2 и имеет длину равную растоянию между этим точками. Докажем выше оговоренное утверждение.
Вычитание/Сложение векторов
Важно не путать что вычитание и сложение векторов рассчитываются по разным правилам. Сложение — использует правило параллелограмма или треугольника, а вычитание правило треугольника и результат вектор направленый в сторону вычитаемого.
Следовательно чтобы определить вектор от одной точки к другой мы используем операцию вычитания. Подробней можно почитать на вики
Определим 2 отрезка
Что мы можем сделать с векторами?
Первое что надо рассмотреть это нормализация вектора, это когда вектор становится единичной длины, а для нас это значит что он просто определяет направление. Нормализованые вектора нам дают возможность делать манипуляции(перемещения) на заданые значения по направлению вектора.
Расмотрим пример перемещения точки по нормализованому вектору.
Задача: Необходимо найти точку расположеную по центру между двух других т.е на векторе vector1.
Тут надо четко понимать, все что нам дает vector1 это направление и длину отрезка
Скалярное произведение (Dot product) & Векторное произведение (Cross product)
Начнем с Dot , я не буду приводить стандартное определение, т.к. оно легко гуглится.
Простыми словами скалярное произведение векторов — проэкция одного вектора на другой, float это «скаляр» длина вектора проекции, также через это значение можно выразить угол между векторами (это будет немного позже).
Важно! Вектор на который вы хотите получить проекцию должен быть нормализованый, иначе Dot вернет не тот результат который вы ожидали. Еще один важный момент, если оба вектора не нормализированыев перена мест векторов в операции будет иметь значение, это значит Dot(vector1, vector2) != Dot(vetor2, vector1)
Результатом векторного произведения Cross есть вектор который будет перпендикулярен обоим векторам над которыми проводилась операция. Тут надо уточнить, может быть не один перпендикулятный вектор к двум другим, как это описывается математически можно почитать здесь. Нам надо понимать какие данные нам надо дать на вход чтобы получить ожидаемый результат на выходе.
Расмотрим простой пример, нам нужно найти ось плоского круга в пространстве т.е. нормаль к плоскости данного круга.
Надеюсь в этом примере все понятно.
Рассмотрим еще один по сложнее. Пользователь хочет мышкой вращать обькет в нашей 3Д сцене, он хватает обьект мышью и ведет ее по какому-то направлению ожидая, что обьект повернется за курсором.
Выше мы посчитали все данные нужные для поворота обьекта, с использованием Cross/Dot. Мы получили ось вокруг которой надо повернуть и угол, осталось только посчитать трастформацию поворота, но работа с матрицами вне данной статьи.
И последний пример. Пользователь который хотел поворачивать обьект теперь хочет его передвигать строго в доль осей координат, например как в других 3Д редакторах можно схватить за стрелку какой-то оси и тянув передвигать обьект.
В данном случае какое бы движение пользователь не делал в результате всегда будет движение по оси Z.
И в завершении статьи тонкости работы с Vector3.Dot + Math.Acos т.к. результат дота это float значение с плавающей запятой то можно нарватся на проблему погрешности и получить например вместо ожидаемого 1 чтото типа 1.000000000001 и тогда Acos вернет NaN.
Есть еще один вариант посчитать угол используя Dot & Cross.
angleRadian это угол между векторами направленными вдоль осей +X и -X.
Note: Можно встретить фразу «перевести точки в локальну координатую систему чего-то», зная все выше оговоренное в статье попробуем обьяснить.
Если мы рассмотрим pointWorld не как точку в глобальной системе, а как центр нашей локальной системы координат, тогда vector это localCenter -> Vector3(. ) и он является точкой в системе координат с центом в pointWorld, и он является точкой в системе координат pointWorld.
Добавлю еще отличное видео по данной теме Векторы, что это такое? и на этом все.
Пишите что Вам понравилось или не понравилось в комментариях. Eсли Вы нашли ошибки в статье напишите об этом пожалуйста чтобы я мог исправить и не вводить ни кого в заблуждение.
Стандартное преобразование C++
Программирование и разработка
Функция Std::transform существует в C++ STL. Мы должны включить заголовочный файл , чтобы использовать эту функцию. Этот метод используется для выполнения операции на всех компонентах. Он последовательно применяет операции к одному или нескольким компонентам массива и сохраняет выходные данные в результирующем массиве. Этот подход работает двумя способами. Эти:
Унарная операция: применяется к каждому элементу входной серии, а выходные данные сохраняются в другом массиве.
Двоичная операция: эта операция применяется к каждому элементу первой входной серии и соответствующему компоненту второй входной серии. Как и унарная операция, результат также сохраняется в выходном массиве.
Ни унарная операция, ни бинарная операция напрямую не изменяют компонент, переданный в качестве параметра. Если в выходных данных указаны одни и те же серии, они косвенно изменяются алгоритмом. Давайте подробно обсудим функцию std::transform и ее режимы.
Унарная операция
Std::transform связывает указанную функцию с одним диапазоном и сохраняет вывод в другом диапазоне. Этот метод выполняет унарную операцию над компонентами в ряду (массив, массив+12), а затем сохраняет вывод в ряду, начиная с результата.
Следующая программа показывает, как выполнять унарные операции над массивом. Функция transform() получает указатель на начальную и конечную позиции массива и начальную позицию результирующего массива.
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std ;
int square ( int m ) <
return m * m ;
>
int main ( int lmn, char ** pqr ) <
int array [ 12 ] = < 4 , 6 , 8 , 10 , 12 , 14 , 16 , 18 , 20 , 22 , 24 , 26 >;
int result [ 12 ] ;
transform ( array, array + 12 , result, square ) ;
for ( int j = 0 ; j < 12 ; j ++ ) <
cout << result [ j ] << « \n « ;
>
>
Включив библиотеки, мы собираемся запустить программу. Заголовочный файл # include предназначен для ввода и вывода. Поэтому файл заголовка # include используется для функции transform(). Мы определяем тип данных integer для унарной операции. Кроме того, мы определяем целочисленный тип данных для его переменной ’m’.
Кроме того, мы определяем функцию квадрата, взяв квадрат переменной. В основном теле мы объявляем массив. Мы берем 12 четных чисел в массиве. Тип данных входного массива и результирующего массива аналогичны. Результат сохраняется в новом массиве. Затем мы применяем функцию transform(). Эта функция итерирует начальную и конечную позиции ряда. В серии используется (массив, массив+12), который включает все компоненты входного массива. Он также содержит компонент, на который указывает массив.
Здесь результирующий массив является выходным итератором, и он выполняет итерацию до начала серии, в которой хранятся выходные данные. Унарная функция принимает компонент категории, указывающий на массив, в качестве аргумента, а затем возвращает значение, которое результирующий массив может изменить. Унарная операция применяется к серии, определенной в (массив, массив+12). Это применяет метод к каждому компоненту ряда. Наконец, мы используем цикл for. Каждый элемент печатается с новой строки.
Бинарная операция
Этот метод выполняет бинарную операцию над компонентами в ряду (первый элемент, последний элемент) с компонентом, присутствующим во второй позиции в ряду. Сохраняет результат в серии, начиная с результата. Функция transform() применяет функцию, которая принимает два компонента и получает два параметра из входного ряда для каждой пары компонентов. В этой программе мы выполняем бинарные операции над указанными данными. Если есть необходимость добавить компоненты из двух массивов, используем метод бинарного оператора.
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std ;
int operator_increment ( int k, int l ) <
return k + l ;
>
int main ( ) <
int a = 8 ;
int inp_arr1 [ ] = < 4 , 7 , 12 , 36 , 75 , 23 , 48 , 69 >;
int inp_arr2 [ ] = < 2 , 15 , 6 , 95 , 8 , 73 , 4 , 80 >;
int otp_arr [ a ] ;
std :: cout << «First array:» ;
for ( int k = 0 ; k < a ; k ++ ) <
cout << ‘ ‘ << inp_arr1 [ k ] ;
>
cout << ‘ \n ‘ ;
std :: cout << «Second array:» ;
for ( int k = 0 ; k < a ; k ++ ) <
cout << ‘ ‘ << inp_arr2 [ k ] ;
>
cout << ‘ \n ‘ ;
std :: transform ( inp_arr1, inp_arr1 + a, inp_arr2, otp_arr, operator_increment ) ;
std :: cout << «Resultant array:» ;
for ( int k = 0 ; k < 8 ; k ++ ) <
cout << ‘ ‘ << otp_arr [ k ] ;
>
cout << ‘ \n ‘ ;
return 0 ;
>
В этом случае мы интегрируем новый заголовочный файл, который используется для std::transform, а другой заголовочный файл #include используется для std::vector. Теперь мы применяем бинарную функцию с помощью функции преобразования. Здесь мы объявляем две переменные «k» и «l», и он возвращает добавление переменной «k» к переменной «l». Далее мы определяем два разных массива. В каждом массиве 8 элементов. И чтобы представить это, мы используем переменную ’a’.
Тип данных массивов — целое число. Вывод сохраняется в новом массиве, который представлен ’otp_arr’. Мы хотим напечатать текст «первый массив»; поэтому мы используем функцию cout. Мы применили цикл для первого введенного массива. Таким образом, мы получаем элементы первого массива. Мы применяем символ новой строки ’\n’.
Затем мы снова используем цикл for для получения второго массива. Основная часть программы заключается в применении функции преобразования для этих массивов. Эта функция принимает первый и последний элементы первого массива, первый элемент второго массива и первый элемент результирующего массива. Затем бинарная функция применяется к двум массивам. Метод std::transform() применяет бинарный оператор к каждому компоненту в диапазоне и сохраняет возвращаемое значение. Таким же образом получаем результирующий массив. Мы также применили цикл для результирующего массива.
Эта функция также получает начало выходного массива и указатель на двоичную функцию, которая применяется к двум определенным массивам. Бинарная функция принимает два компонента (по одному из каждого из двух рядов соответственно) в качестве аргументов. И он возвращает массив, преобразованный в тип данных otp_arr.
Сложение двух векторов
Мы можем использовать функцию std::transform, чтобы сделать целевую серию похожей на входную серию и выполнить изменение на месте. В следующем примере показано, как использовать двоичные переводы.
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <functional>
int op_increase ( int j )
int main ( ) <
std :: vector < int > abc ;
std :: vector < int > xyz ;
for ( int j = 1 ; j < 8 ; j ++ )
abc. push_back ( j * 20 ) ;
xyz. resize ( abc. size ( ) ) ;
std :: transform ( abc. begin ( ) , abc. end ( ) , xyz. begin ( ) , op_increase ) ;
std :: transform ( abc. begin ( ) , abc. end ( ) , xyz. begin ( ) , abc. begin ( ) , std :: plus < int > ( ) ) ;
std :: cout << «Output» ;
for ( std :: vector < int > :: iterator it = abc. begin ( ) ; it ! = abc. end ( ) ; ++ it )
std :: cout << ‘ ‘ << * it ;
std :: cout << ‘ \n ‘ ;
return 0 ;
>
При запуске программы сначала будут интегрированы библиотеки. Библиотека #include применяется к функции std::transform. #include применяется к функции std::vector. Также #include связывает метод std::plus. Функция op_increase() применяется для преобразований, чтобы увеличить оценку параметров.
Мы интегрируем два вектора, и их типы данных похожи. После объявления цикла for мы применяем функцию std::transform. Мы объявляем 8 элементов в цикле for. В функции transform() используется последовательность (abc.begin, abc.end), которая включает все компоненты между abc.begin и abc.end. Здесь xyz.begin выполняет итерацию к начальному местоположению второй серии. Std::plus() — это встроенная функция, которая используется при двоичном преобразовании для сложения двух векторов. Результат вышеупомянутого кода выглядит следующим образом:
Заключение
В этой статье объясняется функция std::transform. Функция используется двумя способами. Унарная функция принимает в качестве аргумента только один компонент и возвращает значение. Бинарная функция, которая принимает два компонента (по одному из каждого из двух рядов) в качестве аргументов, а затем возвращает результирующее значение. Бинарная операция всегда применяется к парам компонентов в двух диапазонах. Он связывает указанную функцию с серией и сохраняет вывод в другой серии.
Concatenating two std::vectors
If you are using C++11, and wish to move the elements rather than merely copying them, you can use std::move_iterator along with insert (or copy):
This will not be more efficient for the example with ints, since moving them is no more efficient than copying them, but for a data structure with optimized moves, it can avoid copying unnecessary state:
After the move, src’s element is left in an undefined but safe-to-destruct state, and its former elements were transfered directly to dest’s new element at the end.
I would use the insert function, something like:
Or you could use:
This pattern is useful if the two vectors don’t contain exactly the same type of thing, because you can use something instead of std::back_inserter to convert from one type to the other.
With C++11, I’d prefer following to append vector b to a:
when a and b are not overlapped, and b is not going to be used anymore.
This is std::move from <algorithm> , not the usual std::move from <utility> .
I prefer one that is already mentioned:
But if you use C++11, there is one more generic way:
Also, not part of a question, but it is advisable to use reserve before appending for better performance. And if you are concatenating vector with itself, without reserving it fails, so you always should reserve .
So basically what you need:
With range v3, you may have a lazy concatenation:
A general performance boost for concatenate is to check the size of the vectors. And merge/insert the smaller one with the larger one.
There is an algorithm std::merge from C++17, which is very easy to use when the input vectors are sorted,
Below is the example:
If you want to be able to concatenate vectors concisely, you could overload the += operator.
Then you can call it like this:
If you are interested in strong exception guarantee (when copy constructor can throw an exception):
Similar append_move with strong guarantee can’t be implemented in general if vector element’s move constructor can throw (which is unlikely but still).
If your goal is simply to iterate over the range of values for read-only purposes, an alternative is to wrap both vectors around a proxy (O(1)) instead of copying them (O(n)), so they are promptly seen as a single, contiguous one.
Refer to https://stackoverflow.com/a/55838758/2379625 for more details, including the ‘VecProxy’ implementation as well as pros & cons.
Add this one to your header file:
and use it this way:
r will contain [1,2,62]
Using C++20 you can get rid of begin() and end() with ranges.
or if you want to move elements:
Here’s a general purpose solution using C++11 move semantics:
Note how this differs from append ing to a vector .
You can prepare your own template for + operator:
Next thing — just use +:
This example gives output:
I’ve implemented this function which concatenates any number of containers, moving from rvalue-references and copying otherwise
This solution might be a bit complicated, but boost-range has also some other nice things to offer.
Often ones intention is to combine vector a and b just iterate over it doing some operation. In this case, there is the ridiculous simple join function.
For large vectors this might be an advantage, as there is no copying. It can be also used for copying an generalizes easily to more than one container.
For some reason there is nothing like boost::join(a,b,c) , which could be reasonable.
For containers which offer push_back (string, vector, deque, . ):
std::copy(std::begin(input), std::end(input), std::back_inserter(output))
for containers which offer insert (maps, sets):
std::copy(std::begin(input), std::end(input), std::inserter(output, output.end()))
If what you’re looking for is a way to append a vector to another after creation, vector::insert is your best bet, as has been answered several times, for example:
Sadly there’s no way to construct a const vector<int> , as above you must construct and then insert .
If what you’re actually looking for is a container to hold the concatenation of these two vector<int> s, there may be something better available to you, if:
- Your vector contains primitives
- Your contained primitives are of size 32-bit or smaller
- You want a const container
If the above are all true, I’d suggest using the basic_string who’s char_type matches the size of the primitive contained in your vector . You should include a static_assert in your code to validate these sizes stay consistent: