计算 POD 结构向量中所有数据成员的平均值

Question

我有一个提供 3 种不同读数的传感器。 我想读取传感器 X 次，然后获取所有读数的平均值：

#define NUM_DATA ((int)1000);

struct Data {
    int x;
    int y;
    int z;
}

Data getAverageData() {
    
    static std::vector<Data> vecData(NUM_DATA); // Vector for sensor data
    vecData.clear();
    
    for(int i = 0; i < NUM_DATA; i++) {
        int x = sensorGetX(); // from sensor
        int y = sensorGetY(); // from sensor
        int z = sensorGetZ(); // from sensor
        
        vecData[i] = {x, y, z};
    }
        
    // I am stuck here!!!
    Data average = std::accumulate(vecData.begin(), vecData.end(), 0.0,
                                     [&](int sum, Data d) {
            return sum + d.x;
        });    

    return average;
}

Data结构既用于将数据保存在向量中，也用于平均值本身。 我想保持这种状态。 我当然知道要以老式的方式来做，但我希望我的代码看起来很聪明，并且我想使用 c++11 或 c++17 必须提供的最新功能。

Answer 1

constexpr unsigned int num_data = 1000;

struct Data {
    int x;
    int y;
    int z;
}

Data getAverageData() {
    
    Data vecData_temp = {0, 0, 0};

    for(size_t i = 0; i < num_data; ++i) {
        vecData_temp.x += sensorGetX();
        vecData_temp.y += sensorGetY();
        vecData_temp.z += sensorGetZ();
    }

    vecData_temp.x /= num_data;
    vecData_temp.y /= num_data;
    vecData_temp.z /= num_data; 

    return vecData_temp;
}

在这种情况下，我看不到创建向量的意义。 尝试了这个轻量级代码，只创建了一个局部变量。

Answer 2

Joonroo Taugh 的回答很好； 但是，如果您想使用最新的c++17功能，我会像这样使用 go ，无论如何您几乎都正确。

唯一的问题是您没有正确设置您的收藏：

• 使用push_back而不是使用下标运算符；
• 使用reserve一次性分配一个数据块，否则push_back会在容量用完时分配（每超过一次push_back只会多分配1.5倍的容量）；
• 在使用static集合时，使用clear可以很好地丢弃旧数据。

注意：我添加了一些辅助运算符重载，以使平均计算看起来更数学化并且更易于理解。

我还会考虑传入要填充的vector引用或从 function 返回本地向量实例作为std::pair<Data, std::vector<Data>的一部分，以便您可以跟踪最后的X值（这可能是它自己的论点，取决于你）。

#include <numeric>
#include <vector>

//Default-construct members so they are not uninitialized.
struct Data {
    float x{};
    float y{};
    float z{};
}

Data operator/(const Data& lhs, float scalar) {
    return Data{lhs.x / scalar, lhs.y / scalar, lhs.z / scalar};
}

Data operator+(const Data& lhs, const Data& rhs) {
    return Data{x + rhs.x, y + rhs.y, z + rhs.z};
}

Data getAverageData() {
    constexpr std::size_t num_data{1000u}; //This could be an argument into the function...
    static std::vector<Data> vecData{};

    //Clear any data from the previous calculation.
    //Does not affect capacity.
    vecData.clear();
    vecData.reserve(num_data); //Reserve space all at once so push_back doesn't allocate.

    for(auto i = std::size_t{0u}; i < num_data; ++i) {
        vecData.emplace_back(sensorGetX(), sensorGetY(), sensorGetZ());
    }

    const auto average = std::accumulate(std::cbegin(vecData), std::cend(vecData), Data{},
    [&](Data sum, Data d) {
        return sum + (d / static_cast<float>(vecData.size()));
    });
    return average;
}

之后，如果您不想将结果向量用作直方图，则可以完全按照 Joonroo 的建议进行操作，只需使用临时变量即可。 不过，使用运算符重载会更容易：

#include <vector>

//Default-construct members so they are not uninitialized.
struct Data {
    float x{};
    float y{};
    float z{};
    Data& operator+=(const Data& rhs) {
        x += rhs.x;
        y += rhs.y;
        z += rhs.z;
        return *this;
    }
    Data& operator/=(float scalar) {
        x /= scalar;
        y /= scalar;
        z /= scalar;
        return *this;
    }
}

Data operator/(const Data& lhs, float scalar) {
    return Data{lhs.x / scalar, lhs.y / scalar, lhs.z / scalar};
}

Data operator+(const Data& lhs, const Data& rhs) {
    return Data{x + rhs.x, y + rhs.y, z + rhs.z};
}

Data getAverageData(std::size_t sensor_read_count = 1000) {
    Data average{};
    for(auto i = std::size_t{0u}; i < sensor_read_count; ++i) {
        average += Data{sensorGetX(),sensorGetY(),sensorGetZ()};
    }
    average /= static_cast<float>(sensor_read_count);
    return average;
}