在Java Lambda中使用兩個流來計算協方差

Question

假設我有兩個double數組。 我一直在嘗試使用Java 8中的Stream。我想我已經理解了主要思想，但是后來我意識到我不確定如何同時操作兩個Stream。

例如，我要計算兩個數組的協方差。

public class foo {

    public static double mean(double[] xs) {
        return Arrays.stream(xs).average().getAsDouble();
}

    public static void main(String[] args) {
        double[] xs = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
        double[] ys = {1517.93, 1757.78, 1981.1, 2215.73, 2942.66, 3558.32, 4063.91, 4521.16, 5101.76, 5234.12};

        System.out.println("Mean of xs: " + mean(xs));
        double xs_sumDeviation = Arrays.stream(xs)
            .boxed()
            .mapToDouble(d -> d.doubleValue() - mean(xs))
            .sum();
       // Covariance
        double covXY = Arrays.stream(xs, ys)
            .mapToDouble(x,y -> {
                  double numerator = (x-mean(xs)* (y-mean(ys);
                  double denominator = Math.sqrt((x-mean(xs)* (x-mean(xs));
                  return numerator / denominator;
             })
            .sum();

    }
}

謝謝你的建議。

嘗試1。

public static double covariance(double[] xs, double[] ys) {
    double xmean = mean(xs);
    double ymean = mean(ys);
    double numerator = IntStream.range(0, Math.min(xs.length, ys.length))
            .parallel()
            .mapToDouble(i -> (xs[i] - xmean) * (ys[i] - ymean))
            .sum();
    double denominator = Math.sqrt(IntStream.range(0, xs.length)
            .parallel()
            .mapToDouble(i -> (xs[i] - xmean) * (xs[i] - xmean))
            .sum());
    return numerator / denominator;

Answer 1

在其他編程語言中，存在某種zip函數，該函數需要多個iterables ，並返回一個迭代器 ，該迭代器聚合每個iterables中的元素。 例如，請參見Python庫中的函數zip 。

盡管可以在Java中實現類似的功能，但是很難以這種方式實現它，因為它支持有效的並行執行。 但是，Java中有一個常用的模式，有些不同。 就您而言，它可能如下所示：

public static double covariance(double[] xs, double[] ys) {
    double xmean = mean(xs);
    double ymean = mean(ys);
    return IntStream.range(0, Math.min(xs.length, ys.length))
        .parallel()
        .mapToDouble(i -> {
                double numerator = (xs[i] - xmean) * (ys[i] - ymean);
                double denominator = ...;
                return numerator / denominator;
            })
        .sum();
}

無需合並兩個流，而是創建具有所有索引的IntStream ，然后按索引訪問不同集合的元素。 只要這些集合支持隨機訪問操作，它就可以很好地工作。

Answer 2

其他FP語言具有zip操作，該操作由兩個元素流組成一對對 。 Java尚未提供此功能。

但是，在使用數組的情況下，您可以輕松地生成數組索引流，並讓您的函數關閉數組，並通過index參數訪問它們。

我也應該警告你

.mapToDouble(d -> d.doubleValue() - mean(xs))

您使程序復雜度為O（n ² ），因為在每一步都要重新計算mean 。 您應該對此進行預先計算並在lambda中關閉結果。