快速檢查元素是否在MATLAB矩陣中

Question

我想驗證一個元素是否存在於MATLAB矩陣中。

一開始，我實現如下：

if ~isempty(find(matrix(:) == element))

這顯然很慢。 因此，我改為：

if sum(matrix(:) == element) ~= 0

但這又是慢的：我多次調用包含該指令的函數，每次丟失14秒！

有沒有辦法進一步優化這條指令？

謝謝。

Answer 1

如果你只需要知道矩陣中是否存在一個值，那么使用find的第二個參數來指定你只想要一個值會稍快（25-50％），甚至比使用sum更快一點，至少在我的機器。 一個例子：

matrix = randi(100,1e4,1e4);
element = 50;
~isempty(find(matrix(:)==element,1))

但是，在Matlab的最新版本中（我使用的是R2014b）， nnz最終會更快地進行此操作，因此：

matrix = randi(100,1e4,1e4);
element = 50;
nnz(matrix==element)~=0

在我的機器上，這比所提供的示例的任何其他方法（包括使用any奇怪的方法）快約2.8倍。 在我看來，這個解決方案還具有最易讀的優點。

Answer 2

在我看來，有幾件事可以嘗試提高性能：

我在1000 x 1000矩陣上測試了它，它比你測試的解決方案更快。

我不認為展開matrix(:)是有害的，因為它等同於重塑，Matlab以智能的方式執行此操作，它實際上不會分配和移動內存，因為您沒有修改臨時對象matrix(:)
如果您在函數調用之間沒有變化或很少更改，您可以簡單地使用包含矩陣的所有元素的另一個向量，但已排序。 這樣，您可以使用更有效的搜索算法O（log（N））測試元素的存在。
我個人喜歡這種問題的ismember函數。 它可能不是最快的，但對於代碼的非關鍵部分，它極大地提高了可讀性和代碼維護（我寧願花一個小時編寫一些需要一天運行的東西，而不是花一天時間編寫一小時運行的代碼（這當然取決於你使用這個程序的頻率，但這是你永遠不會忘記的事情）
如果您可以擁有矩陣元素的排序副本，則可以考慮使用未記錄的Matlab函數ismembc，但請記住，輸入必須按非稀疏非NaN值排序。
如果性能確實很重要，您可能想要編寫自己的mex文件，對於此任務，您甚至可以使用openmp包含一些簡單的並行化。

希望這可以幫助，

阿德里安。