std :: max_element跳過NAN

Question

我有一個std::vector<double> ，其中可能包含多個NAN值。 我想在向量中找到最大的元素。 如何有效地跳過比較中的NAN ？ 我想避免在每個元素上調用isnan 。 有任何想法嗎？

// std::max_element([NAN,NAN,NAN,-31,-89]) = NAN 
// because NAN > -31 returns NAN.
// how can I skip all NANs in the comparison?
// test 2 below is my use case.

#include <vector>
#include <iostream>
#include <cmath>

void vector_max(std::vector<double> v, double &max, int &imax){
    std::vector<double>::iterator v_iter;
    v_iter = std::max_element(v.begin(),v.end());
    imax = std::distance(v.begin(), v_iter);
    max  = *v_iter;
}

int main(){

    std::vector<double> v_vec;
    std::vector<double>::iterator v_vec_iter;
    int imax;
    double val;

    std::cout << "test 1. " << std::endl;

    v_vec.push_back( -33.0 );
    v_vec.push_back( -124.0 );
    v_vec.push_back( -31.0 );
    v_vec.push_back( 18.4 );

    vector_max(v_vec,val,imax);
    std::cout << "max(v_vec) = " << val << std::endl;
    std::cout << "indmax(v_vec) = " << imax << std::endl;

    std::cout << "test 2: my case. " << std::endl;

    v_vec.clear();
    v_vec.push_back( NAN );
    v_vec.push_back( NAN );
    v_vec.push_back( NAN );
    v_vec.push_back( -33.0 );
    v_vec.push_back( -124.0 );
    v_vec.push_back( -31.0 );
    v_vec.push_back( 31.0 );

    vector_max(v_vec,val,imax);
    std::cout << "max(v_vec) = " << val << std::endl;
    std::cout << "indmax(v_vec) = " << imax << std::endl;

};

這將返回：

test 1. 
max(v_vec) = 18.4
indmax(v_vec) = 3
test 2. 
max(v_vec) = nan
indmax(v_vec) = 0

Answer 1

您可以為max_element提供自定義比較：

void vector_max(std::vector<double> v, double &max, int &imax){
    std::vector<double>::iterator v_iter;
    v_iter = std::max_element(v.begin(),v.end(),
    [] (auto x, auto y)
    {
        return x < y ? true : isnan(x);
    });
    imax = std::distance(v.begin(), v_iter);
    max  = *v_iter;
}

Answer 2

我會嘗試這樣的事情：

void vector_max(std::vector<double> v, double &max, int &imax){
    std::vector<double>::size_type p=0;
    imax = -1;
    max = std::numeric_limits<double>::lowest();

    for (auto &val : v)
    {
        if (!std::isnan(val) && val>max)
        {
            imax = p;
            max = val;
        }
        p++;
    }
}

Answer 3

問題是默認情況下std::max_element使用std::less作為其比較器。 根據它處理矢量元素的順序， NAN可能會出現在比較的右側。 由於所有與NAN的比較都返回false ，因此這意味着NAN可能比所有其他元素都大。

換句話說，當在帶有NAN的向量std::max_element與默認比較器一起使用時，結果實際上是不確定的，因為它取決於實現和元素的順序。 例如，在GCC上，如果我將所有NAN都放在向量的末尾 ，我（隨機地）會得到所需的結果。

因此，除了提供自己的比較運算符外，您別無選擇：

#include <vector>
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <algorithm>

template <typename T>
struct NaNAwareLess
{
  bool operator () (T a, T b) const
  {
    if (std::isnan(b))
    {
      return false; // Assume NaN is less than *any* non-NaN value.
    }
    if (std::isnan(a))
    {
      return true; // Assume *any* non-NaN value is greater than NaN.
    }
    return (a < b);
  }
};

void vector_max(std::vector<double> v, double &max, int &imax){
    std::vector<double>::iterator v_iter;
    v_iter = std::max_element<std::vector<double>::iterator, NaNAwareLess<double> >(v.begin(),v.end(),NaNAwareLess<double>());
    imax = std::distance(v.begin(), v_iter);
    max  = *v_iter;
}

int main(){

    std::vector<double> v_vec;
    std::vector<double>::iterator v_vec_iter;
    int imax;
    double val;

    std::cout << "test 1. " << std::endl;

    v_vec.push_back( -33.0 );
    v_vec.push_back( -124.0 );
    v_vec.push_back( -31.0 );
    v_vec.push_back( 18.4 );

    vector_max(v_vec,val,imax);
    std::cout << "max(v_vec) = " << val << std::endl;
    std::cout << "indmax(v_vec) = " << imax << std::endl;

    std::cout << "test 2: my case. " << std::endl;

    v_vec.clear();
    v_vec.push_back( NAN );
    v_vec.push_back( NAN );
    v_vec.push_back( NAN );
    v_vec.push_back( -33.0 );
    v_vec.push_back( -124.0 );
    v_vec.push_back( -31.0 );
    v_vec.push_back( 31.0 );

    vector_max(v_vec,val,imax);
    std::cout << "max(v_vec) = " << val << std::endl;
    std::cout << "indmax(v_vec) = " << imax << std::endl;
    std::cout << std::boolalpha << std::less<double>()(NAN, -33.0) << std::endl;
    std::cout << std::boolalpha << std::less<double>()(-33.0, NAN) << std::endl;
};

我認為您無法避免致電isnan 。 而且還有另外一個重要的方面還有：從個人的經驗，我發現執行操作NAN值比對（可能是因為FPU異常處理）任何其他值慢了許多 。 因此，雖然使用isnan可能很煩人，但也可能對性能產生積極的影響。