Rust 通用 linspace function

Question

我正在嘗試實現一個通用的 function linspace：

pub fn linspace<T> (x0: T, xend: T, n: usize) -> Vec<T>
    where
        T: Sub<Output = T>
        + Add<Output = T>
        + Div<Output = T>
        + Clone
{

    let dx = (xend - x0) / ((n - 1) as T);

    let mut x = vec![x0; n];

    for i in 1..n {
        x[i] = x[i - 1] + dx;
    }

    x
}

到目前為止，我已經發現T必須實現Sub 、 Add 、 Div和Clone ，但現在我遇到了n as T語句的問題。

non-primitive cast: `usize` as `T`
let dx = (xend - x0) / ((n - 1) as T);
   |                   ^^^^^^^^^^^^^ an `as` expression can only be used to convert between primitive types or to coerce to a specific trait object

我知道 num crate，但我試圖在沒有外部 crate 的情況下實現這一點。 有解決方法嗎？ 謝謝！

Answer 1

如果您想堅持標准庫特征，您將需要使用TryInto ，並處理請求的轉換可能會失敗的事實，因為數字類型可能小於usize 。 這個版本的程序，添加了一些邊界和.clone() ，編譯：

use core::ops::Add;
use core::ops::Div;
use core::ops::Sub;
use std::fmt::Debug;

pub fn linspace<T>(x0: T, xend: T, n: usize) -> Vec<T>
where
    T: Sub<Output = T> + Add<Output = T> + Div<Output = T> + Clone + Debug,
    usize: TryInto<T>,
    <usize as TryInto<T>>::Error: Debug,
{
    let segments: T = (n - 1)
        .try_into()
        .expect("requested number of elements did not fit into T");
    let dx = (xend - x0.clone()) / segments;

    let mut x = vec![x0; n];

    for i in 1..n {
        x[i] = x[i - 1].clone() + dx.clone();
    }

    x
}

如果給定一個太大的n ，它會恐慌，例如如果T是u8並且n是1000 。

（順便說一句，重復添加dx通常不是最好的方法，因為如果T是浮點類型，它會累積錯誤；最后一個元素不一定等於xend 。）

Answer 2

除非您將此作為學習練習，否則我建議您需要num_traits crate 的邊界，它具有Float之類的特征，在這里會派上用場：

use num_traits::Float;

pub fn linspace<T: Float + TryFrom<usize>>(x0: T, xend: T, n: usize) -> Vec<T> {
    let dx = (xend - x0) / (n - 1).try_into().unwrap_or_else(|_| panic!());
    let mut x = vec![x0; n];
    for i in 1..n {
        x[i] = x[i - 1] + dx;
    }
    x
}

但現在我得到了錯誤：'f64' 沒有實現特征'From'。

它未實現，因為存在無法精確表示為f64的usize值。 錯誤是讓你決定如何處理這些。 如果遇到這樣的值，我的代碼會出現恐慌。

另外，我相信浮點加法會累積錯誤，因此基於乘法的計算可能是一個更好的主意：

pub fn linspace<T: Float + TryFrom<usize>>(x0: T, xend: T, n: usize) -> Vec<T> {
    let to_float = |i: usize| i.try_into().unwrap_or_else(|_| panic!());
    let dx = (xend - x0) / to_float(n - 1);
    (0..n).map(|i| x0 + to_float(i) * dx).collect()
}

操場