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MATLABに「キュー」はありますか？

再帰関数を反復関数に変換したい。通常は、キューを初期化し、最初のjobをキューに入れます。次に、whileループでキューからジョブを消費し、新しいジョブをキューに追加します。再帰的な関数がそれ自体を複数回呼び出す場合（たとえば、多くの分岐を持つツリーを歩く）、複数のジョブが追加されます。疑似コード：

queue = new Queue();
queue.put(param);
result = 0;

while (!queue.isEmpty()) {
    param = queue.remove();
    // process param and obtain new param(s)
    // change result
    queue.add(param1);
    queue.add(param2);
}

return result;

しかし、MATLABで構造のようなキューを見つけることができません。ベクトルを使用して、キューに3を追加するようなキューをシミュレートできます。

a = [a 3]

要素の削除は

val = a(1);
a(1) = [];

私がMATLABのやり方を正しく理解していれば、このメソッドはパフォーマンスキラーになります。

MATLABでキューを使用する正しい方法はありますか？

他のデータ構造はどうですか？

data-structuresmatlabqueue
21
nimcap

適切なデータ構造の使用を主張する場合は、MATLAB内からJavaを使用できます。

import Java.util.LinkedList
q = LinkedList();
q.add('item1');
q.add(2);
q.add([3 3 3]);
item = q.remove();
q.add('item4');
33
Amro

OK、MATLABハンドルクラスを使用した、ほとんどテストされていない、ほとんどテストされていない実装です。スカラー数値のみを格納する場合は、セル配列ではなく「要素」にdouble配列を使用できます。パフォーマンスについてはわかりません。

classdef Queue < handle
    properties ( Access = private )
        elements
        nextInsert
        nextRemove
    end

    properties ( Dependent = true )
        NumElements
    end

    methods
        function obj = Queue
            obj.elements = cell(1, 10);
            obj.nextInsert = 1;
            obj.nextRemove = 1;
        end
        function add( obj, el )
            if obj.nextInsert == length( obj.elements )
                obj.elements = [ obj.elements, cell( 1, length( obj.elements ) ) ];
            end
            obj.elements{obj.nextInsert} = el;
            obj.nextInsert = obj.nextInsert + 1;
        end
        function el = remove( obj )
            if obj.isEmpty()
                error( 'Queue is empty' );
            end
            el = obj.elements{ obj.nextRemove };
            obj.elements{ obj.nextRemove } = [];
            obj.nextRemove = obj.nextRemove + 1;
            % Trim "elements"
            if obj.nextRemove > ( length( obj.elements ) / 2 )
                ntrim = fix( length( obj.elements ) / 2 );
                obj.elements = obj.elements( (ntrim+1):end );
                obj.nextInsert = obj.nextInsert - ntrim;
                obj.nextRemove = obj.nextRemove - ntrim;
            end
        end
        function tf = isEmpty( obj )
            tf = ( obj.nextRemove >= obj.nextInsert );
        end
        function n = get.NumElements( obj )
            n = obj.nextInsert - obj.nextRemove;
        end
    end
end
9
Edric
  1. 再帰的なソリューションは本当に悪いのですか？ （常に最初にデザインを調べてください）。
  2. ファイル交換 は あなたの友達です （誇りを持って盗む！）
  3. 適切なキューまたはクラスの問題に悩む理由-少し偽ってください。単純にする：
q = {};
head = 1;
q{head} = param;
result = 0;
while (head<=numel(q))

    %process param{head} and obtain new param(s)
    head = head + 1;
    %change result
    q{end+1} = param1;
    q{end+1} = param2;
end %loop over q
return result;

最後に追加しすぎるとパフォーマンスが低下する場合は、チャンクを追加します。

chunkSize = 100;
chunk = cell(1, chunkSize);
q = chunk;
head = 1;
nextLoc = 2;
q{head} = param;
result = 0;
while (head<endLoc)        
    %process param{head} and obtain new param(s)
    head = head + 1;
    %change result
    if nextLoc > numel(q);
        q = [q chunk];
    end
    q{nextLoc} = param1;
    nextLoc = nextLoc + 1;
    q{end+1} = param2;
    nextLoc = nextLoc + 1;
end %loop over q
 return result;

クラスは確かによりエレガントで再利用可能ですが、ツールをタスクに適合させます。

5
Marc

データ構造のようなキューも必要でした。

幸い、私は要素の数に制限がありました（n）。

それらはすべてある時点でキューに入れられますが、一度だけです。

状況が似ている場合は、固定サイズの配列と2つのインデックスを使用して単純なアルゴリズムを適応させることができます。

queue  = zeros( n, 1 );
firstq = 1;
lastq  = 1;

while( lastq >= firstq && firstq <= n )
    i = queue( firstq );    % pull first element from the queue
                            % you do not physically remove it from an array,
                            % thus saving time on memory access
    firstq = firstq + 1;

    % % % % % % % % % % % % % WORKER PART HERE
    % do stuff

    %
    % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

    queue( lastq ) = j;     % Push element to the end of the queue
    lastq = lastq + 1;      % increment index

end;
1
Antonm

このコードを使用して、コードをmファイルとして保存し、q.pop（）などの関数を使用します。これは、いくつかの変更を加えた元のコードです。

properties (Access = private)
    buffer      % a cell, to maintain the data
    beg         % the start position of the queue
    rear        % the end position of the queue
                % the actually data is buffer(beg:rear-1)
end

properties (Access = public)
    capacity    % ص»µؤبفء؟£¬µ±بفء؟²»¹»ت±£¬بفء؟ہ©³نخھ2±¶،£
end

methods
    function obj = CQueue(c) % ³ُت¼»¯
        if nargin >= 1 && iscell(c)
            obj.buffer = [c(:); cell(numel(c), 1)];
            obj.beg = 1;
            obj.rear = numel(c) + 1;
            obj.capacity = 2*numel(c);
        elseif nargin >= 1
            obj.buffer = cell(100, 1);
            obj.buffer{1} = c;
            obj.beg = 1;
            obj.rear = 2;
            obj.capacity = 100;                
        else
            obj.buffer = cell(100, 1);
            obj.capacity = 100;
            obj.beg = 1;
            obj.rear = 1;
        end
    end

    function s = size(obj) % ¶سءذ³¤¶ب
        if obj.rear >= obj.beg
            s = obj.rear - obj.beg;
        else
            s = obj.rear - obj.beg + obj.capacity;
        end
    end

    function b = isempty(obj)   % return true when the queue is empty
        b = ~logical(obj.size());
    end

    function s = empty(obj) % clear all the data in the queue
        s = obj.size();
        obj.beg = 1;
        obj.rear = 1;
    end

    function Push(obj, el) % ر¹بëذآشھثطµ½¶سخ²
        if obj.size >= obj.capacity - 1
            sz = obj.size();
            if obj.rear >= obj.beg 
                obj.buffer(1:sz) = obj.buffer(obj.beg:obj.rear-1);                    
            else
                obj.buffer(1:sz) = obj.buffer([obj.beg:obj.capacity 1:obj.rear-1]);
            end
            obj.buffer(sz+1:obj.capacity*2) = cell(obj.capacity*2-sz, 1);
            obj.capacity = numel(obj.buffer);
            obj.beg = 1;
            obj.rear = sz+1;
        end
        obj.buffer{obj.rear} = el;
        obj.rear = mod(obj.rear, obj.capacity) + 1;
    end

    function el = front(obj) % ·µ»ط¶ست×شھثط
        if obj.rear ~= obj.beg
            el = obj.buffer{obj.beg};
        else
            el = [];
            warning('CQueue:NO_DATA', 'try to get data from an empty queue');
        end
    end

    function el = back(obj) % ·µ»ط¶سخ²شھثط            

       if obj.rear == obj.beg
           el = [];
           warning('CQueue:NO_DATA', 'try to get data from an empty queue');
       else
           if obj.rear == 1
               el = obj.buffer{obj.capacity};
           else
               el = obj.buffer{obj.rear - 1};
           end
        end

    end

    function el = pop(obj) % µ¯³ِ¶ست×شھثط
        if obj.rear == obj.beg
            error('CQueue:NO_Data', 'Trying to pop an empty queue');
        else
            el = obj.buffer{obj.beg};
            obj.beg = obj.beg + 1;
            if obj.beg > obj.capacity, obj.beg = 1; end
        end             
    end

    function remove(obj) % اه؟ص¶سءذ
        obj.beg = 1;
        obj.rear = 1;
    end

    function display(obj) % دشت¾¶سءذ
        if obj.size()
            if obj.beg <= obj.rear 
                for i = obj.beg : obj.rear-1
                    disp([num2str(i - obj.beg + 1) '-th element of the stack:']);
                    disp(obj.buffer{i});
                end
            else
                for i = obj.beg : obj.capacity
                    disp([num2str(i - obj.beg + 1) '-th element of the stack:']);
                    disp(obj.buffer{i});
                end     
                for i = 1 : obj.rear-1
                    disp([num2str(i + obj.capacity - obj.beg + 1) '-th element of the stack:']);
                    disp(obj.buffer{i});
                end
            end
        else
            disp('The queue is empty');
        end
    end

    function c = content(obj) % ب،³ِ¶سءذشھثط
        if obj.rear >= obj.beg
            c = obj.buffer(obj.beg:obj.rear-1);                    
        else
            c = obj.buffer([obj.beg:obj.capacity 1:obj.rear-1]);
        end
    end
end end

リファレンス： リスト、キュー、Matlabのスタック構造

1
moksef

FIFO事前定義されたサイズのキューで単純な直接アクセスを必要とせずに実行できる場合、単純にmodulo演算子といくつかのカウンター変数を使用できます：

myQueueSize = 25;                  % Define queue size
myQueue = zeros(1,myQueueSize);    % Initialize queue

k = 1                              % Counter variable
while 1                            
    % Do something, and then
    % Store some number into the queue in a FIFO manner
    myQueue(mod(k, myQueueSize)+1) = someNumberToQueue;

    k= k+1;                       % Iterate counter
end

このアプローチは非常に単純ですが、通常のキューほど簡単にアクセスできないという欠点があります。つまり、最新の要素は常に要素1でなく、要素kになります。FIFO統計演算のデータストレージなどの一部のアプリケーションでは、これは必ずしも問題ではありません。

1
Tormod Haugene

ベクトル（またはスカラー）を格納するためだけにキューが必要な場合、circshift()関数と共に行列を使用して、固定長の基本的なキューを実装することは難しくありません。

% Set the parameters of our queue
n = 4; % length of each vector in queue
max_length = 5;

% Initialize a queue of length of nx1 vectors 
queue = NaN*zeros(n, max_length);
queue_length = 0;

プッシュする：

queue = circshift(queue, 1, 2); % Move each column to the right
queue(:,1) = Rand(n, 1); % Add new vector to queue
queue_length = min(max_length, queue_length + 1);

ポップするには：

result = queue(:,last)
queue(:, last) = NaN;
queue_length = max(1, queue_length - 1);
0
Paul Wintz