AlgorithmStar 实现 向量 计算

# AlgorithmStar 实现 向量 计算
*AlgorithmStar*
本文中将会演示通过 AS 机器学习库 实现 向量计算

## 目录

[TOC]

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## 向量创建

在这里我们将学习如何创建一个向量对象

### 指定向量中的元素
```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector vector1 = vectorFactory.parseVector(1, 2, 3, 4);
        // 打印创建出来的向量对象
        System.out.println(vector1);
    }

}
```
在下面就是代码的运行结果
```
[ 1 2 3 4 ]

进程已结束,退出代码0

```

### 指定行列名字的创建向量

```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.ColumnIntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final ColumnIntegerVector vector1 = (ColumnIntegerVector) vectorFactory.parseVector(
                "行名",
                new String[]{"列1", "列2", "列3", "列4"},
                1, 2, 3, 4
        );
        // 打印创建出来的向量对象
        System.out.println(vector1);
        // 代表列名行名的向量创建 key 是向量中每个元素对应的名字，也是列名
        System.out.println(vector1.toHashMap());
    }

}
```
下面是代码的运行结果
```
[ 1 2 3 4 ]
{列2=2, 列1=1, 列4=4, 列3=3}

进程已结束,退出代码0
```
### 按照区间创建向量

```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.FastRangeIntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final FastRangeIntegerVector vector1 = vectorFactory.parseRangeVector(1, 10);
        // 打印创建出来的向量对象
        System.out.println(vector1.toVector());
    }

}
```
下面就是代码的运行结果
```
[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ]

进程已结束,退出代码0
```
## 向量计算

### 向量的基本计算

#### 向量与向量或实数之间的加法
```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector vector1 = vectorFactory.parseVector(
                "行名",
                new String[]{"列1", "列2", "列3", "列4"},
                1, 2, 3, 4
        );
        final IntegerVector vector2 = vectorFactory.parseVector(10, 20, 30, 40);
        // 计算出两个向量的求和
        System.out.println(vector1.add(vector2));
        // 计算出向量与实数之间的求和
        System.out.println(vector1.add(10));
    }

}
```
下面就是运行结果
```
[ 11 22 33 44 ]
[ 11 12 13 14 ]

进程已结束,退出代码0

```
#### 向量与向量或实数之间的减法
```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector vector1 = vectorFactory.parseVector(
                "行名",
                new String[]{"列1", "列2", "列3", "列4"},
                1, 2, 3, 4
        );
        final IntegerVector vector2 = vectorFactory.parseVector(10, 20, 30, 40);
        // 计算出两个向量的求和
        System.out.println(vector1.diff(vector2));
        // 计算出向量与实数之间的求差
        System.out.println(vector1.diff(10));
    }

}
```
下面就是运行结果
```
[ -9 -18 -27 -36 ]
[ -9 -8 -7 -6 ]

进程已结束,退出代码0

```
#### 向量与向量之间的内积
```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector vector1 = vectorFactory.parseVector(
                "行名",
                new String[]{"列1", "列2", "列3", "列4"},
                1, 2, 3, 4
        );
        final IntegerVector vector2 = vectorFactory.parseVector(10, 20, 30, 40);
        // 计算出两个向量的内积
        System.out.println(vector1.innerProduct(vector2));
    }

}
```
下面就是运行结果
```
300

进程已结束,退出代码0
```
#### 向量与向量之间的外积
```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector vector1 = vectorFactory.parseVector(
                "行名",
                new String[]{"列1", "列2", "列3", "列4"},
                1, 2, 3, 4
        );
        final IntegerVector vector2 = vectorFactory.parseVector(10, 20, 30, 40);
        // 计算出两个向量的外积
        System.out.println(vector1.multiply(vector2));
    }

}
```
下面就是运行结果
```
[ 11 22 33 44 ]
[ 11 12 13 14 ]

进程已结束,退出代码0

```

### 向量的转换计算

#### 向量元素的位移

```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector integerVector = vectorFactory.parseVector(1, 2, 43, 4);
        // 向量整体左移 2 位
        System.out.println(integerVector.leftShift(2, true));
        // 向量整体右移 2 位
        System.out.println(integerVector.rightShift(2, true));
        // 使用不拷贝的方式整体左移 1 位 TODO 不拷贝时的转换操作更快，且所有操作将被记录
        System.out.println(integerVector.leftShift(1, false));
        // 这个时候 integerVector 的元素已经变化了 所以在这里我们再改变将会在 左移 1 位之后的结果上进行改变
        // 所以就是左移 1 位后 右移 2 位
        System.out.println(integerVector.rightShift(2, false));
    }

}
```
下面就是转换结果
```
[ 43 4 0 0 ]
[ 0 0 1 2 ]
[ 43 4 0 0 ]
[ 0 0 43 4 ]

进程已结束,退出代码0
```

#### 向量洗牌 - 打乱向量
```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector integerVector = vectorFactory.parseVector(1, 2, 43, 4);
        // 向量整体随机打乱，随机种子使用 22
        System.out.println(integerVector.shuffle(22));
    }

}
```

下面就是打印出来的结果，可以看到向量中的数据已经被打乱了
```
[ 1 43 4 2 ]

进程已结束,退出代码0

```

#### 向量反转

```
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector integerVector = vectorFactory.parseVector(1, 2, 43, 4);
        // 向量整体反转 这里的参数代表的就是是否需要在拷贝的新向量中进行转换 1.28 以及 1.28 之前的版本
       // 打印出的字符串不太正确 1.29版本中会修复此问题
        System.out.println(integerVector.reverseLR(false));
    }
}
```

下面就是计算结果

```
[ 4 43 2 1 ]

进程已结束,退出代码0

```

#### 向量模长计算

```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector integerVector = vectorFactory.parseVector(1, 2, 43, 4);
        // 向量模长的计算
        System.out.println(integerVector.moduleLength());
    }

}
```
下面就是计算结果，值得一提的是，针对向量模长的计算函数调用，其时间复杂度是 O(1) 您可以重复的调用此函数

```
43

进程已结束,退出代码0
```

#### 向量维度获取

```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector integerVector = vectorFactory.parseVector(1, 2, 43, 4);
        // 向量维度的获取，此操作将获取到向量的维度数 也可以认为是向量的元素数量
        System.out.println(integerVector.getNumberOfDimensions());
    }

}
```
下面就是计算结果

```
4

进程已结束,退出代码0
```

#### 向量到数组的转换

```java
package com.zhao;

import zhao.algorithmMagic.core.AlgorithmStar;
import zhao.algorithmMagic.core.VectorFactory;
import zhao.algorithmMagic.operands.vector.IntegerVector;

import java.util.Arrays;

public class MAIN {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建向量对象
        final VectorFactory vectorFactory = AlgorithmStar.vectorFactory();
        final IntegerVector integerVector = vectorFactory.parseVector(1, 2, 43, 4);
        // 向量到数组的转换 TODO 使用拷贝的方式获取 这样返回的数组是可以修改的
        System.out.println(Arrays.toString(integerVector.copyToNewArray()));
        // TODO 使用不拷贝的方式获取，这样返回的数据是不可修改的数组
        System.out.println(Arrays.toString(integerVector.toArray()));
    }

}
```
下面就是打印出来的结果

```
[1, 2, 43, 4]
[1, 2, 43, 4]

进程已结束,退出代码0

```

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***操作记录***
作者：[algorithmStar](http://www.lingyuzhao.top//index.html?search=23 "algorithmStar")
操作时间：2024-01-22 19:02:55 星期一
事件描述备注：保存/发布
 中国 天津 
[](如果不需要此记录可以手动删除，每次保存都会自动的追加记录)