使用Rust的reduce对多个数组执行顺序克罗内克积

Question

我是 Rust 新手，我正在尝试使用 Rust 对多个矩阵执行顺序克罗内克积，即我想做

在Python中，我知道我能做到

import numpy as np
from functools import reduce

X = np.array([[0, 1], [1, 0])
matrices = [X for _ in range(8)]
product = reduce(np.kron, matrices)

并得到想要的结果。如何在 Rust 中做同样的事情？

我的 Rust 代码现在如下所示：

use ndarray::{array, ArrayBase, OwnedRepr, Dim};
use ndarray::linalg::kron;
use num::complex::Complex64 as Complex;



fn X() -> ArrayBase<OwnedRepr<Complex>, Dim<[usize; 2]>> {
    array![
        [Complex::new(0.0, 0.0), Complex::new(1.0, 0.0)],
        [Complex::new(1.0, 0.0), Complex::new(0.0, 0.0)]
    ]
}

fn main() {    
    let mut matrices = Vec::new();
    for _ in 0..8 {
        matrices.push(X());
    }
    let product = matrices
        .iter()
        .reduce(|g1, g2| kron(g1, g2));

}

这是我得到的误差矩阵：

以下是我不明白的地方：

• OwnedRepr

  ：我不确定这到底是做什么用的，但这就是锈迹分析仪建议我做的事情
• 我尝试根据错误消息的建议修改我的代码，但是我得到了 没有关于如何处理的进一步建议。

我想知道如何解决这个问题，如果有任何有关如何使用 Rust 进行科学计算的初学者级示例文件的建议，我将不胜感激。

Answer 1

与 Python 不同，在 Rust 中你需要考虑所有权。

ndarray

包括多个版本的数组：

Array

，

ArrayView

，

ArrayViewMut

，

ArcArray

和

CowArray

。它们类似于在 Rust 中查看数据的多种方式：拥有（

T

或

Box<T>

） - 这是

Array

，它是

ArrayBase<OwnedRepr>

的别名，共享引用 (

&T

) -

ArrayView 

、可变引用 (

&mut T

) -

ArrayViewMut

、共享所有权（

Rc<T>

和

Arc<T>

）-

ArcArray

以及写入时复制 (

Cow<T>

) -

CowArray

。

iter()

为您提供一个对元素引用的迭代器，即

&Array

，而

kron()

返回拥有的数组 -

Array

。但是

reduce()

要求输入和输出都是同一类型，因为输出成为下一项的输入。所以你需要统一它们。

有多种方法可以做到这一点。例如，使用

into_iter()

代替

iter()

：

let product = matrices.into_iter().reduce(|g1, g2| kron(&g1, &g2));

或者通过克隆第一个矩阵并使用

fold()

:

fn kron_many(matrices: &[Array2<Complex>]) -> Option<Array2<Complex>> {
    let (first, rest) = matrices.split_first()?;
    let first = first.clone();
    Some(rest.iter().fold(first, |g1, g2| kron(&g1, g2)))
}

fn main() {
    let mut matrices = Vec::new();
    for _ in 0..8 {
        matrices.push(X());
    }
    let product = kron_many(&matrices);
}

或者不进行克隆，使用

CowArray

来表示可能拥有的数组：

let product = matrices
    .iter()
    .map(|matrix| CowArray::from(matrix))
    .reduce(|g1, g2| kron(&g1, &g2).into());