大数组大小 C++ 的问题

Question

我有一个硕士课程的任务，涉及通过 Monte Carlo 方法对概率分布进行抽样。我之前想运行一些测试，所以我用 2 自由度对卡方分布进行采样（可以用逆方法完成）。无论如何，我运行遇到数组大小的问题，任何超过 ~30000 个元素的东西都会导致概率分布的所有点累积为 1，甚至导致程序崩溃。

在post的最后可以看到10000分的结果截图和我写的代码。我使用过许多版本的 g++ 编译器，最高为 4.9.2，其中 none 有效。 OS 是 Windows 7. Aaa 并且相同的代码在朋友的 gentoo 计算机上完美运行。有什么建议吗？

提前致谢！

曼努埃尔·J.

Sampling with 10000 points

这是我使用的代码：

I've removed it to keep the post shorter. Please see edited code

编辑：我对代码做了几处更改，主要是从普通数组到向量的转换，但问题仍然存在：超过 ~10000 个元素的任何内容都不起作用。问题肯定是 histograma 函数：当你给它一个太大的向量时 histo.dat 文件的内容是：

inf 100000
inf 0
inf 0
inf 0
...
inf 0

现在的代码如下。问题肯定出在max和min函数上，但我完全不知道问题出在哪里。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cmath>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <fstream>
#include <vector>
#define PI 3.14159265359
#define NHISTOMAX 100
#define N 100000
#define GNUPLOT_PATH "D:\gnuplot\bin\gnuplot.exe -persist"
using namespace std;
double max (vector<double> v);
double min (vector<double> v);
void histoplot (string name1);
void histograma (string name, vector<double> v, size_t num2);

vector<double> v(N);

int main (void)
{   
    srand(time(NULL));

    for(size_t i=0;i<N;i++)
    v[i]=-2*log(1.0*rand()/RAND_MAX);

    histograma("hist.dat",v,NHISTOMAX);

    histoplot("hist.dat");

    system("pause");
    return 0;
}

void histograma (string name, vector<double> v, size_t num2)
{
    ofstream fileout;
    double max1, min1, delta;
    size_t i, j, num=v.size();
    vector<int> histo(NHISTOMAX);

    if(num2>NHISTOMAX) cout << "Too many intervals. " << endl;

    else
    {
        for(i=0;i<num2;i++)
            histo[i]=0;

        max1=max(v);
        min1=min(v);
        delta=(max1-min1)/num2;

        for(i=0;i<num;i++)
        {
            j=(size_t)((v[i]-min1)/delta); 
            if(j==NHISTOMAX) j--;
            histo[j]++;
        }

        fileout.open(name.c_str());
        for(i=0;i<num2;i++)
            fileout << min1+(i+0.5)*delta << "\t" << histo[i] << endl;
        fileout.close();

        cout << "Histogram generated! Output file: " << name << endl << endl;
    }

    return;
}

void histoplot (string name1)
{
    FILE *gp1;
    gp1=popen(GNUPLOT_PATH,"w");

    if(gp1==NULL)
        cout << "Unable to open pipe. Check gnuplot.exe's path" << endl;

    else
    {
        fprintf(gp1,"unset key\n");
        fprintf(gp1,"set term wxt\n");
        fprintf(gp1,"set output\n");
        fprintf(gp1,"plot '");
        fprintf(gp1,name1.c_str());
        fprintf(gp1,"' w histeps\n");
        fflush(gp1);
        pclose(gp1);
    }

    return;
}

double max (vector<double> v)
{
    double aux=v[0];
    size_t i, num=v.size();
    for(i=1;i<num;i++)
        if(aux<v[i])
            aux=v[i];
    return aux;
}

double min (vector<double> v)
{
    double aux=v[0];
    size_t i, num=v.size();
    for(i=1;i<num;i++)
        if(aux>v[i])
            aux=v[i];
    return aux;
}

编辑 2：v 向量中值的典型图。他们都是积极的，而且都在 25 岁以下。

Plot of a typical vector obtained.

Answer 1

使用std::vector:

#include <vector>
#define N 10000
int main (void)
{
    std::vector<double> v(N); 
    //...
    histograma("hist.dat",v.data(), N, NHISTOMAX);  
    // or
    // histograma("hist.dat", &v[0], N, NHISTOMAX);

请注意，不需要更改 histograma 函数本身。调用中的唯一区别是 v.data()（或 &v[0]）用于 return 指向存储 double 数组的内部缓冲区开始的指针。

此外，不要编写 min 和 max 函数，而是使用 <algorithm> header 中的 std::min_element 和 std::max_element：

    max1 = *std::max_element(v.begin(), v.end());
    min1  = *std::min_element(v.begin(), v.end());

或者如果使用 C++ 11，std::minmax_element 获得两者：

    auto pr = std::minmax_element(v.begin(), v.end());
    min1 = *(pr.first);
    max1 = *(pr.second);

此外，如果按照其他答案的建议，并且您有内存覆盖，我建议您从使用 operator [ ] 更改为使用 vector::at() 来访问您的元素。使用 at() 将在您进行 out-of-bounds 访问时立即抛出 out_of_range 异常。然后在转换回对向量使用 [ ] 之前修复这些错误。

例如，这段代码：

        j=(size_t)((v[i]-min1)/delta); 
        if(j==NHISTOMAX) j--;
        histo[j]++;

如果 j 是一个巨大的数字，远远超过 histo 向量的范围怎么办？将 j 减 1 无济于事。要查看这是否是一个问题，可以在此处使用 at()：

        j=(size_t)((v[i]-min1)/delta); 
        if(j==NHISTOMAX) j--;
        histo.at(j)++;

如果您运行程序，如果 j 超出范围，一旦您尝试递增 histo[j]，就会抛出异常。然后您可以检查问题并修复错误。

Answer 2

看起来您在以下位置可能存在数组溢出：

    delta = (max1-min1)/num2;
   ...
        j = (int)((v[i]-min1)/delta);
        histo[j]++;

当 v[i] == max1 这使得 j == num2 == NHISTOMAX 但 histo[NHISTOMAX] 超出范围（最后一个有效元素是 NHISTOMAX-1，因为数组索引从 0 开始）。

由于您将问题标记为 C++，因此我会使用 std::vector<double> 而不是原始数组：

#include <vector>
...
std::vector<double> v(N);
...
void histograma (string name, const std::vector<double> v, const int maxHistoSize)
{
     std::vector<double> histo(maxHistoSize + 1);
     ...
     delta = (max1 - min1) / maxHistoSize;
...    

      // There's likely a more C++ idiomatic way to get the min/max of a 
      // std::vector<> but this works fine with a few changes.
double max (const std::vector<double> v)
{
    double minValue = v[0];

    for(int i = 1; i< v.size(); i++) 
    {
         if (minValue < v[i]) minValue = v[i];
    }

    return aux;
}

// Same for min()

大数组大小 C++ 的问题

Issue with big array size c++

c++

windows

arrays

gcc

g++