pythonistaがC++で複素数の配列を扱ってみる．

はじめに

どうも，かわつあんです．前回は複素数 C++で扱って，前々回は配列を扱いました．今回は複素数の配列をちょこっと触ってみます.

まずはじめに断っておくと，C++の複素数配列はデフォルトの配列やarrayクラスでも複素数を扱えるようです．しかし，私はvectorの方が便利だと個人的に感じたので，今後vectorで配列を扱っていく予定です．

では，いきましょう〜

C++で複素数の一次元配列

それではC++での複素数配列をvectorクラスで扱っていきます．それでは早速適当な複素数の配列を生成してみたいと思います，と言いたいところですが，その前に比較のためにpythonだとどう書くかを書いておきます．

import numpy as np
zary = np.array([1+1j, 2+2j, 3+3j])
print(zary)

出力結果

[1.+1.j 2.+2.j 3.+3.j]

こんな感じです． listのままでもいいですが，numpy.ndarrayの方がブロードキャストなどを使って計算しやすいですよね．

次はC++で同じことをやってみます．

#include <iostream>
#include <complex>
#include <vector>
using namespace ::std;

int main(){
    vector<complex<float> > zary;
    zary.push_back(complex<float>(1,1));
    zary.push_back(complex<float>(2,2));
    zary.push_back(complex<float>(3,3));

    cout << zary[0] << endl;
    cout << zary[1] << endl;
    cout << zary[2] << endl;
}

出力結果

(1,1)
(2,2)
(3,3)

無事に複素数の配列を生成できました．vector<型>というふうに定義するため， 型のところに，complex<float>などを入れればいいみたいです．　~~しかし，なぜかvectorの初期化がpush_back以外ではできなかったです．．．~~

=>できました！C++14でコンパイルするとできました．以下にその時のコードを貼っておきます．

#include <iostream>
#include <complex>
#include <vector>
using namespace ::std;

int main(){
    vector <complex<float> > zary={complex<float> (1,1),
                                   complex<float> (2,2),
                                   complex<float> (3,3)};
    cout << zary[0] << endl;
    cout << zary[1] << endl;
    cout << zary[2] << endl;
}

コンパイル時に以下のようにオプションをつけました．

c++ complex.cpp -std=gnu++14

C++は11と14でいろいろ違うみたいですね．そこら辺は今後に気をつけていきます．（たまにコンパイルできてたのは，たまたまc＋＋14を使ってたのか?）

C++で複素数の二次元配列

二次元配列も一次元配列と同じようにできるので，pythonとc++を比較で一気に書いちゃいます．

pythonだと

import numpy as np
zary = np.array([[1+1j, 2+1j, 3+1j],
                 [1+2j, 2+2j, 3+2j],
                 [1+3j, 2+3j, 3+3j]])
print(zary)

実行結果

[[1.+1.j 2.+1.j 3.+1.j]
 [1.+2.j 2.+2.j 3.+2.j]
 [1.+3.j 2.+3.j 3.+3.j]]

C++だと

#include <iostream>
#include <complex>
#include <vector>
using namespace ::std;

int main(){
    vector <vector <complex<float> > > zary;
    zary={{complex<float> (1,1),complex<float> (2,1),complex<float> (3,1)},
          {complex<float> (1,2),complex<float> (2,2),complex<float> (3,2)},
          {complex<float> (1,3),complex<float> (2,3),complex<float> (3,3)}
           };
    for (int i=0; i<3; i++){
        for (int j=0; j<3; j++){
            cout << zary[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

実行結果

(1,1) (2,1) (3,1) 
(1,2) (2,2) (3,2) 
(1,3) (2,3) (3,3)

無事に，pythonと同じようにc++でも複素数の配列を使えるようになりました．pythonはやっぱり簡単だし，c++はやっぱり書くのがめんどくさいですね．まあ，それぞれの言語のコンセプトに合っていると思いますので，しょうがないと思います．　

さいごに

今回は，複素数の配列をC++で扱い，pythonと比べてみました． C++でも慣れれば難しくなく（書くのはすごく面倒ですが）複素数の配列を扱えるみたいですね．

これまでの記事を通して，C++である程度は計算ができるようになりました．今後は早速C++で計算をしようと思いますが，最終的なゴールであるC++ をpythonから呼ぶためには，配列をポインタかあるいは参照で扱わないといけません．せっかくなので，ポインタと参照についてC++とpythonで比較して，次回まとめようかと思います．

ではまた(✿╹◡╹)