三维循环缓冲区

Question

我正在寻找在 C# .NET 中实现三维循环缓冲区的方法，它允许我提取缓冲区的切片。

我尝试了多维数组，但它不允许我获取缓冲区的特定切片。

我也尝试使用交错数组来实现一个版本，但我发现在理解如何初始化矩阵以及切片提取方面存在一些问题。

感谢您的帮助。

[编辑 1] 缓冲区将用于存储来自 reltime 传感器的数据，宽度高度固定，深度（时间为圆形部分）由用户定义。

我需要的切片将是一个固定大小的矩阵（宽度和高度与给定时间的数据）。

[编辑 2] 我可以实现的唯一实现是有效的。对于锯齿状数组，我仍然停留在声明中（我觉得它很混乱）

public class CircularBufferMatrix<T>
{
    private readonly T[,,] _buffer;

    public CircularBufferMatrix(int width, int height, int depth)
    {
        Width = width;
        Height = height;
        Depth = depth;
        _buffer = new T[width, height, depth];
    }

    public T this[int x, int y, int z]
    {
        set { _buffer[x, y, z%Depth] = value; }
        get { return _buffer[x, y, z%Depth]; }
    }

    #region Getters

    public int Width { get; }

    public int Height { get; }

    public int Depth { get; }

    #endregion
}

Answer 1

我会将这些分为两个类。您需要类似 CircularBuffer 类的东西来处理读取和写入。另一个可能是您要存储的二维数组的实现。拆分这些的原因是因为您想分别读取/写入帧。

例如：

---

循环缓冲区实现：

public class CircularBuffer<T>
{
    private T[] _buffer;

    private int IncRollover(int value)
    {
        value++;
        if (value >= _buffer.Length)
            value = 0;

        return value;
    }

    public CircularBuffer(int count)
    {
        _buffer = new T[count];
    }

    public bool Write(T element)
    {
        // if the writeindex (after increasing) equals the readindex, the buffer is full
        var newWriteIndex = IncRollover(WriteIndex);
        if (newWriteIndex == ReadIndex)
            return false;

        _buffer[WriteIndex] = element;

        WriteIndex = newWriteIndex;
        return true;
    }

    public bool TryRead(out T element)
    {
        if (ReadIndex == WriteIndex)
        {
            element = default(T);
            return false;
        }

        element = _buffer[ReadIndex];
        ReadIndex = IncRollover(ReadIndex);

        return true;
    }

    public IEnumerable<T> ReadAll()
    {
        T element;
        while (TryRead(out element))
            yield return element;
    }


    public int ReadIndex { get; private set; }
    public int WriteIndex { get; private set; }
}

这将负责读取和写入单个“帧”/切片。如果你喜欢在 Index 上阅读，你可以扩展这个类。

注意：如果缓冲区已满，写入将返回 false

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这可能是存储在循环缓冲区中的二维缓冲区的实现：

public class MyWhateverBuffer<T>
{
    private CircularBuffer<T[,]> _buffer;

    public int Width { get; private set; }
    public int Height { get; private set; }
    public int Depth { get; private set; }

    public MyWhateverBuffer(int width, int height, int depth)
    {
        Width = width;
        Height = height;
        Depth = depth;
        _buffer = new CircularBuffer<T[,]>(depth);
    }

    public T[,] New()
    {
        return new T[Width, Height];
    }

    public bool Add(T[,] buffer)
    {
        return _buffer.Write(buffer);
    }

    public bool TryRead(out T[,] buffer)
    {
        return _buffer.TryRead(out buffer);
    }

    public IEnumerable<T[,]> ReadAll()
    {
        return _buffer.ReadAll();
    }
}

---

这个类可以这样使用：

MyWhateverBuffer<double> myBuffer = new MyWhateverBuffer<double>(100, 100, 100);

var oneSlice = myBuffer.New();

oneSlice[10, 10] = 3.5;
oneSlice[50, 10] = 23.5;
oneSlice[10, 20] = 43.5;

myBuffer.Add(oneSlice);

var anotherSlice = myBuffer.New();

anotherSlice[10, 10] = 13.5;
anotherSlice[50, 10] = 23.5;
anotherSlice[10, 20] = 43.5;

var result = myBuffer.Add(anotherSlice);

if(!result)
{
    // the buffer was full..
}

// Read the results from the buffer.
foreach(var slice in myBuffer.ReadAll())
{
    Trace.WriteLine(slice[10, 10]);
}

您应该始终检查是否可以添加缓冲区。您不想丢失信息。

---

旁注：

使用循环缓冲区获得的最大利润是声明元素。就像大数组每次都会被重用。

Answer 2

如果我正确理解您的要求，您需要一个由二维数据数组的项目组成的循环缓冲区，并且一个项目的数据永远不会在其他项目中重复。 C# 没有循环缓冲区类型，但您始终可以自己创建一个：-

public class CircularBuffer <T> // make it generic
{
  public class Iterator
  {
    public void MoveForward ();
    public void MoveBackward ();
    public T Item { get { } };

    CicrcularBuffer <T> m_container;
    LinkedListNode <T> m_current_item;
  }

  public void Add (T item);
  public Iterator GetIterator ();

  LinkedList<T> m_data;
}

然后创建一个类来包含您的数据：-

public class SensorData
{
  // contains the two dimension data
}

并像这样使用它：-

var buffer = new CircularBuffer <SensorData> ();
var iterator = buffer.GetIterator ();
var item = iterator.Item;
iterator.MoveForward ();

显然，有很多内容需要填写，但应该可以帮助您入门。