C#矩阵类设计（转置法）

Question

我目前正在研究 C# 中的矩阵实现。这不是关于如何……的问题。应该工作或某事。相似的。它更多的是关于“设计部分”......所以，我想实现一个函数，它转置一个矩阵（http://en.wikipedia.org/wiki/Transpose）。想的很简单，但我真的很难选择，哪种实现方式最优雅。

但这里首先是矩阵类的代码：

namespace Math
{
    public class Matrix
    {
        protected double[,] matrix;

        public Matrix(byte m, byte n)[...]
        public Matrix(Matrix matrix)[...]

        public byte M { get; private set; }
        public byte N { get; private set; }

        // Possibility 1 (changes the matrix directly)
        public void Transpose()[...]

        // Possibility 2 (getter method)
        public Matrix GetTransposed()[...]

        // Possibility 3 (property)
        public Matrix TransposedMatrix
        {
            get[...]
        }

        // Possibility 4 (static method; a bit like an operator)
        public static Matrix Transpose(Matrix matrix)[...]
    }
}

在这里，您将如何使用不同的可能性：

namespace MathTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // Create a new matrix object...
            var mat1 = new Math.Matrix(4, 4);

            // Using possibility 2 (getter method, like "GetHashCode()" or sth. similar)
            var mat2 = mat1.GetTransposed();

            // Using possibility 3 (the transposed matrix is a property of each matrix)
            var mat3 = mat1.TransposedMatrix;

            // Using possibility 4 (definition and use is like an unary operator)
            var mat4 = Math.Matrix.Transpose(mat1);

            // Using possibility 1 (changes the matrix directly)
            mat1.Transpose();
        }
    }
}

您更喜欢哪种方式，为什么？或者有没有更好的方法来实现矩阵的转置？

非常感谢！

本杰明

Answer 1

我宁愿投票给

  public Matrix Transpose() { ... }

可能性1

恕我直言，这是可疑的，因为 Matrix 似乎是不可变的（所有其他方法都不会改变它）。此外，其他操作（如果您决定实施它们）例如算术 +, -, *, /, 不改变初始矩阵，它们返回一个新矩阵。

   Matrix B = -A; // <- A doesn't changed
   Matrix D = A + B * C; // <- A, B, C don't changed
   Matrix E = F.Transpose(); // <- I hope to have F being intact as well

可能性2

是最好的；我宁愿将方法从 GetTransposed() 重命名为 Transpose() - 我们通常使用活动名称 - Perform、Send、Write 而不是 GetPerformed、GetSent 等。

  // looks better than
  // A.GetPerformed().GetValidated().GetSentTo(@"Me@MyServer.com"); 
  A.Perform().Validate().SendTo(@"Me@MyServer.com"); 

  // The same with transpose:
  // easier to read than
  // A.GetTransposed().GetAppied(x => x * x).GetToString();
  A.Transpose().Apply(x => x * x).ToString();

可能性 3

我个人不喜欢它，因为 TransposedMatrix 不是 其名称的典型意义 像 RowCount、ColCount、IsUnit、IsDegenrate...相反，TransposedMatrix 看起来非常类似于 函数，例如 Exp()、Sqrt()...

  A.ColCount; // <- property of the matrix
  A.IsDegenerate; // <- another property of the matrix
  A.ToString(); // <- is not a property: it's conversion (function) into string representation
  A.Sqrt(); // <- is not a property, square root is a function
  A.Transpose(); // <- is not a propery either: it's a function too

可能性4：

恕我直言，听起来不自然。我的想法是：“我有一个矩阵实例 A，我想从中得到一个转置矩阵，比如 B，所以我应该对 A 做点什么”。我会开始寻找方法：

   B = A.Transpose();
   B = A.ToTransposed();
   B = A.GetTransposed();
   B = A.Rotate(); 
   B = A.Transform(...);
   B = A.DoSomething();

静态方法很好，恕我直言，创建。例如

   A = Math.Matrix.Zero(5); // <- Create 5x5 Matrix, all zeroes
   B = Math.Matrix.Unit(6); // <- 6x6 unit matrix