torch : Dijk斯特拉算法

我正在处理3D点云数据。我拥有点云图结构的稀疏矩阵表示(如scipy.sparse中的csr_matrix)。我想将那些在测地距离(由图中的路径长度近似)阈值内的点聚合在一起,并一起处理它们。为了找到这样的点,我需要运行一些最短路径查找算法,如Dijkstra算法。简而言之,我的想法是这样的

  1. 从N个点中抽取K个点(我可以使用最远点采样来实现)
  2. 为每个K个点找到最近的测地邻居(使用支持反向传播的算法)
  3. 使用某些神经网络处理每个点的邻居

这些将在我的前向函数中进行。有没有办法在我的功能中实现Dijkstra算法?

或者还有其他我可以实现的想法吗?

非常感谢!


回答:

我根据这里讨论的内容,创建了使用优先级队列的Dijkstra自定义实现。为此,我使用torch函数创建了一个自定义的PriorityQ类,如下所示

class priorityQ_torch(object):    """Priority Q implelmentation in PyTorch    Args:        object ([torch.Tensor]): [The Queue to work on]    """    def __init__(self, val):        self.q = torch.tensor([[val, 0]])        # self.top = self.q[0]        # self.isEmpty = self.q.shape[0] == 0    def push(self, x):        """Pushes x to q based on weightvalue in x. Maintains ascending order        Args:            q ([torch.Tensor]): [The tensor queue arranged in ascending order of weight value]            x ([torch.Tensor]): [[index, weight] tensor to be inserted]        Returns:            [torch.Tensor]: [The queue tensor after correct insertion]        """        if type(x) == np.ndarray:            x = torch.tensor(x)        if self.isEmpty():            self.q = x            self.q = torch.unsqueeze(self.q, dim=0)            return        idx = torch.searchsorted(self.q.T[1], x[1])        print(idx)        self.q = torch.vstack([self.q[0:idx], x, self.q[idx:]]).contiguous()    def top(self):        """Returns the top element from the queue        Returns:            [torch.Tensor]: [top element]        """        return self.q[0]    def pop(self):        """pops(without return) the highest priority element with the minimum weight        Args:            q ([torch.Tensor]): [The tensor queue arranged in ascending order of weight value]        Returns:            [torch.Tensor]: [highest priority element]        """        if self.isEmpty():            print("Can Not Pop")        self.q = self.q[1:]    def isEmpty(self):        """Checks is the priority queue is empty        Args:            q ([torch.Tensor]): [The tensor queue arranged in ascending order of weight value]        Returns:            [Bool] : [Returns True is empty]        """        return self.q.shape[0] == 0

现在是Dijkstra算法,使用邻接矩阵(以图的权重作为输入)

def dijkstra(adj):    n = adj.shape[0]    distance_matrix = torch.zeros([n, n])    for i in range(n):        u = torch.zeros(n, dtype=torch.bool)        d = np.inf * torch.ones(n)        d[i] = 0        q = priorityQ_torch(i)        while not q.isEmpty():            v, d_v = q.top()  # point and distance            v = v.int()            q.pop()            if d_v != d[v]:                continue            for j, py in enumerate(adj[v]):                if py == 0 and j != v:                    continue                else:                    to = j                    weight = py                    if d[v] + py < d[to]:                        d[to] = d[v] + py                        q.push(torch.Tensor([to, d[to]]))        distance_matrix[i] = d    return distance_matrix

返回图点的 shortest path distance 矩阵!

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