变量

变量类是实现符号计算的用户类,用于存储特定混合量子经典网络的变量。 通常任务是优化变量以最小化成本函数。 变量可以是标量,矢量或矩阵。

变量具有树形结构,它可以包含子节点或父节点。 如果变量没有子节点,那么我们称之为叶子节点。 我们可以将变量设置为特定值,另一方面,如果变量的所有叶子节点都已设置了值,我们也可以获得该变量的值。

接口介绍

在QPanda中,我们需要引入 QPanda::Variational 命名空间才能使用变量相关的类。我们可以通过传入一个浮点型的数据来构造一个标量变量, 也可以通过 Eigen 库中的 MatrixXd 类型数据的构造一个矢量或矩阵变量。

using namespace QPanda::Variational;

var const_var(1);

MatrixXd m1(2, 2);
m1 << 1, 2, 3, 4;

MatrixXd m2(2, 2);
m2 << 5, 6, 7, 8;

var var1(m1);
var var2(m2);

注解

在定义变量的时候,可以定义变量的类型是否可以微分,默认情况下我们定义的变量的类型都是不可微分的,不可微分的变量相当于 placeholder。 定义可微分的变量时,需要指定构造函数的第二个参数为true, 例如:var v1(1, true)。

我们可以先定义计算对应的表达式,表达式由变量之间进行加减乘除操作或其它操作组成,表达式也是一个变量。

var v1(10);
var v2(5);

var add = v1 + v2;
var minus = v1 - v2; //var minus(op_type::minus, {v1, v2});
var multiply = v1 * v2;
var divide = v1 / v2;

我们可以在不改变表达式结构的情况下,通过改变某个变量的值,即可得到不同的计算结果。我们可以调用变量的 _eval 接口,来计算该变量当前的值。

var v1(1);
var v2(2);

var add = v1 + v2;

std::cout << add._eval() << std::endl;// 输出为3

MatrixXd m(1, 1);
m << 3;
v1.setValue(m);

std::cout << add._eval() << std::endl;// 输出为5

实例

下面我们将以更多的示例来展示变量类相关接口的使用。

#include "QPanda.h"
USING_QPANDA

int main()
{
    using namespace QPanda::Variational;

    var const_var(1);

    MatrixXd m1(2, 2);
    m1 << 1, 2, 3, 4;

    MatrixXd m2(2, 2);
    m2 << 5, 6, 7, 8;

    var var1(m1);
    var var2(m2);

    var sum = var1 + var2;
    var minus(op_type::minus, {var2, var1});
    var multiply = var1 * var2;

    MatrixXd dx = MatrixXd::Ones(2, 2);

    std::cout << "const_var: " << std::endl << const_var.getValue() << std::endl;
    std::cout << "var1: " << std::endl << var1.getValue() << std::endl;
    std::cout << "var2: " << std::endl << var2.getValue() << std::endl;
    std::cout << "sum: "  << std::endl << sum._eval() << std::endl;
    std::cout << "    op_type: " << int(sum.getOp()) << std::endl;
    std::cout << "    NumOpArgs: " << int(sum.getNumOpArgs()) << std::endl;
    std::cout << "minus: "  << std::endl << minus._eval() << std::endl;
    std::cout << "    op_type: " << int(minus.getOp()) << std::endl;
    std::cout << "    NumOpArgs: " << int(minus.getNumOpArgs()) << std::endl;
    std::cout << "multiply: "  << std::endl << multiply._eval() << std::endl;
    std::cout << "    op_type: " << int(multiply.getOp()) << std::endl;
    std::cout << "    NumOpArgs: " << int(multiply.getNumOpArgs()) << std::endl;
    std::cout << "Derivative multipy to var1:" <<std::endl<< multiply._back_single(dx, 0)<<std::endl;
    std::cout << "Derivative multipy to var2:" <<std::endl<< multiply._back_single(dx, 1)<<std::endl;


    MatrixXd m3(2, 2);
    m3 << 4, 3, 2, 1;
    var1.setValue(m3);

    std::cout << "sum: "  << std::endl << sum._eval() << std::endl;
    std::cout << "minus: "  << std::endl << minus._eval() << std::endl;
    std::cout << "multiply: "  << std::endl << multiply._eval() << std::endl;
    std::cout << "matrix_var1 UseCount: " << var1.getUseCount() << std::endl;

    return 0;
}
_images/VarExample.png