向量加减法

常用向量:

2D向量 v = < x , y >

3D向量 v = < x , y , z >

4D向量 v = < x , y , z , w > (也称作齐次坐标)


向量加减法,各维度都是类似的。


向量加法:

向量加法的和就是以两个向量的边作为平行四边形长边的对角线表示

公式:u + v = < u.x , u.y  > + < v.x , v.y > = < u.x + v.x , u.y + v.y >

向量减法:

向量减法的差是由减向量指向被减向量得到的新向量

公式:u - v = < u.x , u.y  > - < v.x , v.y > = < u.x - v.x , u.y - v.y >

减法可以用于方向计算,如:世界坐标用有两点 A,B 。从B - A 会的到由A点前往B点的方向向量

减法可以判断量物体之前的距离,同上得到向量后,取向量模即是两点之间的距离


向量加减法运用:

如图,角色在场景坐标中u为位置,玩家点击地面坐标v的位置,或者v处有怪物

为了让玩家能够自动前往v 处,首先我们要确定移动方向,即箭头所示方向

公式 dir = ( u - v ).Normalized

Normalized 单位化后得到的向量只有方向,大小是固定的

然后我们在游戏运行的每一帧执行表达式:u ' = u + dir * time 

角色就会慢慢朝着v处移动


<think>好的,用户的问题是关于如何在PostgreSQL中实现向量的加减运算。首先,我需要理解用户的具体需求。向量运算通常在数学和数据处理中很常见,用户可能需要在数据库层面直接处理这些运算,而不是在应用层,这样可能更高效。 接下来,我需要回忆PostgreSQL的相关功能。PostgreSQL支持数组类型,可以存储一维数组,这可以用来表示向量。然后,用户需要加减法,可能需要自定义函数来实现。我之前了解过PostgreSQL允许用户创建自定义函数,使用PL/pgSQL或者其他语言,比如Python。 现在,检查用户提供的引用内容。引用[1]提到向量的运算包括加法、减法、数乘和内积等,这说明用户的基础概念是正确的。引用[2]提到PostgreSQL的JIT实现,但可能和当前问题关联不大,不过说明用户可能在关注性能优化,但暂时可以忽略这部分。引用[4]中的矩阵分解可能和向量运算有关联,但用户的问题集中在加减法,所以暂时不需要深入矩阵分解。 接下来,我需要考虑如何在PostgreSQL中实现向量加减法。首先,向量在PostgreSQL中可以用数组表示,比如integer[]或float[]。然后,加减法的实现需要确保两个向量维度相同,对应元素相加或相减。 可能需要创建自定义函数。例如,创建一个函数,接受两个数组参数,检查它们的长度是否一致,然后逐个元素相加。同样的方法适用于减法。此外,还需要处理可能的异常情况,比如数组长度不一致,或者元素类型不匹配。 另外,用户可能希望这些函数能够处理不同的数值类型,比如整数和浮点数。可能需要使用泛型类型,或者明确指定类型。例如,使用float8[]来支持浮点运算。 然后,考虑示例代码。例如,定义vector_add和vector_subtract函数,使用SQL或PL/pgSQL编写。例如,使用unnest函数将数组展开,逐个处理元素,然后重新聚合为数组。 还需要测试这些函数,比如给出示例向量,调用函数并验证结果是否正确。例如,SELECT vector_add(ARRAY[1,2,3], ARRAY[4,5,6])应该返回[5,7,9]。 此外,用户可能关心性能问题,尤其是在处理大型向量时。可以建议使用C语言扩展来编写更高效的函数,但这可能对一般用户来说复杂,所以基础方案是使用内置的数组函数和PL/pgSQL。 最后,生成相关问题,可能涉及其他向量运算,如内积、数乘,或者性能优化方法,以及实际应用场景。</think>在 PostgreSQL 中实现向量加减运算,可以通过以下步骤完成: ### 1. 使用数组类型存储向量 PostgreSQL 的数组类型(如 `float8[]`)可直接表示向量,例如: ```sql CREATE TABLE vectors (id SERIAL PRIMARY KEY, vec float8[]); INSERT INTO vectors (vec) VALUES ('{1,2,3}'), ('{4,5,6}'); ``` ### 2. 自定义向量运算函数 #### 向量加法函数 ```sql CREATE OR REPLACE FUNCTION vector_add(a float8[], b float8[]) RETURNS float8[] AS $$ BEGIN IF array_length(a,1) <> array_length(b,1) THEN RAISE EXCEPTION '向量维度不匹配'; END IF; RETURN ( SELECT ARRAY_AGG(a_elem + b_elem ORDER BY idx) FROM unnest(a, b) WITH ORDINALITY AS elem(a_elem, b_elem, idx) ); END; $$ LANGUAGE plpgsql IMMUTABLE; ``` #### 向量减法函数 ```sql CREATE OR REPLACE FUNCTION vector_subtract(a float8[], b float8[]) RETURNS float8[] AS $$ BEGIN IF array_length(a,1) <> array_length(b,1) THEN RAISE EXCEPTION '向量维度不匹配'; END IF; RETURN ( SELECT ARRAY_AGG(a_elem - b_elem ORDER BY idx) FROM unnest(a, b) WITH ORDINALITY AS elem(a_elem, b_elem, idx) ); END; $$ LANGUAGE plpgsql IMMUTABLE; ``` ### 3. 函数使用示例 ```sql -- 向量加法 SELECT vector_add('{1,2,3}', '{4,5,6}'); -- 返回 {5,7,9} -- 向量减法 SELECT vector_subtract('{5,7,9}', '{1,2,3}'); -- 返回 {4,5,6} -- 结合表数据使用 SELECT v1.vec, v2.vec, vector_add(v1.vec, v2.vec) FROM vectors v1, vectors v2; ``` ### 4. 实现原理说明 - `unnest()` 函数将数组展开为多行记录,配合 `WITH ORDINALITY` 保留元素原始位置 - `ARRAY_AGG()` 聚合函数将计算结果重新组合为数组 - 维度检查确保运算合法性 - 支持任意维度的浮点向量运算[^1] ### 5. 性能优化建议 - 使用 PL/pgSQL 函数可获得更好的性能 - 对固定维度向量可创建专用运算符 - 大数据量场景建议使用 PostgreSQL 的 JIT 编译特性加速计算[^2]
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