在Rx中实现滑动窗口的问题

本文关键字：窗口 问题 Rx 实现 | 更新日期: 2023-09-27 18:02:42

我为响应式扩展创建了一个SlidingWindow操作符，因为我想轻松地监控滚动平均等内容。举个简单的例子，我想订阅鼠标事件，但是每次有一个事件时，我都想接收最后三个事件(而不是等待每三个事件接收最后三个事件)。这就是为什么我发现的窗口重载似乎不能给我提供我需要的东西。

这就是我想出来的。考虑到它频繁的List操作，我担心它可能不是性能最好的解决方案:

public static IObservable<List<T>> SlidingWindow<T>(this IObservable<T> seq, int length)
{
    var seed = new List<T>();
    Func<List<T>, T, List<T>> accumulator = (list, arg2) =>
    {
        list.Add(arg2);
        if (list.Count > length)
            list.RemoveRange(0, (list.Count - length));
        return list;
    };
    return seq.Scan(seed, accumulator)
                .Where(list => list.Count == length);
}

可以这样调用:

var rollingSequence = Observable.Range(1, 5).SlidingWindow().ToEnumerable();

然而，令我非常惊讶的是，非但没有收到预期的结果

1,2,3
2,3,4
3,4,5

我收到结果

2,3,4
3,4,5
3,4,5

任何见解将不胜感激!

在Rx中实现滑动窗口的问题

使用您的原始测试，为count设置参数3，这将给出所需的结果:

public static IObservable<IList<T>> SlidingWindow<T>(
    this IObservable<T> source, int count)
{
    return source.Buffer(count, 1)
                 .Where(list => list.Count == count);
}

这样的测试:

var source = Observable.Range(1, 5);
var query = source.SlidingWindow(3);
using (query.Subscribe(i => Console.WriteLine(string.Join(",", i))))
{
}
输出:

1,2,3
2,3,4
3,4,5

只有source.Window(count, 1) -或source.Buffer(count, 1)它是一个"count"项的窗口/缓冲区，每滑动一个

这里的滑动窗口实现并不足以满足我对滑动窗口的想法。最接近的是使用Buffer(N, 1)，但这是一个问题，因为它在发出第一个结果之前等待前N个项目，然后滑动到序列的末尾。我希望一次最多发出N个元素

我最终得到了这样的实现:

public static IObservable<IList<T>> SlidingWindow<T>(this IObservable<T> obs, int windowSize) =>
    Observable.Create<IList<T>>(observer =>
    {
        var buffer = new CircularBuffer<T>(windowSize);
        return obs.Subscribe(
            value =>
            {
                buffer.Add(value);
                observer.OnNext(buffer.ToList());
            },
            ex => observer.OnError(ex),
            () => observer.OnCompleted()
        );
    });

我最初使用队列作为缓冲区，但想使用一些更轻量级的东西。

public class CircularBuffer<T> : IReadOnlyList<T>
{
    private readonly T[] buffer;
    private int offset;
    private int count;
    public CircularBuffer(int bufferSize) => this.buffer = new T[bufferSize];
    public int Capacity => buffer.Length;
    public int Count => count;
    public T this[int index] => index < 0 || index >= count
        ? throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(index))
        : buffer[(offset + index) % buffer.Length];
    public void Add(T value)
    {
        buffer[(offset + count) % buffer.Length] = value;
        if (count < buffer.Length) count++;
        else offset = (offset + 1) % buffer.Length;
    }
    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        for (var i = 0; i < count; i++)
            yield return buffer[(offset + i) % buffer.Length];
    }
    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator();
}

它将产生Observable.Range(0, 10).SlidingWindow(3)的序列:

 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
[0]
[0,1]
[0,1,2]
  [1,2,3]
    [2,3,4]
      [3,4,5]
        [4,5,6]
          [5,6,7]
            [6,7,8]
              [7,8,9]

试试这个-我必须坐下来考虑一下它的相对性能，但它是至少可能一样好，而且更容易阅读:

public static IObservable<IList<T>> SlidingWindow<T>(
       this IObservable<T> src, 
       int windowSize)
{
    var feed = src.Publish().RefCount();    
    // (skip 0) + (skip 1) + (skip 2) + ... + (skip nth) => return as list  
    return Observable.Zip(
       Enumerable.Range(0, windowSize)
           .Select(skip => feed.Skip(skip))
           .ToArray());
}

测试平台:

var source = Observable.Range(0, 10);
var query = source.SlidingWindow(3);
using(query.Subscribe(Console.WriteLine))
{               
    Console.ReadLine();
}
输出:

ListOf(0,1,2)
ListOf(1,2,3)
ListOf(2,3,4)
ListOf(3,4,5)
ListOf(4,5,6)
...
编辑:作为题外话，我发现自己强迫.Publish().RefCount()自从被烧伤一次没有这样做…我不认为这里有严格的要求。

EDIT for yzorg:

如果您像这样扩展方法，您将更清楚地看到运行时的行为:

public static IObservable<IList<T>> SlidingWindow<T>(
    this IObservable<T> src, 
    int windowSize)
{
    var feed = src.Publish().RefCount();    
    // (skip 0) + (skip 1) + (skip 2) + ... + (skip nth) => return as list  
    return Observable.Zip(
    Enumerable.Range(0, windowSize)
        .Select(skip => 
        {
            Console.WriteLine("Skipping {0} els", skip);
            return feed.Skip(skip);
        })
        .ToArray());
}
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