クイックリファレンス: 変数と式

使用されるデータ型 qbpp::Expr

• coeff_t: オブジェクトの係数
  に使用される整数データ型 qbpp::Term オブジェクトの
  係数に使用される整数データ型。 デフォルトの型は int32_tです。 この
  型を変更するには、 COEFF_TYPE マクロをコンパイル時に定義します。例：

  -DCOEFF_TYPE=int16_t
  

• energy_t: オブジェクトのエネルギー値を計算するために使用される整数データ型
  。 qbpp::Expr オブジェクトのエネルギー値を計算するために使用される整数データ型、
  および qbpp::Exprの整数定数項にも使用される。
  デフォルトの型は int64_tです。 この
  型を変更するには、コンパイル時に ENERGY_TYPE コンパイル時にマクロを定義します。例:

  -DENERGY_TYPE=int32_t
  

  のビット幅は energy_t は、以下のビット幅以上であることが保証されます： coeff_t.

• vindex_t:
  として定義され uint32_t と定義され、各 qbpp::Var オブジェクトに固有の整数IDを格納するために使用されます
  。ほとんどの場合、このデータ型を変更する必要はありません。

利用可能な整数データ型

• 標準整数型 :
  int8_t, int16_t, int32_t, int64_t

• 多精度整数型 （Boost.Multiprecisionライブラリで実装）：
  qbpp::int128_t, qbpp::int256_t, qbpp::int612_t, qbpp::int1024_t, qbpp::cpp_int

• qbpp::cpp_int : 精度
  制限のない整数型。

警告: パフォーマンス
を最大化するため、QUBO++ は算術オーバーフローをチェックしません。
開発およびテスト時には、より広いビット幅を使用することを推奨します。 coeff_t および energy_tのビット幅を広く設定することを推奨します。 必要なビット
幅が不明な場合は、 qbpp::cpp_int を使用して正確性を確保し、 検証後に固定幅整数型に切り替えてください。

クラスオブジェクトの出力

QUBO++ のほとんどのクラスは << 演算子と std::ostreamデバッグに有用です。 例えば、QUBO++内のオブジェクト obj は以下のように出力できます std::cout 次のように出力できます:

std::cout << obj << std::endl;

これにより、 obj.str() または str(obj)を呼び出し、objのテキスト表現を含む std::stringを返します。 この設計により、デバッガーに依存せずに内部状態を簡単に確認できます。

変数クラス

• qbpp::Var: 一意の32ビット整数IDと変数名を表す文字列を保持するクラス。

注記
オブジェクト qbpp::Var オブジェクトは変数を記号的に表現します。特定のデータ
型は関連付けられていません。バイナリ、スピン、その他のタイプの変数を表現するために使用できます
。

変数作成関数

変数を作成するために以下の関数が提供されています:

• qbpp::var("name"):
  指定された名前の qbpp::Var オブジェクトを作成します "name".

• qbpp::var("name", s1): 基底
  名を持つ qbpp::Var オブジェクトの1次元配列（ベクトル）を作成します "name"を基底名とする オブジェクトの1次元配列（ベクトル）を作成します。
  各要素は name[i]で表されます。
  結果の型は qbpp::Vector<qbpp::Var>.

• qbpp::var("name", s1, s2): 基底
  名を持つ qbpp::Var オブジェクトの基底名を持つ "name"を持つオブジェクトの二次元配列（行列）を作成します。
  各要素は name[i][j]で表されます。
  結果の型は qbpp::Vector<qbpp::Vector<qbpp::Var>>.

• qbpp::var("name", s1, s2, ...): 基底
  名を持つ qbpp::Var オブジェクトの多次元配列を作成します。 "name"を持つオブジェクトの多次元配列を作成します。
  各要素は name[i][j]....
  結果の型はネストされた qbpp::Vector.

注記
もし "name" が省略された場合、番号付きの名前（例： "{0}", "{1}", … などの番号付き名前が作成順に自動的に割り当てられます。

qbpp::Var メンバ関数

インスタンスに対して qbpp::Var インスタンス xに対して、以下のメンバ関数が利用可能です:

• std::string x.str(): の名称
  を返します x.

• vindex_t x.index(): 一意の
  整数IDを返します x.

通常、QUBO++プログラムではこれらのメンバ関数を明示的に呼び出す必要はありません。

整数変数クラス

• qbpp::VarInt: 指定された範囲を持つ
  整数変数を表す qbpp::Expr 指定された範囲を持つ整数変数を表すクラス。

整数変数作成関数

整数変数を作成するために以下の関数が提供されます:

• qbpp::var_int("name"): 内部で使用される
  ヘルパーオブジェクトを返すのみで、 qbpp::VarInt それ自体では作成しません。
  整数変数を定義するには qbpp::VarIntを定義するには、以下に示すように <= 演算子を使用して範囲を指定する必要があります。

• l <= qbpp::var_int("name") <= u:
  ここで、 l と u は整数でなければならない。
  この式は qbpp::VarInt オブジェクトを作成します。 "name"という名前の
  オブジェクトを作成します。 内部的には、 qbpp::Expr 範囲内の全ての整数を表すオブジェクトを内部的に保持している。 [l, u]のすべての整数を表す オブジェクトを内部的に含む。
  内部的には、これによって qbpp::Var オブジェクトも作成します。

• l <= qbpp::var_int("name", s1) <= u: 1次元配列（ベクトル）を作成します
  。 qbpp::VarInt オブジェクトの1次元配列（ベクトル）を作成します。 "name"
  を持つオブジェクトの1次元配列（ベクトル）を作成します。 [l, u]を持つオブジェクトの1次元配列（ベクトル）を作成します。
  各要素は name[i]で表されます。
  結果の型は qbpp::Vector<qbpp::VarInt>となります。
  より高次元の qbpp::VarInt オブジェクトの多次元配列は qbpp::Var オブジェクトと同様の方法で作成できる。

整数変数メンバー関数

qbpp::VarInt 例えば xに対して、以下のメンバ関数が利用可能です:

• std::string x.name():
  返り値: x.

• std::string x.str() : 基底となる式の
  文字列表現を返します。

• energy_t x.min_val():
  最小値を返します l を返します x.

• energy_t x.max_val():
  最大値を返します u の x.

• const qbpp::Vector<qbpp::Var>& x.vars(): 整数変数を
  表現するために使用されるオブジェクトベクトルの qbpp::Var 整数変数を表すオブジェクトベクトルの const 参照を返します。

• const qbpp::Vector<energy_t>& x.coeffs() : 整数係数ベクトルの
  const 参照を返します。

次の式は、 x:

x.min_val() + qbpp::sum(x.coeffs() * x.vars())