# NodeCalcTest

**Repository Path**: hailoong/node-calc-test

## Basic Information

- **Project Name**: NodeCalcTest
- **Description**: node.js 高性能原生计算插件测试
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MIT
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-11-21
- **Last Updated**: 2025-11-21

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Node.js 高性能原生计算插件

这是一个基于 Node.js 的原生 C++ 插件，提供高性能的数学计算功能，包括矩阵运算和微积分计算。

## 功能特性

### 基础计算功能
- ✅ 数组求和 (`calculateSum`)
- ✅ 数组乘积 (`calculateProduct`)
- ✅ 阶乘计算 (`calculateFactorial`)
- ✅ JSON 对象字段差值计算 (`calculateDelta`)

### 高性能计算功能
- ✅ **矩阵乘法** (`matrixMultiply`) - 优化的缓存友好算法
- ✅ **矩阵转置** (`matrixTranspose`) - 高效转置运算
- ✅ **矩阵求逆** (`matrixInverse`) - 支持 2×2 和 3×3 矩阵
- ✅ **数值积分** (`numericalIntegration`) - 辛普森法则
- ✅ **数值微分** (`numericalDerivative`) - 中心差分法

## 性能优化

- **编译优化**: 使用 `-O3`、`-march=native`、`-ffast-math` 等优化标志
- **算法优化**: 缓存友好的矩阵乘法实现
- **内存优化**: 高效的内存管理和数据结构设计
- **SIMD 支持**: 启用现代 CPU 的向量指令集

## 快速开始

### 1. 安装依赖
```bash
npm install
npm run install-deps  # 安装第三方依赖
```

### 2. 编译插件
```bash
npm run build         # 开发构建
npm run build:release # 发布构建（优化）
```

### 3. 运行测试
```bash
npm test              # 基础功能测试
npm run test:advanced # 高级功能测试
npm run benchmark     # 性能基准测试
```

## 使用示例

### 矩阵运算
```javascript
const { matrixMultiply, matrixTranspose, matrixInverse } = require('./build/Release/addon.node');

// 矩阵乘法
const A = [[1, 2], [3, 4]];
const B = [[5, 6], [7, 8]];
const C = matrixMultiply(A, B);
console.log(C); // [[19, 22], [43, 50]]

// 矩阵转置
const D = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]];
const Dt = matrixTranspose(D);
console.log(Dt); // [[1, 4], [2, 5], [3, 6]]

// 矩阵求逆
const E = [[4, 7], [2, 6]];
const E_inv = matrixInverse(E);
console.log(E_inv); // [[0.6, -0.7], [-0.2, 0.4]]
```

### 微积分计算
```javascript
const { numericalIntegration, numericalDerivative } = require('./build/Release/addon.node');

// 数值积分：计算 sin(x) 在 [0, π] 上的积分
const sinValues = [];
const n = 101;
for (let i = 0; i < n; i++) {
    const x = (i * Math.PI) / (n - 1);
    sinValues.push(Math.sin(x));
}
const integral = numericalIntegration(sinValues, 0, Math.PI);
console.log(integral); // ≈ 2.0000

// 数值微分：计算 sin(x) 在 x=0 处的导数
const sinFunc = [];
const h = 0.01;
const center = 50;
for (let i = 0; i < 101; i++) {
    const x = (i - center) * h;
    sinFunc.push(Math.sin(x));
}
const derivative = numericalDerivative(sinFunc, center, h);
console.log(derivative); // ≈ 1.0000 (cos(0))
```

## 性能基准

运行性能测试：
```bash
npm run benchmark
```

典型性能指标（取决于硬件）：
- 100×100 矩阵乘法：< 50ms
- 10001 个点的数值积分：< 1ms
- 10001 个点的数值微分：< 1ms

## 错误处理

所有函数都包含完整的参数验证和错误处理：

```javascript
try {
    matrixMultiply([[1, 2]], [[3, 4, 5]]); // 维度不匹配
} catch (e) {
    console.log('错误:', e.message); // "矩阵维度不匹配"
}

try {
    matrixInverse([[1, 2], [2, 4]]); // 奇异矩阵
} catch (e) {
    console.log('错误:', e.message); // "矩阵不可逆"
}
```

## 系统要求

- Node.js ≥ 14.0.0
- Python ≥ 3.6（用于 node-gyp）
- C++ 编译器（GCC ≥ 7.0 或 Clang ≥ 5.0 或 MSVC ≥ 2017）
- 支持 C++11 的现代编译器

## 支持的矩阵运算

### 矩阵乘法
- 支持任意维度的矩阵乘法
- 优化的缓存友好算法
- 自动维度验证

### 矩阵转置
- 高效的转置算法
- 支持任意维度矩阵

### 矩阵求逆
- 支持 2×2 和 3×3 矩阵
- 使用伴随矩阵法
- 自动奇异矩阵检测

## 支持的微积分运算

### 数值积分
- 辛普森法则
- 需要奇数个点
- 高精度数值计算

### 数值微分
- 中心差分法
- 二阶精度
- 边界条件处理

## 编译选项

插件使用以下优化标志编译：
- `-O3`: 最高级别优化
- `-march=native`: 针对本地 CPU 架构优化
- `-ffast-math`: 浮点运算优化
- `-funroll-loops`: 循环展开优化

## 贡献

欢迎提交 Issue 和 Pull Request 来改进这个插件。

## 许可证

ISC License