C++矩阵处理库

Wesley13
• 阅读 554

项目要进行比较多的矩阵操作,特别是二维矩阵。刚开始做实验时,使用了动态二维数组,于是写了一堆Matrix函数,作矩阵的乘除加减求逆求行列式。实验做完了,开始做代码优化,发现Matrix.h文件里适用性太低,而且动态二维数组的空间分配与释放也影响效率,于是寻找其他解决方案。

首先考虑的是与Matlab混合编程,折腾了半天把Matlab环境与VS2010环境之后,发现Matlab编译出来的函数使用起来也比较麻烦,要把数组转化成该函数适用的类型后才能使用这些函数。我的二维数组也不是上千万维的,估计这个转化的功夫就牺牲了一部分效率了。(如果谁有混合编程的心得,求帮忙,囧。。。)

接着想到使用一维数组的方法,或者把一维数组封装在一个类里边。想着又要写一堆矩阵操作函数头就大,索性谷歌了一下矩阵处理库,除了自己之前知道的OpenCV库(之前由于转化cvarr麻烦,于是放弃),还有Eigen, Armadillo。

http://blog.csdn.net/houston11235/article/details/8501135该博客对这三个库的效率做了一个简单的评测,OpenCV库的矩阵操作效率是最低的,还好我没使用。Eigen速度最快,与自己定义数组的操作效率相当(- -,才相当吗?我本来还想找个更快的呢)。于是选择使用Eigen。

进入正题。

安装:

http://eigen.tuxfamily.org/index.php?title=Main_Page这里是官网,直接把包下载下来,不大,也就几M,我是直接放在自己项目文件夹(考虑项目封装时,这样比较方便),放在VS2010 文件夹。

简单使用:

看了一下官方文档,Eigen库除了能实现各种矩阵操作外,貌似还提供《数学分析》中的各种矩阵操作(包括L矩阵U矩阵)。目前我使用到的还是简单的矩阵操作,如加减乘除,求行列式,转置,逆,这些基本操作只要:

#include "Eigen/Eigen"  
using namespace Eigen;

就能实现,别忘了名空间Eigen。

包含的类型:

Matrices

Arrays

Matrix<float,Dynamic,Dynamic> <=>  MatrixXf

Matrix<double,Dynamic,1> <=>  VectorXd

Matrix<int,1,Dynamic> <=>  RowVectorXi

Matrix<float,3,3> <=>  Matrix3f

Matrix<float,4,1> <=>  Vector4f

Array<float,Dynamic,Dynamic> <=> ArrayXXf

Array<double,Dynamic,1> <=> ArrayXd

Array<int,1,Dynamic> <=> RowArrayXi

Array<float,3,3> <=> Array33f

Array<float,4,1> <=> Array4f

  如上表,主要包括两种类型,Matrices与Arryays,接着是这两种类型的派生类型。现在我用到的是Matrices(我不明白这两种类型在效率间有什么差距,囧。。。),其中Matrix代表二维矩阵,Vector代表列向量RowVector代表行向量。如果后面跟着X,则代表是动态的数组,运行时可以根据需求改变,如果是数字,则代表是静态的(根据实验,最多能建立4维的静态矩阵或者数组,- -,为嘛不是6维,实验正好需要)。i代表int类型,f代表float类型,d代表double。

对应关系:

Matrix

二维矩阵

Vector

列向量

RowVector

行向量

X

动态

固定数字n

静态,4>=n>=1

i

int

f

float

d

double

Arrays类型的话也跟Matrices差不多。

基本操作,定义,初始化,矩阵操作:

#include <iostream>  
#include "Eigen/Eigen"  
using namespace std;  
using namespace Eigen;  
  
void foo(MatrixXf& m)  
{  
    Matrix3f m2=Matrix3f::Zero(3,3);  
    m2(0,0)=1;  
    m=m2;  
}  
int main()  
{  
    /* 定义,定义时默认没有初始化,必须自己初始化 */  
    MatrixXf m1(3,4);   //动态矩阵,建立3行4列。  
    MatrixXf m2(4,3);   //4行3列,依此类推。  
    MatrixXf m3(3,3);  
    Vector3f v1;        //若是静态数组,则不用指定行或者列  
    /* 初始化 */  
    m1 = MatrixXf::Zero(3,4);       //用0矩阵初始化,要指定行列数  
    m2 = MatrixXf::Zero(4,3);  
    m3 = MatrixXf::Identity(3,3);   //用单位矩阵初始化  
    v1 = Vector3f::Zero();          //同理,若是静态的,不用指定行列数  
  
    m1 << 1,0,0,1,        //也可以以这种方式初始化  
        1,5,0,1,  
        0,0,9,1;  
    m2 << 1,0,0,  
        0,4,0,  
        0,0,7,  
        1,1,1;  
      
    /* 元素的访问 */  
    v1[1] = 1;  
    m3(2,2) = 7;  
    cout<<"v1:\n"<<v1<<endl;  
    cout<<"m3:\n"<<m3<<endl;  
    /* 复制操作 */  
    VectorXf v2=v1;             //复制后,行数与列数和右边的v1相等,matrix也是一样,  
                                //也可以通过这种方式重置动态数组的行数与列数  
    cout<<"v2:\n"<<v2<<endl;  
  
    /* 矩阵操作,可以实现 + - * / 操作,同样可以实现连续操作(但是维数必须符合情况), 
    如m1,m2,m3维数相同,则可以m1 = m2 + m3 + m1; */  
    m3 = m1 * m2;  
    v2 += v1;  
    cout<<"m3:\n"<<m3<<endl;  
    cout<<"v2:\n"<<v2<<endl;  
    //m3 = m3.transpose();  这句出现错误,估计不能给自己赋值  
    cout<<"m3转置:\n"<<m3.transpose()<<endl;  
    cout<<"m3行列式:\n"<<m3.determinant()<<endl;  
    m3 = m3.inverse();  
    cout<<"m3求逆:\n"<<m3<<endl;  
  
    system("pause");  
  
    return 0;  
}

输出:

v1:  
0  
1  
0  
m3:  
1 0 0  
0 1 0  
0 0 7  
v2:  
0  
1  
0  
m3:  
 2  1  1  
 2 21  1  
 1  1 64  
v2:  
0  
2  
0  
m3转置:  
 2  2  1  
 1 21  1  
 1  1 64  
m3行列式:  
2540  
m3求逆:  
   0.0156401 -0.000733676 -0.000232913  
-0.000733676    0.0476889 -0.000733676  
-0.000232913 -0.000733676    0.0156401

基本的操作就是以上这些!

点赞
收藏
评论区
推荐文章
blmius blmius
2年前
MySQL:[Err] 1292 - Incorrect datetime value: ‘0000-00-00 00:00:00‘ for column ‘CREATE_TIME‘ at row 1
文章目录问题用navicat导入数据时,报错:原因这是因为当前的MySQL不支持datetime为0的情况。解决修改sql\mode:sql\mode:SQLMode定义了MySQL应支持的SQL语法、数据校验等,这样可以更容易地在不同的环境中使用MySQL。全局s
Jacquelyn38 Jacquelyn38
2年前
2020年前端实用代码段,为你的工作保驾护航
有空的时候,自己总结了几个代码段,在开发中也经常使用,谢谢。1、使用解构获取json数据let jsonData  id: 1,status: "OK",data: 'a', 'b';let  id, status, data: number   jsonData;console.log(id, status, number )
皕杰报表之UUID
​在我们用皕杰报表工具设计填报报表时,如何在新增行里自动增加id呢?能新增整数排序id吗?目前可以在新增行里自动增加id,但只能用uuid函数增加UUID编码,不能新增整数排序id。uuid函数说明:获取一个UUID,可以在填报表中用来创建数据ID语法:uuid()或uuid(sep)参数说明:sep布尔值,生成的uuid中是否包含分隔符'',缺省为
Stella981 Stella981
2年前
Opencv中Mat矩阵相乘——点乘、dot、mul运算详解
Opencv中Mat矩阵相乘——点乘、dot、mul运算详解2016年09月02日00:00:36 \牧野(https://www.oschina.net/action/GoToLink?urlhttps%3A%2F%2Fme.csdn.net%2Fdcrmg) 阅读数:59593
Stella981 Stella981
2年前
KVM调整cpu和内存
一.修改kvm虚拟机的配置1、virsheditcentos7找到“memory”和“vcpu”标签,将<namecentos7</name<uuid2220a6d1a36a4fbb8523e078b3dfe795</uuid
Easter79 Easter79
2年前
Twitter的分布式自增ID算法snowflake (Java版)
概述分布式系统中,有一些需要使用全局唯一ID的场景,这种时候为了防止ID冲突可以使用36位的UUID,但是UUID有一些缺点,首先他相对比较长,另外UUID一般是无序的。有些时候我们希望能使用一种简单一些的ID,并且希望ID能够按照时间有序生成。而twitter的snowflake解决了这种需求,最初Twitter把存储系统从MySQL迁移
Wesley13 Wesley13
2年前
ARM内核矩阵计算教程(STM32)
我们在嵌入式上跑矩阵运算时候,会遇到这样一个问题。假设将矩阵设置成N\N维的二维数组后,我们想求两个矩阵相乘,那就需要按照矩阵计算规则编写矩阵相乘函数,这样的话4\4矩阵得编一个,5\5矩阵又得编一个,要求逆还得编一个,求行列式还得编。自己写的函数代码效率容易低,将导致本来要跑在单片机上的算法,难达到想象计算速度。这篇教程将教会你如何使用a
Wesley13 Wesley13
2年前
00:Java简单了解
浅谈Java之概述Java是SUN(StanfordUniversityNetwork),斯坦福大学网络公司)1995年推出的一门高级编程语言。Java是一种面向Internet的编程语言。随着Java技术在web方面的不断成熟,已经成为Web应用程序的首选开发语言。Java是简单易学,完全面向对象,安全可靠,与平台无关的编程语言。
Wesley13 Wesley13
2年前
MySQL部分从库上面因为大量的临时表tmp_table造成慢查询
背景描述Time:20190124T00:08:14.70572408:00User@Host:@Id:Schema:sentrymetaLast_errno:0Killed:0Query_time:0.315758Lock_
Python进阶者 Python进阶者
4个月前
Excel中这日期老是出来00:00:00,怎么用Pandas把这个去除
大家好,我是皮皮。一、前言前几天在Python白银交流群【上海新年人】问了一个Pandas数据筛选的问题。问题如下:这日期老是出来00:00:00,怎么把这个去除。二、实现过程后来【论草莓如何成为冻干莓】给了一个思路和代码如下:pd.toexcel之前把这