項目要進行比較多的矩陣操作,特別是二維矩陣。剛開始做實驗時,使用了動態二維數組,於是寫了一堆Matrix函數,作矩陣的乘除加減求逆求行列式。實驗做完了,開始做代碼優化,發現Matrix.h文件里適用性太低,而且動態二維數組的空間分配與釋放也影響效率,於是尋找其他解決方案。
首先考慮的是與Matlab混合編程,折騰了半天把Matlab環境與VS2010環境之后,發現Matlab編譯出來的函數使用起來也比較麻煩,要把數組轉化成該函數適用的類型后才能使用這些函數。我的二維數組也不是上千萬維的,估計這個轉化的功夫就犧牲了一部分效率了。(如果誰有混合編程的心得,求幫忙,囧。。。)
接着想到使用一維數組的方法,或者把一維數組封裝在一個類里邊。想着又要寫一堆矩陣操作函數頭就大,索性谷歌了一下矩陣處理庫,除了自己之前知道的OpenCV庫(之前由於轉化cvarr麻煩,於是放棄),還有Eigen, Armadillo。
http://blog.csdn.net/houston11235/article/details/8501135該博客對這三個庫的效率做了一個簡單的評測,OpenCV庫的矩陣操作效率是最低的,還好我沒使用。Eigen速度最快,與自己定義數組的操作效率相當(- -,才相當嗎?我本來還想找個更快的呢)。於是選擇使用Eigen。
進入正題。
安裝:
http://eigen.tuxfamily.org/index.php?title=Main_Page這里是官網,直接把包下載下來,不大,也就幾M,我是直接放在自己項目文件夾(考慮項目封裝時,這樣比較方便),放在VS2010 <INCLUDE>文件夾。
簡單使用:
看了一下官方文檔,Eigen庫除了能實現各種矩陣操作外,貌似還提供《數學分析》中的各種矩陣操作(包括L矩陣U矩陣)。目前我使用到的還是簡單的矩陣操作,如加減乘除,求行列式,轉置,逆,這些基本操作只要:
#include "Eigen/Eigen" using namespace Eigen;就能實現,別忘了名空間Eigen。
包含的類型:
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
|
對應關系:
Matrix | 二維矩陣 |
Vector | 列向量 |
RowVector | 行向量 |
X | 動態 |
固定數字n | 靜態,4>=n>=1 |
i | int |
f | float |
d | double |
Arrays類型的話也跟Matrices差不多。
基本操作,定義,初始化,矩陣操作:
#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() { /* 定義,定義時默認沒有初始化,必須自己初始化 */ MatrixXf m1(3,4); //動態矩陣,建立3行4列。 MatrixXf m2(4,3); //4行3列,依此類推。 MatrixXf m3(3,3); Vector3f v1; //若是靜態數組,則不用指定行或者列 /* 初始化 */ m1 = MatrixXf::Zero(3,4); //用0矩陣初始化,要指定行列數 m2 = MatrixXf::Zero(4,3); m3 = MatrixXf::Identity(3,3); //用單位矩陣初始化 v1 = Vector3f::Zero(); //同理,若是靜態的,不用指定行列數 m1 << 1,0,0,1, //也可以以這種方式初始化 1,5,0,1, 0,0,9,1; m2 << 1,0,0, 0,4,0, 0,0,7, 1,1,1; /* 元素的訪問 */ v1[1] = 1; m3(2,2) = 7; cout<<"v1:\n"<<v1<<endl; cout<<"m3:\n"<<m3<<endl; /* 復制操作 */ VectorXf v2=v1; //復制后,行數與列數和右邊的v1相等,matrix也是一樣, //也可以通過這種方式重置動態數組的行數與列數 cout<<"v2:\n"<<v2<<endl; /* 矩陣操作,可以實現 + - * / 操作,同樣可以實現連續操作(但是維數必須符合情況), 如m1,m2,m3維數相同,則可以m1 = m2 + m3 + m1; */ m3 = m1 * m2; v2 += v1; cout<<"m3:\n"<<m3<<endl; cout<<"v2:\n"<<v2<<endl; //m3 = m3.transpose(); 這句出現錯誤,估計不能給自己賦值 cout<<"m3轉置:\n"<<m3.transpose()<<endl; cout<<"m3行列式:\n"<<m3.determinant()<<endl; m3 = m3.reverse(); cout<<"m3求逆:\n"<<m3<<endl; system("pause"); return 0; }
輸出:
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轉置: 2 2 1 1 21 1 1 1 64 m3行列式: 2540 m3求逆: 64 1 1 1 21 1 1 1 64
基本的操作就是以上這些,有了這個庫,以后就不用做重復工作撩!