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Eigen解线性方程组

Eigen解线性方程组

Eigen解线性⽅程组⼀. 矩阵分解:矩阵分解 (decomposition, factorization)是将矩阵拆解为数个矩阵的乘积,可分为三⾓分解、满秩分解、QR分解、Jordan分解和SVD(奇异值)分解等,常见的有三种:1)三⾓分解法 (Triangular Factorization),2)QR 分解法 (QR Factorization),3)奇异值分解法 (Singular Value Decompostion)。

1. LU三⾓分解:三⾓分解法是将原正⽅ (square) 矩阵分解成⼀个上三⾓形矩阵 或是排列(permuted) 的上三⾓形矩阵和⼀个下三⾓形矩阵,这样的分解法⼜称为LU分解法。

它的⽤途主要在简化⼀个⼤矩阵的⾏列式值的计算过程,求反矩阵,和求解联⽴⽅程组。

不过要注意这种分解法所得到的上下三⾓形矩阵并⾮唯⼀,还可找到数个不同的⼀对上下三⾓形矩阵,此两三⾓形矩阵相乘也会得到原矩阵。

MATLAB以lu函数来执⾏lu分解法,其语法为[L,U]=lu(A)。

2. QR分解:QR分解法是将矩阵分解成⼀个正规正交矩阵与上三⾓形矩阵,所以称为QR分解法,与此正规正交矩阵的通⽤符号Q有关。

MATLAB以qr函数来执⾏QR分解法,其语法为[Q,R]=qr(A)。

3. 奇异值分解:奇异值分解 (singular value decomposition,SVD) 是另⼀种正交矩阵分解法;SVD是最可靠的分解法,但是它⽐QR 分解法要花上近⼗倍的计算时间。

[U,S,V]=svd(A),其中U和V分别代表两个正交矩阵,⽽S代表⼀对⾓矩阵。

和QR分解法相同,原矩阵A不必为正⽅矩阵。

使⽤SVD分解法的⽤途是解最⼩平⽅误差法和数据压缩。

MATLAB以svd函数来执⾏svd分解法,其语法为[S,V,D]=svd(A)。

4. LLT分解:A=LL^TCholesky 分解是把⼀个对称正定的矩阵表⽰成⼀个下三⾓矩阵L和其转置的乘积的分解。

eigen特征值及特征向量

eigen特征值及特征向量

eigen特征值及特征向量(原创实用版)目录1.介绍特征值和特征向量的概念2.解释 Eigen 库的作用和应用范围3.演示如何使用 Eigen 库求解特征值和特征向量4.举例说明特征值和特征向量的应用5.总结 Eigen 库在求解特征值和特征向量方面的优势和局限性正文一、特征值和特征向量的概念特征值和特征向量是线性代数中一个重要的概念。

对于给定的矩阵,如果存在一个非零向量和一个标量,使得矩阵乘以该向量等于向量乘以标量,那么该向量称为特征向量,对应的标量称为特征值。

特征值和特征向量在很多实际问题中都有重要的应用,比如求解线性方程组、矩阵对角化、线性变换等。

二、Eigen 库的作用和应用范围Eigen 库是一个用于计算线性代数问题的 C++库,它的名字来源于德语中的“特征值”(Eigenvalue)一词。

Eigen 库提供了丰富的功能,包括计算矩阵的逆、行列式、特征值和特征向量等。

Eigen 库不仅可以用于求解线性代数问题,还可以用于解决图形学、信号处理、优化问题等领域的问题。

Eigen 库的优点在于它的高效性和易用性,它提供了简洁的 API 和优秀的性能。

三、如何使用 Eigen 库求解特征值和特征向量下面是一个使用 Eigen 库求解特征值和特征向量的示例:```cpp#include <iostream>#include <Eigen/Dense>int main() {Eigen::Matrix2d A = Eigen::Matrix2d::Random();Eigen::Matrix2d B = A;Eigen::Matrix2d C = Eigen::Matrix2d::Identity();Eigen::VectorXd eigenvalues;Eigen::MatrixXd eigenvectors;Eigen::eigensolver(A, B, C, eigenvalues, eigenvectors);std::cout << "Eigenvalues: " << eigenvalues.transpose() << std::endl;std::cout << "Eigenvectors: " << eigenvectors.transpose() << std::endl;return 0;}```在这个示例中,我们创建了一个随机的 2x2 矩阵 A,并将其复制到矩阵 B 中。

eigen 使用手册

eigen 使用手册

eigen 使用手册(最新版)目录1.Eigen 库简介2.Eigen 库的主要功能3.Eigen 库的使用方法4.Eigen 库的优点和局限性5.Eigen 库的未来发展正文1.Eigen 库简介Eigen 库是一个开源的 C++库,主要用于线性代数、矩阵计算、几何计算等领域。

Eigen 库的目标是提供高性能、易于使用的矩阵计算库,它广泛应用于各种科学计算、图像处理、机器学习等领域。

2.Eigen 库的主要功能Eigen 库的主要功能包括以下几个方面:(1)矩阵操作:Eigen 库提供了丰富的矩阵操作函数,包括矩阵加法、减法、乘法、转置、求逆、求秩等。

(2)线性代数:Eigen 库提供了线性代数相关的计算功能,包括向量操作、矩阵分解、特征值计算等。

(3)几何计算:Eigen 库提供了一些几何计算相关的函数,包括坐标转换、矩阵变换、点集操作等。

(4)数据结构:Eigen 库提供了一些数据结构,如矩阵、向量、点等,这些数据结构具有高效的内存布局和计算能力。

3.Eigen 库的使用方法使用 Eigen 库非常简单,只需包含相应的头文件即可。

例如,要使用 Eigen 库中的矩阵操作,只需在代码中包含"<unsupported/Tensor>"、"<unsupported/Cwise>"、"<unsupported/TensorIterator>"、"<unsupported/detail/Tensor>"、"<unsupported/core>"、"<unsupported/Cwise>"、"<unsupported/Tensor>"、"<unsupported/core>"、"<unsupported/TensorIterator>"、"<unsupported/detail/Tensor>"、"<unsupported/core>"等头文件。

Eigen介绍

Eigen介绍

矩阵的定义:Eigen中关于矩阵类的模板函数中,共有六个模板参数,常用的只有前三个。

其前三个参数分别表示矩阵元素的类型、行数和列数。

矩阵定义时可以使用Dynamic来表示矩阵的行列数为未知。

Eigen中无论是矩阵还是数组、向量,无论是静态矩阵还是动态矩阵都提供默认构造函数,也就是定义这些数据结构时都可以不用提供任何参数,其大小均由运行时来确定。

矩阵的构造函数中只提供行列数、元素类型的构造参数,而不提供元素值的构造,对于比较小的、固定长度的向量提供初始化元素的定义。

矩阵类型:Eigen中的矩阵类型一般都是用类似MatrixXXX来表示,可以根据该名字来判断其数据类型,比如”d”表示double类型,”f”表示float类型,”i”表示整数,”c”表示复数;Matrix2f,表示的是一个2*2维的,其每个元素都是fl oat类型。

数据存储:Matrix创建的矩阵默认是按列存储,Eigen在处理按列存储的矩阵时会更加高效。

如果想修改可以在创建矩阵的时候加入参数,如:Matrix<int,3, 4, ColMajor> Acolmajor;Matrix<int,3, 4, RowMajor> Arowmajor;动态矩阵和静态矩阵:动态矩阵是指其大小在运行时确定,静态矩阵是指其大小在编译时确定。

MatrixXd:表示任意大小的元素类型为double的矩阵变量,其大小只有在运行时被赋值之后才能知道。

Matrix3d:表示元素类型为double大小为3*3的矩阵变量,其大小在编译时就知道。

在Eigen中行优先的矩阵会在其名字中包含有row,否则就是列优先。

Eigen中的向量只是一个特殊的矩阵,其维度为1而已。

矩阵元素的访问:在矩阵的访问中,行索引总是作为第一个参数,Eigen中矩阵、数组、向量的下标都是从0开始。

矩阵元素的访问可以通过”()”操作符完成。

例如m(2, 3)既是获取矩阵m的第2行第3列元素。

稀疏矩阵PPT课件

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02
03
优化存储结构
并行计算
采用稀疏矩阵的压缩存储方式, 减少存储空间占用,提高数据访 问速度。
利用多核处理器和分布式计算资 源,实现并行计算,提高计算速 度。
线性系统求解优化
预处理技术
采用预处理技术,如共轭梯度法、双共轭梯度法 等,减少迭代次数和计算量。
迭代算法
选择适合的迭代算法,如雅可比迭代法、高斯-赛 德尔迭代法等,提高求解速度。
研究现状
随着大数据和计算技术的发展,稀疏矩阵在许多领域如机器学习、图像处理、数值计算 等得到了广泛应用。目前,稀疏矩阵的研究主要集中在算法优化、存储压缩和并行计算
等方面。
挑战
尽管取得了一些进展,但稀疏矩阵的研究仍面临诸多挑战。例如,如何更有效地压缩存 储稀疏矩阵以提高计算效率,如何设计更高效的算法处理大规模稀疏矩阵等问题仍需进
稀疏矩阵PPT课件
• 稀疏矩阵简介 • 稀疏矩阵的压缩方法 • 稀疏矩阵的运算优化 • 稀疏矩阵库介绍 • 稀疏矩阵应用案例 • 总结与展望
01
稀疏矩阵简介
定义与特性
定义
稀疏矩阵是一种矩阵,其中大部分元 素为零。
特性
稀疏矩阵具有稀疏性,即矩阵中非零 元素的数量远小于矩阵元素总数。
稀疏矩阵的应用场景
MATLAB中的稀疏矩阵处理
MATLAB是一个广泛使用的科学 计算软件,支持丰富的矩阵和向 量操作、数值计算和科学计算等
功能。
MATLAB提供了多种工具箱和函 数用于处理稀疏矩阵,如 spalloc、spdiags等。
MATLAB的语法简单易懂,易于 学习和使用,同时具有高效的性
能和可视化能力。
05
02
稀疏矩阵的压缩方法

eigen基本操作

eigen基本操作

eigen基本操作摘要:1.Eigen 库简介2.Eigen 库的基本操作3.实例:使用Eigen 库进行线性代数运算正文:1.Eigen 库简介Eigen 库是一个用于线性代数、矩阵计算和其他相关领域的C++库。

它提供了大量的矩阵操作和算法,并且以模板方式实现,可以适用于各种数据类型。

Eigen 库的目标是提供高性能、易于使用的库,使得C++开发者可以方便地进行线性代数运算和相关操作。

2.Eigen 库的基本操作Eigen 库提供了许多基本的操作,包括矩阵的加法、减法、乘法、转置、求逆、行列式计算等。

下面我们以一个简单的例子来介绍一下Eigen 库的基本操作。

假设我们有一个3x3 的矩阵A:```3x3 矩阵A:1 2 34 5 67 8 9```我们可以使用Eigen 库来进行以下基本操作:(1) 矩阵加法:```cppEigen::Matrix3d A = Eigen::Matrix3d::Random(); Eigen::Matrix3d B = Eigen::Matrix3d::Random(); Eigen::Matrix3d C = A + B;```(2) 矩阵减法:```cppEigen::Matrix3d A = Eigen::Matrix3d::Random(); Eigen::Matrix3d B = Eigen::Matrix3d::Random(); Eigen::Matrix3d C = A - B;```(3) 矩阵乘法:```cppEigen::Matrix3d A = Eigen::Matrix3d::Random(); Eigen::Matrix3d B = Eigen::Matrix3d::Random(); Eigen::Matrix3d C = A * B;```(4) 矩阵转置:```cppEigen::Matrix3d A = Eigen::Matrix3d::Random();Eigen::Matrix3d B = A.transpose();```(5) 矩阵求逆:```cppEigen::Matrix3d A = Eigen::Matrix3d::Random();Eigen::Matrix3d B = A.inverse();```(6) 行列式计算:```cppEigen::Matrix3d A = Eigen::Matrix3d::Random();double det = A.determinant();```3.实例:使用Eigen 库进行线性代数运算下面我们通过一个具体的实例来展示如何使用Eigen 库进行线性代数运算。

eigen 行向量

eigen 行向量

eigen 行向量(最新版)目录1.Eigen 简介2.Eigen 行向量的概念3.Eigen 行向量的操作4.Eigen 行向量的应用正文1.Eigen 简介Eigen 是一款高性能的 C++库,主要用于线性代数、矩阵计算和几何算法等领域。

Eigen 库提供了大量的模板类和函数,方便用户进行高效的矩阵计算、线性方程组求解等操作。

Eigen 库广泛应用于计算机视觉、图形学、控制系统等众多领域。

2.Eigen 行向量的概念Eigen 行向量是 Eigen 库中用于表示三维空间中的向量的数据结构。

Eigen 行向量是一个三维的列向量,其中每个元素表示该向量在相应坐标轴上的分量。

Eigen 行向量可以看作是一个包含三个浮点数的结构体,也可以看作是一个具有三个元素的一维数组。

3.Eigen 行向量的操作Eigen 行向量提供了许多实用的操作方法,包括向量加法、向量减法、向量数乘、向量点积、向量叉积等。

这些操作方法基于模板,可以处理不同类型的向量,例如浮点数向量、整数向量等。

Eigen 行向量的一些常用操作如下:- 向量加法:vector<double> a = {1, 2, 3}; vector<double> b ={4, 5, 6}; vector<double> c = a + b;- 向量减法:vector<double> a = {1, 2, 3}; vector<double> b = {4, 5, 6}; vector<double> c = a - b;- 向量数乘:vector<double> a = {1, 2, 3}; double b = 2; vector<double> c = b * a;- 向量点积:vector<double> a = {1, 2, 3}; vector<double> b = {4, 5, 6}; double c = a.dot(b);- 向量叉积:vector<double> a = {1, 2, 3}; vector<double> b = {4, 5, 6}; vector<double> c = a.cross(b);4.Eigen 行向量的应用Eigen 行向量广泛应用于计算机图形学、计算机视觉、物理仿真等领域。

第11章基因工程-PowerPoint演示文稿

第11章基因工程-PowerPoint演示文稿

(一) 质粒
◆质粒(plasmid)是细菌染色体外存在的一种 能够自我复制的双链闭合环状DNA分子,大 小1kb~200kb。
质粒常常带有一些特殊的基因,如致死基因,抗 抗生素的基因等等。 一般质粒都含有一个复制起始区,可独立复制。 质粒DNA复制与宿主之间的关系,可分为“严谨 型”和“松弛型”。“严谨型”质粒在每个细胞中 的拷贝数通常1~3个,而“松弛型” 通常在10个以 上,可高达200个拷贝。
◆通常是将cDNA库与核基因库配合使用, 以便既能得到基因的编码序列,又可得到基 因的调控序列。
2 筛选基因库
◆从基因库中筛选、分离基因,可据对待选 基因相关信息的了解程度,确定筛选方法和 条件。
◆常用方法是利用一段核苷酸序列(DNA, cDNA或寡核苷酸)作探针(probe),用放射性 同位素或非放射性同位素标记探针,也可用 抗体作探针,筛选基因库。性: 只切割双链DNA分子,不切单链DNA; 每种酶有其特定的核苷酸序列识别特异性; 需要镁离子激活等。
(一)限制性内切核酸酶
★限制酶可分为3类。
Ⅰ型酶:只有EcoB和EcoK两种,具有催化限制性 切割和修饰核苷酸2种功能。 Ⅱ型酶:在遗传工程中应用最广泛。① 有特异识别 和切割的序列部位,被切割的DNA分子形成单链的断 裂;② 断裂的部位通常不是直接相对的,结果所形 成的DNA片段常具有碱基互补的单链尾巴(粘性末 端),使其能够重新连接; ③ 内切酶的切割和修饰 功能由两个不同的酶催化所完成。 Ⅲ型酶具有特异的识别位点,这种识别位点是非对 称的。
粘粒载体
与噬菌体载体和质粒载体相比具有多个优点:
具有cos位点,能高效地转化大肠杆菌,能在大肠 杆菌中实现自身环化,并能在大肠杆菌中复制; 有像质粒一样的选择标记; cosmid载体比较小,但能插入较大的外源片段,可 克隆外源片段的长度在15~45 kb之间。

eigen基本操作

eigen基本操作

eigen基本操作
Eigen是一个C ++模板库,用于线性代数运算。

它提供了许多
基本操作,包括:
1. 创建矩阵和向量:
- MatrixXd:创建一个动态大小的矩阵,可以包含实数。

- VectorXd:创建一个动态大小的向量,可以包含实数。

2. 初始化矩阵和向量:
- setZero():将矩阵或向量的所有元素设置为零。

- setOnes():将矩阵或向量的所有元素设置为1。

- setRandom():将矩阵或向量的所有元素设置为随机值。

3. 矩阵运算:
- 矩阵相乘:使用*运算符或dot()函数。

- 矩阵转置:使用transpose()函数。

- 行列式:使用determinant()函数。

- 逆矩阵:使用inverse()函数。

- 特征值和特征向量:使用eigenvalues()和eigenvectors()函数。

4. 向量运算:
- 向量点乘:使用dot()函数。

- 向量叉乘:使用cross()函数。

5. 切片操作:
- 使用block()函数可以选择矩阵的子矩阵或向量的子向量。

6. 索引操作:
- 使用row()和col()函数可以选择矩阵的行和列。

- 使用operator[]可以选择向量的元素。

7. 解线性方程组:
- 使用solve()函数可以解线性方程组Ax = b,其中A是系数
矩阵,b是右侧向量。

这只是Eigen中的一些基本操作,还有其他更高级的功能和操
作可以根据需要使用。

请参考Eigen文档以获取更详细的信息。

eigen 向量 垂直线

eigen 向量 垂直线

eigen 向量垂直线【实用版】目录1.Eigen 库简介2.向量概念及应用3.垂直线的概念及计算方法4.Eigen 库中向量与垂直线的操作示例正文1.Eigen 库简介Eigen 库是一个用于线性代数、矩阵计算和几何处理的 C++库,其主要目的是为计算机视觉、图形学、数值分析等领域提供高效的计算方法。

Eigen 库提供了丰富的数据结构和算法,可以方便地处理向量、矩阵、矩阵变换等问题。

2.向量概念及应用向量是 Eigen 库中的一个基本数据结构,可以用于表示空间中的点、线和平面。

向量具有大小和方向两个属性,可以用来表示物理量、坐标等。

在计算机图形学中,向量常用于表示物体的位置、速度和加速度等信息。

3.垂直线的概念及计算方法垂直线是指在空间中相互垂直的两条直线。

在二维平面上,垂直线的斜率互为负倒数。

在三维空间中,垂直线的方向向量互为正交。

计算两条线是否垂直,可以通过计算它们的方向向量的点积是否为零来判断。

如果点积为零,则两条线垂直;如果点积不为零,则两条线不垂直。

4.Eigen 库中向量与垂直线的操作示例以下是一个使用 Eigen 库计算两条线是否垂直的示例:```cpp#include <iostream>#include <Eigen/Dense>using namespace Eigen;using namespace std;int main() {Vector2d a = Vector2d(1, 2);Vector2d b = Vector2d(2, 1);if (a.dot(b) == 0) {cout << "两条线垂直" << endl;} else {cout << "两条线不垂直" << endl;}return 0;}```在这个示例中,我们定义了两个二维向量 a 和 b,分别表示两条直线。

eigen 行向量变列

eigen 行向量变列

eigen 行向量变列摘要:一、eigen 库简介二、行向量与列向量的概念三、将行向量转换为列向量的方法四、实例演示正文:【一、eigen 库简介】eigen 库是一个用于线性代数编程的C++模板库,它提供了丰富的矩阵操作函数,包括矩阵的构造、运算、转换等。

eigen 库的一大特点是使用了泛型编程的思想,使得用户可以方便地处理不同类型的矩阵和向量。

【二、行向量与列向量的概念】在eigen 库中,矩阵可以表示为行向量(row vector)或列向量(column vector)。

行向量是将向量按行存储在矩阵中,而列向量是将向量按列存储在矩阵中。

在实际应用中,行向量和列向量的使用场景各有不同,需要根据具体问题来选择合适的表示方式。

【三、将行向量转换为列向量的方法】在eigen 库中,可以使用以下方法将行向量转换为列向量:1.使用矩阵转置操作:`matrix.transpose()`2.使用`eigen::swap_rows()`或`eigen::swap_cols()`函数交换矩阵的行或列。

【四、实例演示】以下是一个使用eigen 库将行向量转换为列向量的实例:```cpp#include <iostream>#include <Eigen/Dense>using namespace Eigen;using namespace std;int main() {// 创建一个3x3 的随机矩阵,按行存储Matrix3d matrix_row;matrix_row.setRandom();cout << "Matrix in row vector format:" << endl << matrix_row << endl;// 将矩阵转置,按列存储Matrix3d matrix_col = matrix_row.transpose();cout << "Matrix in column vector format:" << endl << matrix_col << endl;return 0;}```运行该程序,将输出一个3x3 的随机矩阵,首先按行存储,然后按列存储。

eigen 模板 技巧

eigen 模板 技巧

eigen 模板技巧
**一、什么是eigen库?**
eigen库是一个开源的C++模板库,主要用于线性代数计算。

它提供了强大的矩阵、向量和相关操作函数,使得C++程序员可以更加方便地进行高性能的数值计算。

**二、eigen库的特点**
1.高效:eigen库针对性能进行了优化,可以实现快速的数据结构和算法。

2.易用:提供了丰富的模板函数,只需简单地模板参数即可完成复杂计算。

3.可扩展:eigen库支持自定义矩阵类型,可以根据需求进行扩展。

4.跨平台:eigen库支持多种操作系统和编译器。

**三、eigen库的应用领域**
eigen库广泛应用于各种领域,如机器学习、图像处理、信号处理等,特别是在需要进行大量线性代数计算的场景下。

**四、eigen库的模板使用技巧**
1.熟悉模板语法:正确使用模板参数,如类型、大小等。

2.利用内置函数:eigen库提供了许多内置函数,如求和、乘积等,可以简化代码。

3.善于利用结构体:将相关操作封装在一起,提高代码复用性。

**五、如何高效地使用eigen库?**
1.根据需求选择合适的矩阵类型:如使用稠密矩阵进行一般计算,使用压缩矩阵(CSR、COO)进行大规模计算。

2.了解算法原理:熟悉线性代数基本算法,如求解线性方程组、矩阵乘法等。

3.代码优化:注意避免不必要的计算,如使用局部变量存储中间结果,减少数据传输。

4.性能测试与调优:使用性能分析工具,如OpenMP、SSE指令等,优化代码性能。

**六、总结**
eigen库是一个强大的C++线性代数库,掌握了其使用技巧,可以大大提高我们在实际项目中的计算性能。

Eigen相关介绍(重要资料)

Eigen相关介绍(重要资料)

Eigen相关介绍最近在用Matlab处理图像,现在要做的是将其用C++语言进行翻译,由于要进行大量的矩阵计算,就研究了一下可以进行矩阵计算的开源库,详细的介绍可以参照/cvnote/blog/165340,我从中选择了Eigen进行了一番学习,现在对里面一些基础知识做一下小结。

以下内容可以看做它官方在线文档的一个学习笔记,粗略看看还是感觉很强大的,而且由于只包含头文件,方便跨平台使用,打算去使用一下。

详细内容可以参照官方文档:/index.php?title=Main_Page 。

Dense matrix and array manipulationThe Matrix class创建语法:Matrix<typename Scalar, int RowsAtCompileTime, int ColsAtCompileTime,int Options, int MaxRowsAtCompileTime, int MaxColsAtCompileTime >,其中Scalar是矩阵类型,有int、float、double、complex float、complex double等。

RowsAtCompileTime和ColsAtCompileTime是编译时创建数组的大小。

Eigen还定义了许多convenience typedefs 比如Typedef Matrix<float, 4, 4> Matrix4f;Options可以定义一些矩阵的属性,不如存储顺序是按列存储还是按行存储;MaxRowsAtCompileTime 和MaxColsAtCompileTime 是规定矩阵的最大范围,以防动态分配(下面介绍)时分配过大。

向量是一种特殊的矩阵,也有很多convenience typedef,如Typedef Matrix<float, 3, 1> Vector3f;这种定义方式得到的是列向量,数据是按列存储,还可以定义行向量:Typedef Matrix<int, 1, 2> RowVector2i;矩阵大小也可以不在编译时设置,而是动态设定,如Matrix(double, Dynamic, Dynamic)向量也是如此:Matrix(int, Dynamic, 1)定义时可以对其进行初始化:MatrixXf a(10, 15); //定义了一个10*15的矩阵Vector2d a(5.0, 6.0);矩阵变量允许下标访问,不过是采用括号,例如定义一个变量Matri3dx m = Matrix3d::Random(); //生成一个3*3的随机矩阵。

Eigen教程7

Eigen教程7

Eigen教程7// 参考 - /dox/AsciiQuickReference.txt // 一个关于Eigen的快速参考 // Matlab和Eigen的对应用法 // Main author: Keir Mierle // 注释:张学志 #include <Eigen/Dense> Matrix<double, 3, 3> A; // 固定大小的双精度矩阵,和Matrix3d一样。

Matrix<double, 3, Dynamic> B; // 固定行数,列数为动态大小Matrix<double, Dynamic, Dynamic> C; // 行数和列数都是动态大小,和MatrixXd一样。

Matrix<double, 3, 3, RowMajor> E; // 行优先的矩阵(默认是列优先) Matrix3f P, Q, R; // 3x3 的浮点型矩阵 Vector3f x, y, z; // 3x1 的浮点型矩阵(列向量) RowVector3f a, b, c; // 1x3 的浮点型矩阵(行向量) VectorXd v; // 动态大小的双精度列向量 double s; // 基本用法 // Eigen // Matlab // 注释 x.size() // length(x) // 向量的长度 C.rows() // size(C,1) // 矩阵的行数 C.cols() // size(C,2) // 矩阵的列数x(i) // x(i+1) // 访问向量元素(Matlab的下标从1开始计数)C(i,j) // C(i+1,j+1) // 访问矩阵元素 A.resize(4, 4); // 如果开启了断言,将会出现运行时错误。

B.resize(4, 9); // 如果开启了断言,将会出现运行时错误。

A.resize(3, 3); // 运行正常,矩阵的大小没有变化及。

eigen基本操作

eigen基本操作

eigen基本操作摘要:一、引言二、Eigen 库简介三、Eigen 中的基本操作1.向量操作2.矩阵操作3.线性方程组求解四、Eigen 库的优势与用途五、总结正文:【引言】Eigen 库是一个用于线性代数编程的C++模板库,广泛应用于科学计算、图像处理、机器人等领域。

本文将介绍Eigen 库中的基本操作及其应用。

【Eigen 库简介】Eigen 库由John D.Cook 开发,是一个开源的线性代数库,提供了丰富的矩阵和向量操作功能。

它使用C++模板实现,可以方便地集成到其他程序中。

Eigen 库支持多种编程语言和平台,包括C++、Python、Java 等。

【Eigen 中的基本操作】1.向量操作Eigen 库提供了丰富的向量操作,包括向量创建、加法、减法、数乘、点积、叉积等。

例如:```Eigen::Vector2d v1(1, 2);Eigen::Vector2d v2(3, 4);Eigen::Vector2d v3 = v1 + v2; // 加法Eigen::Vector2d v4 = v1 * 2; // 数乘```2.矩阵操作Eigen 库支持各种矩阵操作,如矩阵创建、加法、减法、数乘、转置、求逆等。

例如:```Eigen::Matrix2d m1(1, 2, 3, 4);Eigen::Matrix2d m2(5, 6, 7, 8);Eigen::Matrix2d m3 = m1 + m2; // 加法Eigen::Matrix2d m4 = m1.transpose(); // 转置```3.线性方程组求解Eigen 库提供了多种线性方程组求解方法,如高斯消元法、LU 分解法、QR 分解法等。

例如:```Eigen::Matrix2d A = Eigen::Matrix2d::Random();Eigen::Vector2d b = Eigen::Vector2d::Random();Eigen::Vector2d x = A.llt().solve(b); // 使用LU 分解法求解```【Eigen 库的优势与用途】Eigen 库具有以下优势:- 高效:Eigen 库使用模板实现,能够针对不同数据类型自动优化代码;- 易用:Eigen 库提供了丰富的操作函数,方便开发者进行线性代数编程;- 跨平台:Eigen 库支持多种编程语言和平台,可以轻松集成到其他程序中。

eigen 一元二次方程

eigen 一元二次方程

eigen 一元二次方程【原创版】目录1.一元二次方程的定义和一般形式2.Eigen 库的作用和应用领域3.使用 Eigen 库求解一元二次方程的方法和实例4.Eigen 库的优势和特点正文一、一元二次方程的定义和一般形式一元二次方程是指形如 ax + bx + c = 0 的方程,其中 a、b、c 是已知常数,且 a ≠ 0。

在这个方程中,a 是二次项系数,b 是一次项系数,c 是常数项。

求解一元二次方程,可以得到方程的解,即满足方程的实数 x。

二、Eigen 库的作用和应用领域Eigen 库是一个开源的 C++库,主要用于线性代数、矩阵计算、数值分析等领域。

它提供了大量的计算算法和数据结构,简化了开发者在这些领域的编程工作。

Eigen 库广泛应用于各种科学计算、工程仿真、图像处理等场景。

三、使用 Eigen 库求解一元二次方程的方法和实例Eigen 库提供了求解一元二次方程的函数,可以直接使用。

下面是一个简单的示例:```cpp#include <iostream>#include <Eigen/Dense>using namespace Eigen;using namespace std;int main() {// 定义一元二次方程的系数double a = 1;double b = -3;double c = 2;// 创建一个矩阵,表示一元二次方程Matrix2d equation = Matrix2d::Identity() + b *Matrix2d::Unit() + c * Matrix2d::Zero();// 计算方程的解Matrix2d 解 = equation.llt().solve(Matrix2d::Zero());// 输出解cout << "解为:" << 解.transpose() << endl;return 0;}```四、Eigen 库的优势和特点1.高性能:Eigen 库针对矩阵计算进行了优化,具有较高的计算性能。

Eigen教程(4)

Eigen教程(4)

Eigen教程(4)整理下Eigen库的教程,参考:Array类和元素级操作为什么使⽤Array相对于Matrix提供的线性代数运算,Array类提供了更为⼀般的数组功能。

Array类为元素级的操作提供了有效途径,⽐如点加(每个元素加值)或两个数据相应元素的点乘。

ArrayArray是个类模板(类似于Matrx),前三个参数是必须指定的,后三个是可选的,这点和Matrix是相同的。

Array<typename Scalar, int RowsAtCompileTime, int ColsAtCompileTime>Eigen也提供的⼀些常⽤类定义,Array是同时⽀持⼀维和⼆维的(Matrix⼆维,Vector⼀维)。

Type TyoedefArray<float,Dynamic,1>ArrayXfArray<float,3,1>Array3fArray<double,Dynamic,Dynamic>ArrayXXdArray<double,3,3>Array33d获取元素读写操作重载于matrix, << 可以⽤于初始化array或打印。

#include <Eigen/Dense>#include <iostream>using namespace Eigen;using namespace std;int main(){ArrayXXf m(2,2);// assign some values coefficient by coefficientm(0,0) = 1.0; m(0,1) = 2.0;m(1,0) = 3.0; m(1,1) = m(0,1) + m(1,0);// print values to standard outputcout << m << endl << endl;// using the comma-initializer is also allowedm << 1.0,2.0,3.0,4.0;// print values to standard outputcout << m << endl;}加法和减法和matrix类似,要求array的尺⼨⼀致。

eigen使用手册

eigen使用手册

Eigen使用手册1、引言Eigen是一个高级C++库,用于进行线性代数、矩阵和向量操作、数值分析和相关的数学运算。

本手册旨在为使用Eigen库的用户提供详细的使用指导。

2、安装与配置在开始使用Eigen之前,您需要先将其安装到您的开发环境中。

请根据您所使用的操作系统和编译器,参照Eigen官方网站上的安装指南进行操作。

3、基本概念Eigen库中的核心概念包括矩阵、向量和线性方程组。

矩阵和向量是进行各种数学运算的基本数据结构。

4、主要功能Eigen库提供了丰富的功能,包括但不限于:矩阵和向量的基本操作、特征值和特征向量的计算、线性方程组的求解、稀疏矩阵的处理、优化和并行计算等。

5、矩阵运算Eigen库支持各种矩阵运算,包括矩阵的加法、减法、乘法、转置、逆等。

此外,还支持矩阵分解(如LU分解、QR分解等)和矩阵函数(如矩阵指数、行列式等)。

6、向量运算Eigen库中的向量支持各种基本运算,包括加法、减法、数乘、点积、外积等。

此外,还提供了向量函数(如向量范数、向量归一化等)。

7、特征值与特征向量Eigen库提供了计算特征值和特征向量的功能,支持多种特征值求解方法,如QR算法、Jacobi方法等。

8、线性方程组求解Eigen库提供了多种线性方程组求解方法,如Gauss-Jordan消元法、迭代法(如Jacobi方法、SOR方法等)以及直接法(如LU分解)。

9、稀疏矩阵处理Eigen库支持稀疏矩阵的存储和运算,提供了多种稀疏矩阵格式(如CSR、CSC等),并实现了高效的稀疏矩阵运算算法。

10、优化与并行计算Eigen库提供了多种优化选项,包括自动求逆、表达式模板等,以加速代码的执行。

此外,Eigen还支持多线程并行计算,可以充分利用多核处理器进行大规模计算。

11、应用案例Eigen已被广泛应用于各种领域,如计算机图形学、数值分析、机器人学、科学计算等。

一些成功的应用案例包括3D渲染引擎、机器学习算法、物理模拟等。

eigen 邻接矩阵

eigen 邻接矩阵

eigen 邻接矩阵Eigen邻接矩阵是图论中一个重要的概念,用于描述图中节点之间的连接关系。

本文将介绍什么是Eigen邻接矩阵,以及它在图论和相关领域中的应用。

一、什么是Eigen邻接矩阵Eigen邻接矩阵是一种表示图中节点之间连接关系的矩阵。

对于一个有N个节点的图,其邻接矩阵是一个N×N的矩阵,其中每个元素表示图中对应节点之间的连接关系。

如果节点i和节点j之间存在连接,则邻接矩阵的第i行第j列元素为1;如果节点i和节点j 之间不存在连接,则邻接矩阵的第i行第j列元素为0。

二、Eigen邻接矩阵的应用1. 图论中的路径和连通性分析由于Eigen邻接矩阵能够准确地描述图中节点之间的连接关系,因此它在图论中的路径和连通性分析中有着广泛的应用。

通过对邻接矩阵进行矩阵运算,可以得到图中节点之间的最短路径、最小生成树等重要信息,从而帮助我们理解和分析图的结构。

2. 社交网络中的关系分析在社交网络中,我们可以将用户抽象成节点,而用户之间的关系(如好友关系、关注关系等)可以用连接表示。

通过构建用户之间的邻接矩阵,我们可以分析社交网络中的关系强度、社群结构等信息,从而为社交网络的推荐系统、社区发现等任务提供支持。

3. 图像处理中的图像分割在图像处理中,图像可以看作是一个由像素点组成的图。

通过构建图像的邻接矩阵,可以将图像分割成不同的区域,从而实现图像分割任务。

邻接矩阵中的元素可以表示像素之间的相似度或距离,通过对邻接矩阵进行聚类或图划分算法,可以将图像分割成多个相似的区域。

4. 机器学习中的数据表示在机器学习中,特征表示是一个重要的问题。

对于图数据,邻接矩阵可以作为一种紧凑的数据表示方式。

通过对邻接矩阵进行特征提取或降维,可以将图数据转换为向量表示,从而方便机器学习算法的处理和分析。

三、总结Eigen邻接矩阵作为图论中的一种重要概念,可以准确地描述节点之间的连接关系。

它在图论、社交网络分析、图像处理和机器学习等领域都有着广泛的应用。

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11000 10000 9000 8000 7000 MFLOPS 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 ’eigen3’ ’eigen2’ ’GOTO2’ ’INTEL_MKL’ ’gmm’ ’ublas’ ’ATLAS’
10
100
1000 vector size
10000
Fast, Easy Linear Algebra in C++ with Eigen
Benjamin S. Skrainka
University of Chicago The Harris School of Public Policy skrainka@
May 16, 2012
Plan for this Talk
Getting Started Eigen’s Containers: Matrix<T> and Array<T> Advanced Operations Mersenne Twister
Benefits of Eigen
Eigen makes dense linear algebra easy in C++:
I
Includes: abs() min() max() square() pow() exp() log() sqrt()
I I
Must convert Matrix<T> to Array<T> using array() member function in order to perform coefficient-wise operations Performed coefficient-wise, i.e. like MATLAB ◆ where ✓ exp (a12 ) exp (a12 ) m.array().exp() is exp (a21 ) exp (a22 )
Overview of Basic Linear Solving
Eigen also contains many linear solvers: Decomposition PartialPivLU FullPivLU HouseholderQR ColPivHouseholderQR FullPivHouseholderQR LLT (Cholesky) LDLT (Robust Cholesky) Speed ++ ++ + +++ +++ Accuracy + +++ + ++ +++ + ++
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1000
Figure is taken from Eigen documentation.
Eigen Benchmark
triangular solver - vector (X = inv(L) X)
8000 ’eigen3’ ’INTEL_MKL’ ’eigen2’ ’GOTO2’ ’ATLAS’ ’gmm’ ’ublas’
To install,
I I
Help
There are many resources for help:
I I I
Online documentation Online Getting Started Tutorial Online Quick Reference
A First Application
For production code, compile with -DEIGEN_NO_DEBUG:
I I
-pedantic forces strict conformance to ANSI/ISO C++ standards But, Eigen requires long long which is not yet officially supported. . . Compile with -DEIGEN_NO_DEBUG Huge speetalk’s objectives:
I I I I
State benefits of using Eigen from linear algebra List key components of Eigen Use Eigen to perform typical linear algebra operations Generate high quality pseudo-random numbers with Mersenne Twister
I I I
Entire library consists of header files No need to compile or build any binary libraries Just download and copy it to where you want it Download latest stable release from /eigen/eigen/get/3.0.5.tar.gz Unpack: $ tar xzvf eigen-eigen-6e7488e20373.tar.gz $ mv eigen-eigen-6e7488e20373 eigen-3.0.5
There are also SVD and eigenvalue decompositions
Array<T> vs. Matrix<T>
Select Array<T> or Matrix<T> depending on desired behavior:
I
Matrix<T>:
I I I I
Designed for linear algebra Supports matrix arithmetic Has some coefficient-wise member functions Convert to an Array<T> with Matrix<T>::array() General purpose array Coefficient-wise arithmetic Can perform coefficient-wise operations, such as add a number to all elements Convert to Matrix<T> with Array<T>::matrix()
7000
6000
5000 MFLOPS
4000
3000
2000
1000
0
10
100 size
1000
Figure is taken from Eigen documentation.
Overview of Eigen Libraries
Eigen provides several templated Matrix and Array types:
100000
1e+06
Figure is taken from Eigen documentation.
Eigen Benchmark
matrix vector product
12000 ’eigen3’ ’INTEL_MKL’ ’eigen2’ ’ATLAS’ ’GOTO2’ ’gmm’ ’ublas’
Building an Application with Eigen
To build an application with Eigen, use a supported C++ compiler such as GNU or MSVC++:
I I
Specify path to Eigen header files with -I/path/to/Eigen Do not compile with -pedantic:
I I I I
All basic features and many more advanced ones as well Template-based ) works with all arithmetic types Syntax is almost as easy to use as MATLAB’s
I
For production code: $ g++ -Wall -Wextra -O2 -m64 \ -DEIGEN_NO_DEBUG \ -I/home/skrainka/public/sw/include \ eigenExample.cpp -o eigenExample
Practical Tips on Use
I
Disable debugging checks in product code:
I I
Example Compilation
Here is an example compilation
I
For debugging (development): $ g++ -Wall -Wextra -O0 -g -m64 \ -I/home/skrainka/public/sw/include \ eigenExample.cpp -o eigenExample
I
Array<T>:
I I I I
Getting Started
First Steps
Let’s start by discussing:
I I I
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