c++ Eigen库怎么用_c++线性代数与矩阵运算库【科学计算】

Eigen 是 C++ 中无需编译安装、头文件即用的高效线性代数库,支持矩阵/向量运算、分解与几何变换;常用类型包括 Eigen::MatrixXf、Eigen::Vector3d、Eigen::MatrixXd 等,如 Eigen::Matrix3d A 可定义并初始化 3×3 矩阵。

c++ eigen库怎么用_c++线性代数与矩阵运算库【科学计算】

Eigen 是 C++ 中最常用、最高效的线性代数库之一,无需编译安装,头文件即用,支持矩阵/向量运算、分解、几何变换等,特别适合科学计算和工程仿真。

快速开始:包含与基本矩阵定义

只需包含头文件,无需链接库:

#include

常用类型有:Eigen::MatrixXf(动态浮点矩阵)、Eigen::Vector3d(固定大小双精度向量)、Eigen::MatrixXd(动态双精度矩阵)等。

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例如定义一个 3×3 矩阵并初始化:

Eigen::Matrix3d A;
A      4, 5, 6,
     7, 8, 9;

常见矩阵运算写法(自然、接近数学表达)

Eigen 重载了大量运算符,代码简洁直观:

A + BA – BA * B(矩阵乘法)A.transpose()(转置),A.inverse()(逆矩阵,仅方阵)A.determinant()(行列式),A.norm()(Frobenius 范数)点积:v.dot(w);叉积:v.cross(w)(仅限 3D 向量)

矩阵分解与求解线性方程组

不建议直接用 .inverse() 求解 Ax=b,应优先使用分解器,更稳定高效:

LU 分解(通用)Eigen::PartialPivLU lu(A); x = lu.solve(b);Cholesky(对称正定)Eigen::LLT llt(A); x = llt.solve(b);QR 分解(超定最小二乘)Eigen::ColPivHouseholderQR qr(A); x = qr.solve(b);

这些对象可复用,多次调用 solve() 不会重复分解。

性能与内存注意事项

Eigen 默认使用表达式模板(lazy evaluation),多数运算不立即执行,避免临时对象;但需注意:

避免“悬空引用”:如 auto x = A * b; 中若 Ab 后续被修改,x 行为未定义 —— 显式写成 VectorXd x = A * b;小矩阵(≤4×4)推荐用固定尺寸类型(如 Matrix4f),编译期优化更好大矩阵运算前可调用 A.conservativeResize(m, n) 预分配空间,减少动态重分配

基本上就这些 —— 写科学计算代码时,Eigen 让矩阵操作像写公式一样直觉,不复杂但容易忽略细节。

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