// 来自高翔SLAM十四讲
#include<iostream>
#include<ctime>
#include<eigen3/Eigen/Core>
// 稠密矩阵的代数运算(逆、特征值等)
#include<eigen3/Eigen/Dense>
using namespace std;
#define MATRIX_SIZE 5
int main(){
// eigen以矩阵为基本数据元素。它是一个模板类。它的前三个参数为:数据类型,行,列
// 声明一个2*3的float矩阵
Eigen::Matrix<float,2,3> matrix23;
// 同时,eigen通过typedef提供了许多内置类型,不过底层仍旧是eigen::Matrix
// 例如:Vector3d实质上是Eigen::Matrix<double,3,1>
Eigen::Vector3d v_3d;
// Matrix3d实质上是Eigen::Matrix<double,3,3>
Eigen::Matrix3d matrix33 = Eigen::Matrix3d::Zero(); // 初始化为0
// 如果大小不确定的矩阵,可以使用动态大小的矩阵
Eigen::Matrix<double, Eigen::Dynamic, -1> matrix_dynamic;
// 更简单的
Eigen::MatrixXd matrix_x;
// 还有很多类似的类型,自己看吧
// 下面是对矩阵的操作
// 输入数据
matrix23 << 1,2,3,4,5,6; // 重载了 <<
// 输出
cout<<matrix23<<endl;
// 用()访问矩阵中的元素
for(int i=0; i<1; i++){
for(int j=0; j<2; j++){
cout<<matrix23(i,j)<<endl;
}
}
v_3d << 3,2,1;
// 矩阵与向量相乘(实际上仍然是矩阵和矩阵)
// 不同类型的矩阵不能相乘
// Eigen::Matrix<double, 2, 1> result = matrix23 * v_3d;
// 应该显式转换
Eigen::Matrix<double, 2, 1> result = matrix23.cast<double>() * v_3d;
cout<< result <<endl;
// 生成随机的矩阵
matrix33 = Eigen::Matrix3d::Random();
cout<< matrix33 <<endl;
// 转置
cout<< matrix33.transpose() <<endl;
// 各个元素的和
cout<< matrix33.sum() <<endl;
// 迹
cout<< matrix33.trace() <<endl;
// 数乘
cout<< 10*matrix33 <<endl;
// 逆
cout<< matrix33.inverse() <<endl;
// 行列式
cout<< matrix33.determinant() <<endl;
// 特征值
// 是对称矩阵可以保证对角化成功
Eigen::SelfAdjointEigenSolver<Eigen::Matrix3d> eigen_solver(matrix33.transpose() * matrix33);
cout<<" eigen value = "<<eigen_solver.eigenvalues() <<endl; // 特征值
cout<<"eigen vector = "<<eigen_solver.eigenvectors() <<endl; // 特征向量
// 解方程
// 我们求解matrix_NN * x = v_Nd 这个方程
// 直接求逆当然是最简单的,但是直接求逆的计算量特别大
Eigen::Matrix<double, MATRIX_SIZE, MATRIX_SIZE>matrix_NN;
matrix_NN = Eigen::MatrixXd::Random(MATRIX_SIZE,MATRIX_SIZE);
Eigen::Matrix<double, MATRIX_SIZE, 1> v_Nd;
v_Nd = Eigen::MatrixXd::Random(MATRIX_SIZE, 1);
// 计时
clock_t time_stt = clock();
// 直接求逆
Eigen::Matrix<double, MATRIX_SIZE, 1> x = matrix_NN.reverse() * v_Nd;
cout<<" time use in normal inverse is "<< 1000 * (clock() - time_stt)/(double)CLOCKS_PER_SEC << "ms"<<endl;
// 通常用矩阵分解来求,例如QR分解,速度会快很多,然而这边显示时间却慢很多
time_stt = clock();
x = matrix_NN.colPivHouseholderQr().solve(v_Nd);
cout<<"time use in Qr composition is "<<1000 * (clock() - time_stt)/(double)CLOCKS_PER_SEC<<"ms"<<endl;
cout<<endl;
return 0;
}
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