Cpp类似Matlab的矩阵运算库Armadillo

在C++中数值计算需要对矩阵进行操作，今天就介绍一款类似Matlab的矩阵运算库Armadillo。真的是太美了。下面介绍Ubuntu14.04下的安装及其使用。

1 安装

按照源码中的README.txt，安装步骤分别如下：

• 需要有g++编译器，这就不用说了。
• 需要安装cmake，可执行sudo apt-get install cmake。
• 推荐安装 OpenBLAS，LAPACK，SuperLU，ARPACK;分别执行sudo apt-get install libopenblas-dev，sudo apt-get install liblapacke-dev，sudo apt-get install libsuperlu3-dev，sudo apt-get install libarpack2-dev，也可以从源码编译安装。
• 执行编译
  
  • cmake .
  • make
• 安装sudo make install [DESTDIR=my_usr_dir]
• 系统环境变量配置，将lib文件和include文件加入LD_LIBRARY_PATH和CPLUSE_INCLUDE_PATH。

2 开撸实例

2.1 基本的数据类型

• 需要包含头文件和命名空间#include ;using namespace arma;
• vec(n_elem, fill_type)声明一个n_elem个元素的列向量，向量的初值由fill_type决定。
• rowvec(n_elem, fill_type)声明行向量，与列向量类似。
• mat(n_rows, n_cols, fill_type)声明一个n_rows行n_cols列的矩阵，并用fill_type类型数据填充，fill_type可以是全0数据，全1数据，单位阵数据，[0,1]均匀分布的数据，标准高斯分布的数据，也可以不设置初值。
• cube(n_rows, n_cols, n_slices, fill_type)声明3维矩阵，与mat类似。
• field(n_rows, n_cols)，field(n_rows, n_cols, n_slices)存储object_type类型的对象数组。

2.2 数组的成员函数和变量

• n_rows：数组的行数
• n_cols：数组的列数
• n_elem：数组中所有单元的个数
• n_slices：3D矩阵的分片数
• n_nonzero：SpMat中的非零元素个数

2.3 基本的矩阵操作

• 访问单个元素：(n)，.at(n)访问向量的第n个元素，(i,j)，.at(i,j)访问二维数组的第i,j个元素，(i,j,k)，.at(i,j,k)访问3维数组的第i，j，k个元素。
• 访问矩阵分片
  
  • 访问连续分片
    
    • X.col( col_number )取X的第col_number列
    • X.row( row_number )取X的第row_number行
    • X.cols( first_col, last_col )取X的第first_col到last_col列的数据
    • X.rows( first_row, last_row )取X的第first_row到last_row行的数据
    • X.submat( first_row, first_col, last_row, last_col )取X的第first_row到last_row行，第first_col到last_col列的数据
  • 访问不连续分片数据
    
    • X( vector_of_indices )，X.elem( vector_of_indices )访问vector_of_indices中存储的索引位置的X元素
    • X.cols( vector_of_column_indices )访问v你ector_of_column_indices存储的列所以
    • X.rows( vector_of_row_indices )
    • X.submat( vector_of_row_indices, vector_of_column_indices )
    • X( vector_of_row_indices, vector_of_column_indices )

2.4 数学计算

矩阵计算中常用的矩阵求逆，矩阵求伪逆，QR分解等可用inv，pinv，lu函数。还有其它各种函数方法，相见主页http://arma.sourceforge.net/docs.html#dot