行列やベクトルを便利に扱える、Eigenの組み込み方法と基本的な使い方を学びます。

• ダウンロードページ:http://eigen.tuxfamily.org/
• ここではEigen 3.2.2 released をダウンロードしました。

• ダウンロードした圧縮ファイルを解凍します。
• 任意の場所にフォルダを移動します。
• Visual Studioを起動して、解凍したフォルダをヘッダーのディレクトリパスに通します。

ソースを書く際は「Eigen/Dense」をインクルードしておけば行列やベクトルの一通りの機能が使えます。 メモリを節約できる特殊なスパース行列を使う場合は「Eigen/Sparse」をインクルードします。

以下のテストコードでは、冗長なコード簡略化のために簡単なマクロとEigen名前空間を定義しています。

 using namespace Eigen;	// 名前空間
 #define Log(var) std::cout << #var" = \n"<<var<<std::endl	// ログ出力マクロ

Eigenでは、各要素は不定値になっています。 従って使う際には初期化が必要になってきます。

void initVector()
{
	const int n = 4;	// 次元数。
	Vector3f vec3;		// float型の3次元ベクトル。
	VectorXf vecX(n);	// float型の多次元ベクトル。
 
	// カンマ演算で初期化。
	vec3 << 1, 2, 3;
	vecX << 1, 2, 3, 4;
 
	// 全て0。
	VectorXd v1 = VectorXd::Zero(n);
 
	// 全て1。
	VectorXd v2 = VectorXd::Ones(n);
 
	// 単位ベクトル。
	VectorXd v3 = VectorXd::Unit(n, 3);
 
	// 定数ベクトル。
	VectorXd v4 = VectorXd::Constant(n, 3);
 
	// 線形補間。
	VectorXd v5 = VectorXd::LinSpaced(n, 1, 3);
 
	// ランダム。
	VectorXd v6 = VectorXd::Random(n);
 
	Log(vec3);
	Log(vecX);
 
	Log(v1);
	Log(v2);
	Log(v3);
	Log(v4);
	Log(v5);
	Log(v6);
}

行列の初期化もベクトルとあまり変わりません。

void initMatrix()
{
	const int n = 4;	// 次元数。
 
	Matrix3f mat3;		// float型の行列。
	MatrixXf matX(n,n);	// float型の多次元行列。
 
	// カンマ演算で初期化。
	mat3 << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
	matX << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16;
 
	// 全て0。
	MatrixXf m1 = MatrixXf::Zero(n,n);
 
	// 全て1。
	MatrixXf m2 = MatrixXf::Ones(n,n);
 
	// 単位行列。
	MatrixXf m3 = MatrixXf::Identity(n,n);
	MatrixXf m3fix = Matrix3f::Identity();
 
	// 定数行列。
	MatrixXf m4 = MatrixXf::Constant(n,n, 3);
 
	// ランダム。
	MatrixXf m5 = MatrixXf::Random(n,n);
 
	Log(mat3);
	Log(matX);
 
	Log(m1);
	Log(m2);
	Log(m3);
	Log(m3fix);
	Log(m4);
	Log(m5);
}

行列の代入は参照渡しではなく値渡しなので、関数に渡す時は参照渡しを心がける様にします。

void copyMatrix()
{
	Matrix3f src;
	Matrix3f dst;
	src << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
 
	dst = src;
	Log(src);
	Log(dst);
}

Swapマクロを自作しても良いですが、MatrixXfがSwap関数を持っています。

void swapMatrix()
{
	Matrix3f matA;
	Matrix3f matB;
	matA << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
	matB << 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1;
 
	// スワップ前。
	Log(matA);
	Log(matB);
 
	// スワップ！
	matA.swap(matB);
	// スワップ後。
	Log(matA);
	Log(matB);
}

各要素へのアクセスは()で行います。

void accessMember()
{
	Matrix3f matA;
	matA << 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
	// 添え字アクセス(添え字チェックも行ってくれる)
	float value = matA(0, 0);
	Log(value);
 
	// 添え字アクセス(添え字チェックも行わない。少し高速。)
	float value2 = matA.coeff(0, 0);
	Log(value2);
 
	// 添え字アクセス(添え字チェックも行わない。少し高速。)
	float value3 = matA.coeffRef(0, 0);
	Log(value3);
 
	// 行の取得。
	for( int i = 0; i < matA.cols(); i++ )
	{
		Vector3f col = matA.col(i);
		Log(col);
	}
 
	// 列の取得。
	for( int i = 0; i < matA.rows(); i++ )
	{
		Vector3f row = matA.row(i);
		Log(row);
	}
 
	// matA( 0, 0 )書き換え。
	matA.coeffRef(0, 0) = 999;
	Log(matA);
 
	// 行の書き換え。
	matA.col(0) = Vector3f(10, 20, 30);
	Log(matA);
}