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C语言矩形运算.......

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C语言矩形运算

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前言

这里总结下C++代码转C代码时，对于矩阵运算的C语言封装。在此申明，此处参考了网上的一些经验

帖，以及增加了自己的一些封装与完善，仅供大家学术参考。如有不当之处，还请批评指正。

C语言实现的矩阵运算汇总

矩阵的定义

头文件：matrix_operation.h

typedef struct {

 int rows;

 int cols;

 double** data;

}Matrix;

#include <stdbool.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

#include "math.h"

#include "assert.h"

#include <stdarg.h>

//为矩阵分配初始空间

Matrix matrixAlloc(int rows, int cols);

//释放空间

void matrixFree(Matrix m);

//初始化矩阵

void matrixSet(Matrix m, ...);

//转换为单位矩阵

void matrixSetIdentity(Matrix m);

//复制矩阵

Matrix matrixCopy(Matrix source);

//输出矩阵

void matrixPrint(Matrix m, char *str);

//矩阵相加

Matrix matrixAdd(Matrix a, Matrix b);

//矩阵a+b+c

Matrix matrixAddThree(Matrix a, Matrix b, Matrix c);

//矩阵相减

Matrix matrixSubstract(Matrix a, Matrix b);

//用单元矩阵减去该矩阵

void matrixSubstractFromIdentity(Matrix a);

//矩阵相乘

Matrix matrixMultiply(Matrix input_a, Matrix input_b);

//矩阵a*b*c

Matrix matrixMultiplyThree(Matrix input_a, Matrix input_b, Matrix input_c);

//乘以一个矩阵的转置矩阵.

Matrix matrixMultiplyByTranspose(Matrix a, Matrix b);

//矩阵转置

Matrix matrixTranspose(Matrix input);

//两矩阵是否相等

int matrixEqual(Matrix a, Matrix b, double tolerance);

//矩阵乘以一个系数

void matrixMultiScale(Matrix m, double scalar);

//交换矩阵的两行

void matrixSwapRow(Matrix m, int r1, int r2);

//矩阵某行乘以一个系数

void matrixRowMultiConstant(Matrix m, int r, double scalar);

//Add scalar * row r2 to row r1.

void matrix_shear_row(Matrix m, int r1, int r2, double scalar);

//矩阵的求逆(借鉴他人)

/* Uses Gauss-Jordan elimination.

 The elimination procedure works by applying elementary row

 operations to our input matrix until the input matrix is reduced to

 the identity matrix.

 Simultaneously, we apply the same elementary row operations to a

 separate identity matrix to produce the inverse matrix.

 If this makes no sense, read wikipedia on Gauss-Jordan elimination.

 This is not the fastest way to invert matrices, so this is quite

 possibly the bottleneck. */

int matrixInverse(Matrix input, Matrix output);

//similar to Eigen::Block

Matrix matrixBlock(Matrix input, int begin_row, int begin_col, int row, int

col);

//欧拉角转旋转矩阵

Matrix matrix_eulerAnglesToRotation(Matrix input);

//旋转矩阵转欧拉角

Matrix matrix_Rotation2eulerAngles(Matrix input);

//将input矩阵模块化赋值给大矩阵output

void matrixAssignValueFromBlock(Matrix input, int begin_row, int begin_col, int

row, int col, Matrix output);

//矩阵求二范数

double matrixNorm(Matrix input);

函数实现:matrix_operation.c

//矩阵标准化

void matrixNormalized(Matrix input);

//矩阵赋值为0

void matrixSetZero(Matrix input);

//矩阵点乘

double matrixDot(Matrix a, Matrix b);

//矩阵叉乘

Matrix matrixCross(Matrix a, Matrix b);

//矩阵求秩

double determinant3d(Matrix M);

//矩阵取出某一列

Matrix matrixCol(Matrix src, int col);

//矩阵正交化

Matrix ortho_normalize(Matrix input_r);

Matrix matrixAlloc(int rows, int cols)

{

 Matrix m;

 int i;

 int j;

 m.rows = rows;

 m.cols = cols;

 m.data = (double**)malloc(sizeof(double*) * m.rows);

 for(i = 0; i < m.rows; ++i)

 {

   m.data[i] = (double*)malloc(sizeof(double) * m.cols);

   assert(m.data[i]);

   for(j = 0; j < m.cols; ++j)

   {

     m.data[i][j] = 0.0;

   }

 }

 return m;

}

//释放空间

void matrixFree(Matrix m)

{

 int i;

 assert(m.data != NULL);

 for(i = 0; i < m.rows; ++i)

 {

   free(m.data[i]);

 }

 free(m.data);

}

void matrixSet(Matrix m, ...)

{

 va_list ap;

 int i, j;

 va_start(ap, m);

 for(i = 0; i < m.rows; i++)

 {

   for(j = 0; j < m.cols; j++)

   {

     m.data[i][j] = va_arg(ap,double);

   }

 }

 va_end(ap);

}

void matrixSetIdentity(Matrix m) {

 int i;

 int j;

 assert(m.rows == m.cols);

 for ( i = 0; i < m.rows; ++i) {

   for ( j = 0; j < m.cols; ++j) {

     if (i == j) {

       m.data[i][j] = 1.0;

     } else {

       m.data[i][j] = 0.0;

     }

   }

 }

}

/* 复制矩阵 */

Matrix matrixCopy(Matrix source)

{

 Matrix destination = matrixAlloc(source.rows, source.cols);

 int i;

 int j;

 assert(source.rows == destination.rows);

 assert(source.cols == destination.cols);

 for ( i = 0; i < source.rows; ++i) {

   for ( j = 0; j < source.cols; ++j) {

     destination.data[i][j] = source.data[i][j];

   }

 }

 return destination;

}

/* 打印矩阵 */

void matrixPrint(Matrix m, char *str) {

 printf("%s\n", str);

 for ( int i = 0; i < m.rows; ++i) {

   for ( int j = 0; j < m.cols; ++j) {

     if (j > 0) {

       printf(" ");

     }

     printf("%lf", m.data[i][j]);

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