[Eigen中文文档] 稠密分解方法目录

简介: 本文介绍了 Eigen 提供的处理稠密矩阵分解方法的目录。

文档总目录

英文原文(Catalogue of dense decompositions)

本文介绍了 Eigen 提供的处理稠密矩阵分解方法的目录。有关线性求解器和分解的介绍,请查看 线性代数和分解 。要大致了解不同分解的真实相对速度,请查看 基准测试

Eigen 提供的分解方法目录

描述 对矩阵的要求 速度 算法可靠性和准确性 计算秩 允许的计算(除了线性求解) Eigen提供线性求解器 Eigen的成熟度 优化
PartialPivLU 可逆 取决于条件数 不支持 - 成熟 按块处理,隐式多线程
FullPivLU - Proven 支持 - 成熟 -
HouseholderQR - 取决于条件数 不支持 正交化 成熟 按块处理
ColPivHouseholderQR - 支持 正交化 成熟 -
FullPivHouseholderQR - Proven 支持 正交化 一般 -
CompleteOrthogonalDecomposition - 支持 正交化 成熟 -
LLT 正定 非常快 取决于条件数 不支持 - 成熟 按块处理
LDLT 半正定或半负定 非常快 不支持 - 成熟 按块处理(暂时未支持)

奇异值和特征值分解

BDCSVD (divide & conquer) 最快的 SVD 算法之一 很好 支持 奇异值/向量、最小二乘法 是(并且做最小二乘法) 成熟 按块处理,隐式多线程
JacobiSVD (two-sided) 慢(但对于小矩阵来说很快) Proven 支持 奇异值/向量、最小二乘法 是(并且做最小二乘法) 成熟 R-SVD
SelfAdjointEigenSolver 自伴随 平均很块 支持 特征值/向量 - 成熟 -
ComplexEigenSolver 方阵 非常慢 取决于条件数 支持 特征值/向量 - 一般 2x2 和 3x3 的封闭形式
EigenSolver 实方阵 平均很慢 取决于条件数 支持 特征值/向量 - 一般 -
GeneralizedSelfAdjointEigenSolver 方阵 平均很块 取决于条件数 不支持 广义特征值/向量 - -

辅助分解

RealSchur 实方阵 平均很慢 取决于条件数 支持 - - 一般 -
ComplexSchur 方阵 非常慢 取决于条件数 支持 - - 一般 -
Tridiagonalization 自伴随 - - - 按块处理(暂时未支持)
HessenbergDecomposition 实方阵 一般 - - - 按块处理(暂时未支持)

注意:

  • LDLT 算法存在两种变体。Eigen 产生一个纯对角矩阵,因此它不能处理不定矩阵,这与 Lapack 的产生块对角矩阵不同。
  • 特征值、SVD 和 Schur 分解依赖于迭代算法。它们的收敛速度取决于特征值的分离程度。
  • JacobiSVD 是双边的,可以为方阵提供经过验证的最佳精度。对于非方阵,必须先使用 QR 预处理器。默认选择的 ColPivHouseholderQR 已经非常可靠,但如果希望长期测试它,请改用 FullPivHouseholderQR

术语

  • 自伴随(Selfadjoint)

    对于实数矩阵,selfadjoint 是对称的同义词。对于复数矩阵,selfadjoint 是 hermitian 的同义词。更一般地,矩阵 A 是自伴随的当且仅当它等于它的伴随 $A^*$。伴随也称为共轭转置。

  • 正/负定(Positive/negative definite)

    如果对于任何非零向量 $v$,有 $v^∗Av>0$ ,则自伴矩阵 $A$ 是正定的。同样,如果对于任何非零向量 $v$,有 $v^∗Av<0$ ,则它是负定的。

  • 正/负半定(Positive/negative semidefinite)

    对于任何非零向量 $v$,如果 $v^∗Av≥0$,则自伴矩阵 $A$ 是半正定矩阵。同理,对于任何非零向量 $v$,若 $v^∗Av≤0$ 则为负半定。

  • 按块处理(Blocking)

    意味着该算法可以按块处理矩阵,从而保证了大型矩阵的性能良好扩展。

  • 隐式多线程(Implicit Multi Threading (MT))

    意味着该算法可以通过 OpenMP 利用多核处理器。“隐式”意味着算法本身不是并行的,而是依赖于并行化的矩阵-矩阵乘积例程。

  • 显式多线程(Explicit Multi Threading (MT))

    意味着该算法明确并行化以通过 OpenMP 利用多核处理器。

  • 元展开器(Meta-unroller)

    意味着该算法会针对非常小的固定大小矩阵自动且显式展开。

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