C#——MathNet.Numerics使用心得

博客介绍了使用MathNet的相关操作。一是用LU分解求解线性方程组Ax=b的解,包括创建矩阵A和列向量b,对matrix分解求解;二是将Matrix导出成Mat文件,需从Nuget安装MathNet.Numerics.Data.Matlab并添加引用。

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1.使用LU分解求解线性方程组Ax=b的解(2019.3.17)

首先创建一个矩阵A,矩阵数据可以使用二维数组作为源数据,使用DenseMatrix.OfArray(double[,] array)进行创建

double[,] A =
{
    {3, 1.4,0,0 },
    {1.4, 2, 2.1, 0 },
    {0 ,2.1,4,3 },
    {0,0,3,3.4 }
};
Matrix<double> matrix = DenseMatrix.OfArray(A);

然后创建列向量b,为DenseVector对象,可以直接使用new DenseVector(double[] array)构造

DenseVector b = new DenseVector(new double[] {1, 2, 3, 4});

使用LU()对matrix进行分解,LU()返回的对象实现了ISolver<T>接口,可以直接调用Solve(b)解出方程

var X = matrix.LU().Solve(b)

这样X便是方程组AX=b的解了

2.将Matrix导出成Mat文件,使用Matlab打开(2019/5/9)

要将Matrix导出为Mat文件,首先需要从Nuget安装MathNet.Numerics.Data.Matlab
添加引用MathNet.Numerics.Data.Matlab
在该名称空间下,主要使用
MatlabWriter.Pack(Matrix<T> matrix, string matrixName)
MatlabWriter.Store(string filePath, IEnumerable<MatlabMatrix> matrices)
Ex:

List<MatlabMatrix> ms = new List<MatlabMatrix>
{
	  MatlabWriter.Pack(A, "A"),
	  MatlabWriter.Pack(DenseMatrix.OfColumnVectors(b), "b"),
	  MatlabWriter.Pack(DenseMatrix.OfColumnVectors(x), "x")
};
MatlabWriter.Store(FilePath, ms);
### C#使用 MathNet.Numerics 的 BigInteger 和 BigRational 在 C# 中,`MathNet.Numerics` 是一个强大的数值计算库,提供了丰富的功能来支持科学计算、工程应用和其他高性能需求的任务。该库扩展了 .NET 平台上的基本数据结构,其中包括 `BigInteger` 和 `BigRational` 类型的支持。 #### 安装 MathNet.Numerics 库 为了使用 `MathNet.Numerics` 提供的功能,首先需要通过 NuGet 包管理器安装它。可以通过以下命令完成安装: ```bash Install-Package MathNet.Numerics ``` 或者,在 Visual Studio 中右键点击项目 -> “管理 NuGet 包”,搜索并安装 `MathNet.Numerics`。 --- #### 使用 BigInteger 功能 尽管 .NET 自带的 `System.Numerics.BigInteger` 已经可以满足大多数场景下的大整数运算需求,但在某些情况下可能仍需借助第三方实现更复杂的功能。以下是基于 `MathNet.Numerics` 的 `BigInteger` 示例代码: ```csharp using System; using MathNet.Numerics; class Program { static void Main() { var bigInt1 = new BigInt(123456789012345678901234567890L); var bigInt2 = new BigInt(-987654321098765432109876543210L); // 加法 var sum = bigInt1 + bigInt2; Console.WriteLine($"Sum: {sum}"); // 减法 var difference = bigInt1 - bigInt2; Console.WriteLine($"Difference: {difference}"); // 乘法 var product = bigInt1 * bigInt2; Console.WriteLine($"Product: {product}"); } } ``` 上述代码展示了如何利用 `BigInt` 进行加减乘除等基础运算[^1]。 --- #### 使用 BigRational 功能 `BigRational` 是一种能够精确表示有理数的数据类型,适用于涉及分数或高精度浮点数的应用场合。下面是一个简单的例子展示其用法: ```csharp using System; using MathNet.Numerics; class Program { static void Main() { // 创建两个 BigRational 对象 var rational1 = new BigRational(1, 3); // 表示 1/3 var rational2 = new BigRational(2, 5); // 表示 2/5 // 加法 var addResult = rational1 + rational2; Console.WriteLine($"Addition Result: {addResult}"); // 减法 var subResult = rational1 - rational2; Console.WriteLine($"Subtraction Result: {subResult}"); // 乘法 var mulResult = rational1 * rational2; Console.WriteLine($"Multiplication Result: {mulResult}"); // 除法 var divResult = rational1 / rational2; Console.WriteLine($"Division Result: {divResult}"); } } ``` 这段代码说明了如何定义和操作 `BigRational` 数据类型,并执行常见的算术运算[^2]。 --- #### Java 和 C# 的对比注意事项 需要注意的是,虽然两者都实现了类似的 `BigInteger` 接口,但它们的具体行为可能存在差异。例如,Java 支持指定基数(base)作为参数传递给 `BigInteger` 构造函数,而 C# 则不提供这种灵活性[^3]。因此,在跨平台移植代码时应特别小心这些细节的不同之处。 --- ### 总结 以上介绍了如何在 C# 中结合 `MathNet.Numerics` 来高效地处理超大规模整数以及精准表达有理数的方法。无论是科学研究还是实际工程项目开发过程中遇到的大规模数值问题都可以得到妥善解决。
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