Windows+VS2022安装METIS软件包

星星也在雾里

已于 2024-11-18 00:50:01 修改

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文章标签： visual studio c++

于 2024-11-18 00:49:16 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_62934777/article/details/143840480

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内容摘要：

本文详细介绍如何利用CMake GUI安装、下载METIS软件包，并应用到Windows系统下Visual Studio 2022配置环境，同时对安装时出现的部分问题给出相应的解决措施。

一、关于METIS软件包

METIS 是一个著名的图分割和网格分解库，主要用于处理图形分割、大型稀疏矩阵的重排序以及有限元方法中的网格分解。由卡内基梅隆大学的 George Karypis 和 Vipin Kumar 开发，METIS 提供了高效的算法以解决如下问题：

1.主要功能

图分割（Graph Partitioning）
- 将图分割为指定数量的子图，最小化边界顶点的数量（以减少通信成本），同时尽量平衡每个子图的节点数。
- 适用于并行计算的负载均衡，特别是在分布式系统中。
网格分解（Mesh Partitioning）
- 将有限元分析中的网格划分为子网格，方便分布式计算。
- 使用经典的多层次图分割技术。
稀疏矩阵重排序（Sparse Matrix Ordering）
- 对稀疏矩阵重新排序以减少其带宽或轮廓，优化矩阵的存储和操作效率。
- 常用于求解大型稀疏线性系统。

2.核心技术

多层次方法（Multilevel Methods）
- 通过对图进行递归收缩构建简化图，然后在简化图上进行优化，再将结果扩展回原始图。
- 提供了高度高效的计算方法，能在较短时间内处理大规模问题。
启发式算法
- 利用启发式技术寻找接近最优的分割方案。

3.优势

高效性：能在大规模稀疏图和网格上快速运行。
质量优越：生成的分割和排序质量在许多应用中接近最优。
广泛应用：在科学计算、机器学习、网络分析等领域有广泛应用。

图来自于KarypisG ,KumarV .A Fast and High Quality Multilevel Scheme for Partitioning Irregular Graphs[J].SIAM Journal on Scientific Computing,2006,20(1):359-392.

二、开发环境

1.操作系统：Win10/Win11

2.开发工具：Visual Studio 2022

3.开发语言：C/C++

4.METIS版本：5.1.0

5.CMake版本：3.21.5

三、下载METIS

1.下载网址：

METIS 的官网地址：http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/metis/overview

可以在官网上找到 METIS 的详细信息、使用文档、下载链接以及相关研究论文，但笔者尝试多种方法无法打开，欢迎给出解决措施。🌹🌹

官方 METIS GitHub 镜像：https://github.com/KarypisLab/METIS

起初笔者下载5.2.1版本的METIS，在 5.2.1 版本中，METIS的文件组织方式发生了一些变化，相比于 5.1.0 版本，某些文件和目录的结构可能有所调整，新版本METIS对于末尾参考教程中提到的方法不适用，这两个新旧版本主要有以下区别：

GKlib：在 METIS 5.2.1 中，原先与 METIS 5.1.0 一起提供的 GKlib 目录可能已经被合并或者调整到其他位置。GKlib 是 METIS 使用的一些核心数据结构和算法的库，可能在新版本中已被重构，或已并入 METIS 的其他部分。
gk_arch.h：这个头文件（在 5.1.0 中用于指定机器架构）在 5.2.1 中可能已经移动，或者通过其他方式进行了优化或重构。新的版本可能将这类配置与其他编译选项和平台适配功能结合起来，因此 gk_arch.h 文件可能不再直接作为单独的头文件存在。

所以建议直接在该网站中直接下载5.1.0版本：https://github.com/xijunke/METIS-1

2.下载后解压，metis-5.1.0文件夹中包含以下内容。

四、安装CMake GUI

安装CMake GUI 对METIS进行编译。

1.下载网址

官方网址：https://cmake.org/download/（想要下载最新版本的可以从官网下载，但不建议下载最最新版本，会出现一些错误。感兴趣可查看）

GitHub下载网址：https://github.com/Kitware/CMake/releases（该网址整理各个版本的cmake安装包，可自行选择下载，但要注意和VS版本兼容）

CMake 3.21 是正式支持 Visual Studio 2022 的第一个版本，为此笔者下载的压缩包为cmake-3.21.5-windows-x86_64.msi。

2.关于安装包.zip和.msi有什么区别，以下给出解答。

.msi（Microsoft Installer）：
- .msi 文件是Windows平台上常见的安装包格式，属于一种自动化安装方式。
- 使用.msi文件安装时，安装过程会自动化处理，用户只需通过安装向导一步步完成安装。安装过程中，安装路径和其他选项可以自定义。
- .msi 文件通常适用于大多数用户，尤其是那些希望简单快捷地安装，并且希望CMake自动配置环境变量等设置的用户。
.zip 文件：
- .zip 文件是CMake的压缩包，里面包含了CMake的所有文件，但并没有提供自动化的安装过程。
- 用户需要手动解压文件，并且需要自己配置环境变量（例如将CMake的路径添加到系统的PATH环境变量中），以便能够在命令行中直接使用CMake。
- .zip 文件适合那些需要手动控制安装过程的高级用户，或者那些希望避免修改系统设置、手动解压并运行CMake的用户。

总结：

如果你希望简单快捷地安装并自动配置，选择 .msi 安装包。
如果你想手动控制安装过程或者仅仅是想解压使用，选择 .zip 压缩包。

3.笔者选择用msi安装，一路默认NEXT即可，下载完成后如下图所示。

找到bin文件夹下的图标，双击打开cmake的GUI界面，如下图所示。

五、用CMake GUI编译

1.打开CMake GUI，选择刚刚解压的METIS地址为源代码，输出路径为该地址下的build文件夹。

该build为新建空文件夹，可手动新建，但一定要保证是空文件夹。若无手动新建，后续编译程序会自动新建。

2.点击Configure按钮，选择本机安装的VS版本的生成器（一般为默认选项），点击Finish。

3.编译结束后下面的输出框最后一行是Configure Done就可以了，继续点击Generate按钮，输出Generate Done，编译完成，如下图所示。

在build文件中可以看到METIS.sln。

注：若点击Configure按钮后出现如下图所示报错“Error in configuration process, project files may be invalid”，给出以下解决方案。

（1）确保所有路径（如 METIS 源码路径、Visual Studio 安装路径、CMake 安装路径等）都没有包含空格或特殊字符（这可能会导致某些工具链无法正常工作）。

（2）确保使用的 CMake 版本与你的 Visual Studio 版本兼容。

（3）有时候，CMake 的缓存文件可能会导致配置失败。你可以尝试清理 CMake 缓存并重新生成：删除 build 目录中的所有文件（或者只删除 CMakeCache.txt 文件），然后重新运行 CMake 配置命令或使用 CMake GUI 重新配置项目。

（4）检查 Visual Studio 安装组件：在“开始”菜单搜索“Visual Studio Installer”，然后点击已安装的 Visual Studio 版本旁边的“修改”按钮。在“修改”界面中，查看是否选中了“C++ 生成工具”（C++ build tools）和相关的 Windows SDK。如果没有，勾选并重新安装。

以Visual Studio 2022为例，确保安装以下两部分。