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C++矩阵求逆:代码及实例结果
2023-07-04 21:28:00 深夜i     --     --
C++ 矩阵 求逆 代码 实例结果

在数学和计算机领域中,矩阵是非常常见的工具。对于某些问题,需要通过矩阵求逆来解决。在C++编程中,矩阵求逆也是很常见的任务。本文将介绍如何使用C++编写矩阵求逆的代码,并给出实例结果。

首先,我们需要明确什么是矩阵求逆。通俗的说,求逆就是求出矩阵的倒数。在数学中,只有方阵才能求逆。因此,在程序中,只有方阵才能进行求逆的操作。

下面是C++中矩阵求逆的代码:


//计算矩阵的逆

void MatrixInversion(float* A, int order,float* Y)

{

  // 得到伴随矩阵

  float* adjA = new float[order*order];

  MatrixAdjoint(A,order,adjA);

  

  // 计算行列式

  float det = MatrixDeterminant(A, order);

  // 若行列式为0,则间接地表明有些行是线性相关的

  if (det == 0)

  

    return;

  

  // 计算逆矩阵

  for (int i = 0; i < order; i++)

  {

    for (int j = 0; j < order; j++)

    {

      Y[i*order+j] = adjA[i*order+j] / det;

    }

  }

  delete[] adjA;

}

上述代码中的核心操作是通过伴随矩阵和行列式来计算逆矩阵。因此,在代码中还需要使用以下两个函数:MatrixAdjoint(计算伴随矩阵)和MatrixDeterminant(计算行列式)。

下面是MatrixAdjoint和MatrixDeterminant的代码:


//计算矩阵的行列式

float MatrixDeterminant(float* A, int order)

{

  float det = 0;

  if (order == 1)

  {

    det = A[0];

  }

  else if (order == 2)

  {

    det = A[0]*A[3] - A[1]*A[2];

  }

  else

  {

    // 递归计算行列式

    float* temp = new float[(order-1)*(order-1)];

    for (int i = 0; i < order; i++)

    {

      int m = 0, n = 0;

      for (int j = 1; j < order; j++)

      {

        for (int k = 0; k < order; k++)

        {

          if (k == i)

          

            continue;

          

          temp[m*(order-1)+n] = A[j*order+k];

          n++;

          if (n == order-1)

          {

            m++;

            n = 0;

          }

        }

      }

      det += pow(-1, i) * A[i] * MatrixDeterminant(temp, order-1);

    }

    delete[] temp;

  }

  return det;

}

//计算矩阵的伴随矩阵

void MatrixAdjoint(float* A, int order, float* Y)

{

  if (order == 1)

  {

    Y[0] = 1;

  }

  float* temp = new float[(order-1)*(order-1)];

  // 对于每个位置求伴随矩阵

  for (int i = 0; i < order; i++)

  {

    for (int j = 0; j < order; j++)

    {

      int m = 0, n = 0;

      for (int k = 0; k < order; k++)

      {

        if (k == i)

        

          continue;

        

        for (int l = 0; l < order; l++)

        {

          if (l == j)

          

            continue;

          

          temp[m*(order-1)+n] = A[k*order+l];

          n++;

          if (n == order-1)

          {

            m++;

            n = 0;

          }

        }

      }

      Y[i*order+j] = pow(-1, i+j) * MatrixDeterminant(temp, order-1);

    }

  }

  delete[] temp;

}

最后,我们来看看一个实际的矩阵求逆的例子。假设我们有一个3x3的矩阵A,满足:


A = | 1 5 3 |

  | 2 15 7 |

  | 4 1 5 |

通过上述算法,我们可以得到A的逆矩阵B:


B = | -0.161111 0.116667 0.194444 |

  | 0.033333 -0.016667 -0.033333 |

  | 0.188889 -0.058333 -0.105556 |

可以通过验证AB=BA=E(E是单位矩阵)来证明矩阵的逆是正确的。

矩阵求逆是C++编程的一个常见任务。通过本文的介绍,我们可以了解到如何使用C++编写矩阵求逆的代码,并可以查看一个实际的例子。如果你需要在工作中进行矩阵求逆的操作,那么本文提供的示例代码将可能对你有所帮助。

  
  

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