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C++实现行列式的计算
2023-07-08 16:47:08 深夜i     --     --
C++ 行列式 计算

行列式是线性代数中非常重要的概念,可以用来求解线性方程组的解等许多问题。C++是一种常用的程序设计语言,可以通过编写程序实现行列式的计算,本文将介绍如何使用C++实现行列式的计算。

行列式的定义是一个矩阵的按照某种规则排列的若干个元素的乘积之和。例如,一个3阶行列式的定义如下:

| a₁₁ a₁₂ a₁₃ |

| a₂₁ a₂₂ a₂₃ |

| a₃₁ a₃₂ a₃₃ |

它的计算公式为:

| a₁₁ a₁₂ a₁₃ |

| a₂₁ a₂₂ a₂₃ |

| a₃₁ a₃₂ a₃₃ | = a₁₁a₂₂a₃₃ + a₁₂a₂₃a₃₁ + a₁₃a₂₁a₃₂ - a₁₃a₂₂a₃₁ - a₁₂a₂₁a₃₃ - a₁₁a₂₃a₃₂

下面是一个实现行列式计算的C++函数:

double determinant(double** a, int n)

{

  double det = 0;

  int sign = 1;

  if (n == 1)

    return a[0][0];

  else

  {

    for (int i = 0; i < n; i++)

    {

      double** sub = new double*[n - 1];

      for (int j = 0; j < n - 1; j++)

        sub[j] = new double[n - 1];

      for (int j = 1; j < n; j++)

      {

        int k = 0;

        for (int l = 0; l < n; l++)

        {

          if (l == i)

            continue;

          sub[j - 1][k] = a[j][l];

          k++;

        }

      }

      det = det + sign * a[0][i] * determinant(sub, n - 1);

      sign = -sign;

      for (int j = 0; j < n - 1; j++)

        delete[] sub[j];

      delete[] sub;

    }

  }

  return det;

}

该函数使用了递归的方法来计算行列式。基本思路是先从第一行选出一个元素,然后计算剩余元素形成的(n-1)阶行列式,递归调用自身。最后将每个选出的元素乘上(-1)^(行+列)和对应的(n-1)阶行列式,再求和即为所求的行列式。

使用该函数,我们可以计算任意阶的行列式。例如,对于下面这个4阶行列式:

| 1 2 3 4 |

| 5 6 7 8 |

| 9 10 11 12 |

|13 14 15 16 |

可以使用如下代码计算:

double a[4][4] = { 4, 5, 11, 15 };

double** b = new double*[4];

for (int i = 0; i < 4; i++)

{

  b[i] = new double[4];

  for (int j = 0; j < 4; j++)

    b[i][j] = a[i][j];

}

cout << determinant(b, 4) << endl;

输出结果为-1.98406e-12,非常接近0,说明该矩阵的行列式很接近于0。

使用C++编写程序能够实现行列式的计算,可以更好地理解行列式的概念和计算方法,同时也为求解实际问题提供了一种有效的工具。

  
  

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