C#中矩陣運算方法實例分析
這篇文章主要介紹了C#中矩陣運算方法,實例分析了通過C#實現矩陣的初始化、轉置矩陣、求逆矩陣等各種常用的操作技巧,具有一定參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下
本文實例講述了C#中矩陣運算方法。分享給大家供大家參考。具體分析如下：
一、測試環境：
主機:XP
開發環境:VS2008
二、功能:
在C#中實現矩陣運算
三、源代碼：
?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; //矩陣數據結構 //二維矩陣 class _Matrix { public int m; public int n; public float[] arr; //初始化 public _Matrix() { m = 0; n = 0; } public _Matrix(int mm,int nn) { m = mm; n = nn; } //設置m public void set_mn(int mm,int nn) { m = mm; n = nn; } //設置m public void set_m(int mm) { m = mm; } //設置n public void set_n(int nn) { n = nn; } //初始化 public void init_matrix() { arr = new float[m * n]; } //釋放 public void free_matrix() { //delete [] arr; } //讀取i,j坐標的數據 //失敗返回-31415,成功返回值 public float read(int i,int j) { if (i >= m || j >= n) { return -31415; } //return *(arr + i * n + j); return arr[i * n + j]; } //寫入i,j坐標的數據 //失敗返回-1,成功返回1 public int write(int i,int j,float val) { if (i >= m || j >= n) { return -1; } arr[i * n + j] = val; return 1; } }; //二維運算類 class _Matrix_Calc { //初始化 public _Matrix_Calc() { } //C = A + B //成功返回1,失敗返回-1 public int add(ref _Matrix A,ref _Matrix B,ref _Matrix C) { int i = 0; int j = 0; //判斷是否可以運算 if (A.m != B.m || A.n != B.n || A.m != C.m || A.n != C.n) { return -1; } //運算 for (i = 0;i < C.m;i++) { for (j = 0;j < C.n;j++) { C.write(i,j,A.read(i,j) + B.read(i,j)); } } return 1; } //C = A - B //成功返回1,失敗返回-1 public int subtract(ref _Matrix A,ref _Matrix B, ref _Matrix C) { int i = 0; int j = 0; //判斷是否可以運算 if (A.m != B.m || A.n != B.n || A.m != C.m || A.n != C.n) { return -1; } //運算 for (i = 0;i < C.m;i++) { for (j = 0;j < C.n;j++) { C.write(i,j,A.read(i,j) - B.read(i,j)); } } return 1; } //C = A * B //成功返回1,失敗返回-1 public int multiply(ref _Matrix A, ref _Matrix B, ref _Matrix C) { int i = 0; int j = 0; int k = 0; float temp = 0; //判斷是否可以運算 if (A.m != C.m || B.n != C.n || A.n != B.m) { return -1; } //運算 for (i = 0;i < C.m;i++) { for (j = 0;j < C.n;j++) { temp = 0; for (k = 0;k < A.n;k++) { temp += A.read(i,k) * B.read(k,j); } C.write(i,j,temp); } } return 1; } //行列式的值,只能計算2 * 2,3 * 3 //失敗返回-31415,成功返回值 public float det(ref _Matrix A) { float value = 0; //判斷是否可以運算 if (A.m != A.n || (A.m != 2 && A.m != 3)) { return -31415; } //運算 if (A.m == 2) { value = A.read(0,0) * A.read(1,1) - A.read(0,1) * A.read(1,0); } else { value = A.read(0,0) * A.read(1,1) * A.read(2,2) + A.read(0,1) * A.read(1,2) * A.read(2,0) + A.read(0,2) * A.read(1,0) * A.read(2,1) - A.read(0,0) * A.read(1,2) * A.read(2,1) - A.read(0,1) * A.read(1,0) * A.read(2,2) - A.read(0,2) * A.read(1,1) * A.read(2,0); } return value; } //求轉置矩陣,B = AT //成功返回1,失敗返回-1 public int transpos(ref _Matrix A,ref _Matrix B) { int i = 0; int j = 0; //判斷是否可以運算 if (A.m != B.n || A.n != B.m) { return -1; } //運算 for (i = 0;i < B.m;i++) { for (j = 0;j < B.n;j++) { B.write(i,j,A.read(j,i)); } } return 1; } //求逆矩陣,B = A^(-1) //成功返回1,失敗返回-1 public int inverse(ref _Matrix A, ref _Matrix B) { int i = 0; int j = 0; int k = 0; _Matrix m = new _Matrix(A.m,2 * A.m); float temp = 0; float b = 0; //判斷是否可以運算 if (A.m != A.n || B.m != B.n || A.m != B.m) { return -1; } /* //如果是2維或者3維求行列式判斷是否可逆 if (A.m == 2 || A.m == 3) { if (det(A) == 0) { return -1; } } */ //增廣矩陣m = A | B初始化 m.init_matrix(); for (i = 0;i < m.m;i++) { for (j = 0;j < m.n;j++) { if (j <= A.n - 1) { m.write(i,j,A.read(i,j)); } else { if (i == j - A.n) { m.write(i,j,1); } else { m.write(i,j,0); } } } } //高斯消元 //變換下三角 for (k = 0;k < m.m - 1;k++) { //如果坐標為k,k的數為0,則行變換 if (m.read(k,k) == 0) { for (i = k + 1;i < m.m;i++) { if (m.read(i,k) != 0) { break; } } if (i >= m.m) { return -1; } else { //交換行 for (j = 0;j < m.n;j++) { temp = m.read(k,j); m.write(k,j,m.read(k + 1,j)); m.write(k + 1,j,temp); } } } //消元 for (i = k + 1;i < m.m;i++) { //獲得倍數 b = m.read(i,k) / m.read(k,k); //行變換 for (j = 0;j < m.n;j++) { temp = m.read(i,j) - b * m.read(k,j); m.write(i,j,temp); } } } //變換上三角 for (k = m.m - 1;k > 0;k--) { //如果坐標為k,k的數為0,則行變換 if (m.read(k,k) == 0) { for (i = k + 1;i < m.m;i++) { if (m.read(i,k) != 0) { break; } } if (i >= m.m) { return -1; } else { //交換行 for (j = 0;j < m.n;j++) { temp = m.read(k,j); m.write(k,j,m.read(k + 1,j)); m.write(k + 1,j,temp); } } } //消元 for (i = k - 1;i >= 0;i--) { //獲得倍數 b = m.read(i,k) / m.read(k,k); //行變換 for (j = 0;j < m.n;j++) { temp = m.read(i,j) - b * m.read(k,j); m.write(i,j,temp); } } } //將左邊方陣化為單位矩陣 for (i = 0;i < m.m;i++) { if (m.read(i,i) != 1) { //獲得倍數 b = 1 / m.read(i,i); //行變換 for (j = 0;j < m.n;j++) { temp = m.read(i,j) * b; m.write(i,j,temp); } } } //求得逆矩陣 for (i = 0;i < B.m;i++) { for (j = 0;j < B.m;j++) { B.write(i,j,m.read(i,j + m.m)); } } //釋放增廣矩陣 m.free_matrix(); return 1; } }; namespace test { public partial class Form1 : Form { double zk; double xkg, pkg, kk, xk, pk, q, r; public Form1() { InitializeComponent(); xk = 0; pk = 0; q = 0.00001; r = 0.0001; int i = 0; int j = 0; int k = 0; _Matrix_Calc m_c = new _Matrix_Calc(); //_Matrix m1 = new _Matrix(3,3); //_Matrix m2 = new _Matrix(3,3); //_Matrix m3 = new _Matrix(3,3); _Matrix m1 = new _Matrix(2, 2); _Matrix m2 = new _Matrix(2, 2); _Matrix m3 = new _Matrix(2, 2); //初始化內存 m1.init_matrix(); m2.init_matrix(); m3.init_matrix(); //初始化數據 k = 1; for (i = 0;i < m1.m;i++) { for (j = 0;j < m1.n;j++) { m1.write(i,j,k++); } } for (i = 0;i < m2.m;i++) { for (j = 0;j < m2.n;j++) { m2.write(i,j,k++); } } m_c.multiply(ref m1,ref m2, ref m3); //output.Text = Convert.ToString(m3.read(1,1)); output.Text = Convert.ToString(m_c.det(ref m1)); } /* private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { zk = Convert.ToDouble(input.Text); //時間方程 xkg = xk; pkg = pk + q; //狀態方程 kk = pkg / (pkg + r); xk = xkg + kk * (zk - xkg); pk = (1 - kk) * pkg; //輸出 output.Text = Convert.ToString(xk); } private void textBox1_TextChanged(object sender, EventArgs e) { } * */ } }希望本文所述對大家的C#程序設計有所幫助。
