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在C#中实现矩阵运算

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观海|  楼主 | 2018-10-11 13:01 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
矩阵, 矩阵运算, C#, VS2008, VS200

本文博客链接:http://blog.csdn.net/jdh99,作者:jdh.



环境：

主机:XP

开发环境:VS2008


功能:

在C#中实现矩阵运算


使用特权

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沙发
观海|  楼主 | 2018-10-11 13:03 | 只看该作者
源代码：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;

//二维矩阵  
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;
    }

    //设置m  
    public void set_mn(int mm,int nn)
    {
        m = mm;  
        n = nn;
    }
    //设置m  
    public void set_m(int mm)
    {  
        m = mm;  
    }

    //设置n  
    public void set_n(int nn)
    {  
        n = nn;  
    }

    //初始化  
    public void init_matrix()
    {  
        arr = new float[m * n];  
    }  

    //释放  
    public void free_matrix()
    {
        //delete [] arr;
    }  

    //读取i,j坐标的数据  
    //失败返回-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];
    }  

    //写入i,j坐标的数据  
    //失败返回-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;
    }  
};

//二维运算类  
class _Matrix_Calc  
{   
    //初始化
    public  _Matrix_Calc()
    {

    }

    //成功返回1,失败返回-1  
    public  int add(ref _Matrix A,ref _Matrix B,ref _Matrix C)
    {  
        int i = 0;  
        int j = 0;  

        //判断是否可以运算  
        if (A.m != B.m || A.n != B.n ||  
            A.m != C.m || A.n != C.n)  
        {  
            return -1;  
        }  
        //运算  
        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;  
    }  

    //成功返回1,失败返回-1  
    public  int subtract(ref _Matrix A,ref _Matrix B, ref _Matrix C)
    {  
        int i = 0;  
        int j = 0;  

        //判断是否可以运算  
        if (A.m != B.m || A.n != B.n ||
            A.m != C.m || A.n != C.n)  
        {  
            return -1;  
        }  
        //运算  
        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,失败返回-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;  

        //判断是否可以运算  
        if (A.m != C.m || B.n != C.n ||  
            A.n != B.m)  
        {  
            return -1;  
        }  
        //运算  
        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,只能计算2 * 2,3 * 3  
    //失败返回-31415,成功返回值  
    public float det(ref _Matrix A)
    {  
        float value = 0;  

        //判断是否可以运算  
        if (A.m != A.n || (A.m != 2 && A.m != 3))  
        {  
            return -31415;  
        }  
        //运算  
        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;  
    }
    //求转置矩阵,B = AT  
    //成功返回1,失败返回-1  
    public int transpos(ref _Matrix A,ref _Matrix B)
    {  
        int i = 0;  
        int j = 0;  

        //判断是否可以运算  
        if (A.m != B.n || A.n != B.m)  
        {  
            return -1;  
        }  
        //运算  
        for (i = 0;i < B.m;i++)  
        {  
            for (j = 0;j < B.n;j++)  
            {  
                B.write(i,j,A.read(j,i));  
            }  
        }  

        return 1;  
    }  
    //求逆矩阵,B = A^(-1)  
    //成功返回1,失败返回-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;  

        //判断是否可以运算  
        if (A.m != A.n || B.m != B.n || A.m != B.m)  
        {  
            return -1;  
        }  

        /*
        //如果是2维或者3维求行列式判断是否可逆
        if (A.m == 2 || A.m == 3)
        {
            if (det(A) == 0)
            {
                return -1;
            }
        }
        */  

        //增广矩阵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  
        //变换下三角  
        for (k = 0;k < m.m - 1;k++)  
        {  
            //如果坐标为k,k的数为0,则行变换  
            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  
                {  
                    //交换行  
                    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++)  
            {  
                //获得倍数  
                b = m.read(i,k) / m.read(k,k);  
                //行变换  
                for (j = 0;j < m.n;j++)  
                {  
                    temp = m.read(i,j) - b * m.read(k,j);  
                    m.write(i,j,temp);  
                }  
            }  
        }  
        //变换上三角  
        for (k = m.m - 1;k > 0;k--)  
        {  
            //如果坐标为k,k的数为0,则行变换  
            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  
                {  
                    //交换行  
                    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--)  
            {  
                //获得倍数  
                b = m.read(i,k) / m.read(k,k);  
                //行变换  
                for (j = 0;j < m.n;j++)  
                {  
                    temp = m.read(i,j) - b * m.read(k,j);  
                    m.write(i,j,temp);  
                }  
            }  
        }  
        //将左边方阵化为单位矩阵  
        for (i = 0;i < m.m;i++)  
        {  
            if (m.read(i,i) != 1)  
            {  
                //获得倍数  
                b = 1 / m.read(i,i);  
                //行变换  
                for (j = 0;j < m.n;j++)  
                {  
                    temp = m.read(i,j) * b;  
                    m.write(i,j,temp);  
                }  
            }  
        }  
        //求得逆矩阵  
        for (i = 0;i < B.m;i++)  
        {  
            for (j = 0;j < B.m;j++)  
            {  
                B.write(i,j,m.read(i,j + m.m));  
            }  
        }  
        //释放增广矩阵  
        m.free_matrix();  

        return 1;  
    }  
};  




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观海|  楼主 | 2018-10-11 13:04 | 只看该作者
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(2, 2);
            _Matrix m2 = new _Matrix(2, 2);
            _Matrix m3 = new _Matrix(2, 2);

            //初始化内存  
            m1.init_matrix();  
            m2.init_matrix();  
            m3.init_matrix();  
            //初始化数据  
            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);
            //时间方程
            xkg = xk;
            pkg = pk + q;

            //状态方程
            kk = pkg / (pkg + r);
            xk = xkg + kk * (zk - xkg);
            pk = (1 - kk) * pkg;
            //输出
            output.Text = Convert.ToString(xk);
        }
        private void textBox1_TextChanged(object sender, EventArgs e)
        {
        }
         * */
    }
}

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