用C#定义一个方块矩阵类,里面包含矩阵的基本成员,如矩阵本身的数据,计算矩阵的行列式,特征值,特征向量、矩阵转置、求逆矩阵等方法,实现两个矩乘法的方法(可选),要求计算矩阵行列式用静态方法,其他用动态方法。 在Main()函数中,创建三个矩阵对象,并调用相关方法计算该矩阵的各种值。

时间: 2023-06-27 15:08:18 浏览: 55
以下是C#定义方块矩阵类的示例代码: ```csharp using System; class Matrix { private int[,] data; // 存储矩阵数据 private int size; // 矩阵大小 // 构造方法 public Matrix(int size) { this.size = size; this.data = new int[size, size]; } // 矩阵转置 public void Transpose() { for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = i + 1; j < size; j++) { int temp = data[i, j]; data[i, j] = data[j, i]; data[j, i] = temp; } } } // 求逆矩阵 public Matrix Inverse() { Matrix result = new Matrix(size); int[,] identity = new int[size, size]; for (int i = 0; i < size; i++) { identity[i, i] = 1; } for (int i = 0; i < size; i++) { int max = i; for (int j = i + 1; j < size; j++) { if (Math.Abs(data[j, i]) > Math.Abs(data[max, i])) { max = j; } } if (max != i) { for (int j = 0; j < size; j++) { int temp = data[i, j]; data[i, j] = data[max, j]; data[max, j] = temp; temp = identity[i, j]; identity[i, j] = identity[max, j]; identity[max, j] = temp; } } for (int j = i + 1; j < size; j++) { int factor = data[j, i] / data[i, i]; for (int k = 0; k < size; k++) { data[j, k] -= factor * data[i, k]; identity[j, k] -= factor * identity[i, k]; } } } for (int i = size - 1; i >= 0; i--) { for (int j = i - 1; j >= 0; j--) { int factor = data[j, i] / data[i, i]; for (int k = 0; k < size; k++) { data[j, k] -= factor * data[i, k]; identity[j, k] -= factor * identity[i, k]; } } } for (int i = 0; i < size; i++) { int factor = data[i, i]; for (int j = 0; j < size; j++) { data[i, j] /= factor; identity[i, j] /= factor; result[i, j] = identity[i, j]; } } return result; } // 计算行列式 public static int Determinant(Matrix matrix) { int result = 1; int sign = 1; int[,] data = (int[,])matrix.data.Clone(); for (int i = 0; i < matrix.size; i++) { int max = i; for (int j = i + 1; j < matrix.size; j++) { if (Math.Abs(data[j, i]) > Math.Abs(data[max, i])) { max = j; } } if (max != i) { for (int j = 0; j < matrix.size; j++) { int temp = data[i, j]; data[i, j] = data[max, j]; data[max, j] = temp; } sign *= -1; } if (data[i, i] == 0) { return 0; } result *= data[i, i]; for (int j = i + 1; j < matrix.size; j++) { int factor = data[j, i] / data[i, i]; for (int k = i + 1; k < matrix.size; k++) { data[j, k] -= factor * data[i, k]; } } } return result * sign; } // 计算特征值和特征向量 public void Eigen(out int[] eigenValues, out int[,] eigenVectors) { eigenValues = new int[size]; eigenVectors = new int[size, size]; int[,] data = (int[,])this.data.Clone(); for (int i = 0; i < size; i++) { eigenVectors[i, i] = 1; } while (true) { int maxI = 0; int maxJ = 1; for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = i + 1; j < size; j++) { if (Math.Abs(data[i, j]) > Math.Abs(data[maxI, maxJ])) { maxI = i; maxJ = j; } } } if (data[maxI, maxJ] == 0) { break; } int aii = data[maxI, maxI]; int ajj = data[maxJ, maxJ]; int aij = data[maxI, maxJ]; int det = aii * ajj - aij * aij; int sqrt = (int)Math.Sqrt(det); int lambda1 = (aii + ajj + sqrt) / 2; int lambda2 = (aii + ajj - sqrt) / 2; if (Math.Abs(lambda1 - aii) < Math.Abs(lambda2 - aii)) { eigenValues[maxI] = lambda1; } else { eigenValues[maxI] = lambda2; } for (int i = 0; i < size; i++) { int vi = data[i, maxI]; int vj = data[i, maxJ]; data[i, maxI] = (vi * ajj - vj * aij) / det; data[i, maxJ] = (vj * aii - vi * aij) / det; } for (int j = 0; j < size; j++) { int vi = eigenVectors[j, maxI]; int vj = eigenVectors[j, maxJ]; eigenVectors[j, maxI] = (vi * ajj - vj * aij) / det; eigenVectors[j, maxJ] = (vj * aii - vi * aij) / det; } } } // 计算矩阵乘法 public static Matrix operator *(Matrix m1, Matrix m2) { if (m1.size != m2.size) { throw new ArgumentException("矩阵大小不一致"); } Matrix result = new Matrix(m1.size); for (int i = 0; i < m1.size; i++) { for (int j = 0; j < m1.size; j++) { for (int k = 0; k < m1.size; k++) { result[i, j] += m1[i, k] * m2[k, j]; } } } return result; } // 索引器 public int this[int i, int j] { get { return data[i, j]; } set { data[i, j] = value; } } } ``` 在Main()函数中,创建三个矩阵对象,并调用相关方法计算该矩阵的各种值的示例代码: ```csharp static void Main(string[] args) { Matrix m1 = new Matrix(3); m1[0, 0] = 1; m1[0, 1] = 2; m1[0, 2] = 3; m1[1, 0] = 4; m1[1, 1] = 5; m1[1, 2] = 6; m1[2, 0] = 7; m1[2, 1] = 8; m1[2, 2] = 9; Matrix m2 = new Matrix(3); m2[0, 0] = 9; m2[0, 1] = 8; m2[0, 2] = 7; m2[1, 0] = 6; m2[1, 1] = 5; m2[1, 2] = 4; m2[2, 0] = 3; m2[2, 1] = 2; m2[2, 2] = 1; Matrix m3 = new Matrix(3); m3[0, 0] = 1; m3[0, 1] = 2; m3[0, 2] = 3; m3[1, 0] = 2; m3[1, 1] = 5; m3[1, 2] = 6; m3[2, 0] = 3; m3[2, 1] = 6; m3[2, 2] = 9; Console.WriteLine($"m1的行列式为{Matrix.Determinant(m1)}"); int[] eigenValues; int[,] eigenVectors; m1.Eigen(out eigenValues, out eigenVectors); Console.WriteLine("m1的特征值为:"); for (int i = 0; i < eigenValues.Length; i++) { Console.WriteLine(eigenValues[i]); } Console.WriteLine("m1的特征向量为:"); for (int i = 0; i < m1.size; i++) { for (int j = 0; j < m1.size; j++) { Console.Write($"{eigenVectors[i, j]} "); } Console.WriteLine(); } m1.Transpose(); Console.WriteLine("m1的转置为:"); for (int i = 0; i < m1.size; i++) { for (int j = 0; j < m1.size; j++) { Console.Write($"{m1[i, j]} "); } Console.WriteLine(); } Matrix m1Inverse = m1.Inverse(); Console.WriteLine("m1的逆矩阵为:"); for (int i = 0; i < m1.size; i++) { for (int j = 0; j < m1.size; j++) { Console.Write($"{m1Inverse[i, j]} "); } Console.WriteLine(); } Matrix m1m2 = m1 * m2; Console.WriteLine("m1和m2的乘积为:"); for (int i = 0; i < m1.size; i++) { for (int j = 0; j < m1.size; j++) { Console.Write($"{m1m2[i, j]} "); } Console.WriteLine(); } Matrix m1m3 = m1 * m3; Console.WriteLine("m1和m3的乘积为:"); for (int i = 0; i < m1.size; i++) { for (int j = 0; j < m1.size; j++) { Console.Write($"{m1m3[i, j]} "); } Console.WriteLine(); } } ```

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