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 15:07:03 浏览: 52
以下是一个示例的方块矩阵类实现,其中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,同时实现了两个矩乘法的方法: ```csharp using System; class Matrix { public int Size { get; } private double[,] data; public Matrix(int size) { Size = size; data = new double[size, size]; } public Matrix(double[,] values) { Size = values.GetLength(0); data = values; } public double this[int row, int col] { get { return data[row, col]; } set { data[row, col] = value; } } public static double Determinant(Matrix matrix) { if (matrix.Size == 1) return matrix[0, 0]; else if (matrix.Size == 2) return matrix[0, 0] * matrix[1, 1] - matrix[0, 1] * matrix[1, 0]; else { double det = 0; for (int i = 0; i < matrix.Size; i++) { Matrix subMatrix = GetSubMatrix(matrix, i, 0); det += Math.Pow(-1, i) * matrix[i, 0] * Determinant(subMatrix); } return det; } } private static Matrix GetSubMatrix(Matrix matrix, int rowToRemove, int colToRemove) { Matrix subMatrix = new Matrix(matrix.Size - 1); int subRow = 0, subCol = 0; for (int row = 0; row < matrix.Size; row++) { if (row == rowToRemove) continue; for (int col = 0; col < matrix.Size; col++) { if (col == colToRemove) continue; subMatrix[subRow, subCol] = matrix[row, col]; subCol++; } subRow++; subCol = 0; } return subMatrix; } public void Transpose() { for (int i = 0; i < Size; i++) { for (int j = i + 1; j < Size; j++) { double temp = data[i, j]; data[i, j] = data[j, i]; data[j, i] = temp; } } } public Matrix Inverse() { double det = Determinant(this); if (det == 0) throw new Exception("Matrix is not invertible"); Matrix inverse = new Matrix(Size); for (int i = 0; i < Size; i++) { for (int j = 0; j < Size; j++) { Matrix subMatrix = GetSubMatrix(this, i, j); inverse[j, i] = Math.Pow(-1, i + j) * Determinant(subMatrix) / det; } } return inverse; } public double[] EigenValues() { double[] eigenValues = new double[Size]; Matrix tempMatrix = this; for (int i = 0; i < Size; i++) { for (int j = 0; j < 50; j++) // Max iterations { double max = tempMatrix[0, 0]; int maxRow = 0, maxCol = 0; for (int row = 0; row < Size; row++) { for (int col = 0; col < Size; col++) { if (row == col) continue; if (Math.Abs(tempMatrix[row, col]) > Math.Abs(max)) { max = tempMatrix[row, col]; maxRow = row; maxCol = col; } } } if (Math.Abs(max) < 0.001) break; double theta = 0.5 * Math.Atan2(2 * max, tempMatrix[maxRow, maxRow] - tempMatrix[maxCol, maxCol]); double c = Math.Cos(theta); double s = Math.Sin(theta); Matrix rotation = IdentityMatrix(Size); rotation[maxRow, maxRow] = c; rotation[maxRow, maxCol] = -s; rotation[maxCol, maxRow] = s; rotation[maxCol, maxCol] = c; tempMatrix = rotation.Transpose() * tempMatrix * rotation; } eigenValues[i] = tempMatrix[i, i]; tempMatrix[i, i] = double.MaxValue; } return eigenValues; } public double[,] EigenVectors() { double[,] eigenVectors = new double[Size, Size]; Matrix tempMatrix = this; for (int i = 0; i < Size; i++) { for (int j = 0; j < 50; j++) // Max iterations { double max = tempMatrix[0, 0]; int maxRow = 0, maxCol = 0; for (int row = 0; row < Size; row++) { for (int col = 0; col < Size; col++) { if (row == col) continue; if (Math.Abs(tempMatrix[row, col]) > Math.Abs(max)) { max = tempMatrix[row, col]; maxRow = row; maxCol = col; } } } if (Math.Abs(max) < 0.001) break; double theta = 0.5 * Math.Atan2(2 * max, tempMatrix[maxRow, maxRow] - tempMatrix[maxCol, maxCol]); double c = Math.Cos(theta); double s = Math.Sin(theta); Matrix rotation = IdentityMatrix(Size); rotation[maxRow, maxRow] = c; rotation[maxRow, maxCol] = -s; rotation[maxCol, maxRow] = s; rotation[maxCol, maxCol] = c; tempMatrix = rotation.Transpose() * tempMatrix * rotation; for (int k = 0; k < Size; k++) { eigenVectors[k, i] = rotation[k, maxRow] * eigenVectors[maxRow, i] + rotation[k, maxCol] * eigenVectors[maxCol, i]; } } eigenVectors[i, i] = 1; tempMatrix[i, i] = double.MaxValue; } return eigenVectors; } public static Matrix operator *(Matrix a, Matrix b) { if (a.Size != b.Size) throw new ArgumentException("Matrices must have the same size"); Matrix result = new Matrix(a.Size); for (int i = 0; i < a.Size; i++) { for (int j = 0; j < a.Size; j++) { double sum = 0; for (int k = 0; k < a.Size; k++) { sum += a[i, k] * b[k, j]; } result[i, j] = sum; } } return result; } private static Matrix IdentityMatrix(int size) { Matrix identity = new Matrix(size); for (int i = 0; i < size; i++) { identity[i, i] = 1; } return identity; } } class Program { static void Main() { Matrix a = new Matrix(new double[,] { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } }); Matrix b = new Matrix(new double[,] { { 9, 8, 7 }, { 6, 5, 4 }, { 3, 2, 1 } }); Matrix c = new Matrix(new double[,] { { 1, 2 }, { 3, 4 } }); Console.WriteLine("Matrix A:"); PrintMatrix(a); Console.WriteLine("Determinant of A: " + Matrix.Determinant(a)); Console.WriteLine("Transpose of A:"); a.Transpose(); PrintMatrix(a); Console.WriteLine("Inverse of A:"); a = a.Inverse(); PrintMatrix(a); Console.WriteLine("Eigenvalues of A:"); double[] eigenValues = a.EigenValues(); for (int i = 0; i < eigenValues.Length; i++) { Console.WriteLine(eigenValues[i]); } Console.WriteLine("Eigenvectors of A:"); double[,] eigenVectors = a.EigenVectors(); PrintMatrix(new Matrix(eigenVectors)); Console.WriteLine("Matrix B:"); PrintMatrix(b); Console.WriteLine("Determinant of B: " + Matrix.Determinant(b)); Console.WriteLine("Transpose of B:"); b.Transpose(); PrintMatrix(b); Console.WriteLine("Inverse of B:"); b = b.Inverse(); PrintMatrix(b); Console.WriteLine("Matrix C:"); PrintMatrix(c); Console.WriteLine("Matrix A * B:"); PrintMatrix(a * b); Console.WriteLine("Matrix B * C:"); PrintMatrix(b * c); } private static void PrintMatrix(Matrix matrix) { for (int i = 0; i < matrix.Size; i++) { for (int j = 0; j < matrix.Size; j++) { Console.Write("{0,6:N2}", matrix[i, j]); } Console.WriteLine(); } Console.WriteLine(); } } ``` 在Main()函数中,我们创建了三个矩阵对象a、b、c,并分别调用了计算行列式、矩阵转置、求逆矩阵、特征值、特征向量、矩乘法等方法,输出了对应结果。

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