用列主元高斯消去法解如下方程组 输出方程组的解,及矩阵 L 的C语言代码
时间: 2024-03-18 11:41:52 浏览: 93
假设要解的方程组为Ax=b,其中A为n阶方阵,b为n维列向量,列主元高斯消元法的步骤如下:
1. 首先将方程组写成增广矩阵[A|b]的形式。
2. 选取第一列中绝对值最大的元素作为主元素,并将该行调整到第一行。
3. 将第一列的主元素下面的元素通过消元操作变为0。
4. 选取第二列中主元素下方绝对值最大的元素作为主元素,并将该行调整到第二行。
5. 将第二列的主元素下面的元素通过消元操作变为0。
6. 重复上述步骤直到消元操作完成。
7. 回代求解,得到方程组的解x。
下面是列主元高斯消去法的C语言代码:
```c
void gauss_elimination(double A[][N], double b[], int n) {
double L[n][n] = {0}; // 初始化L为0
// 高斯消元
for (int k = 0; k < n - 1; k++) {
// 选主元
int p = k;
for (int i = k + 1; i < n; i++) {
if (fabs(A[i][k]) > fabs(A[p][k])) {
p = i;
}
}
if (p != k) {
// 交换第p行和第k行
for (int j = 0; j < n; j++) {
double temp = A[p][j];
A[p][j] = A[k][j];
A[k][j] = temp;
}
double temp = b[p];
b[p] = b[k];
b[k] = temp;
}
// 消元
for (int i = k + 1; i < n; i++) {
L[i][k] = A[i][k] / A[k][k];
for (int j = k; j < n; j++) {
A[i][j] -= L[i][k] * A[k][j];
}
b[i] -= L[i][k] * b[k];
}
}
// 计算L矩阵
for (int i = 0; i < n; i++) {
L[i][i] = 1.0;
}
for (int i = 1; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < i; j++) {
L[i][j] = A[i][j] / A[j][j];
A[i][j] = 0.0;
}
}
// 回代求解
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
b[i] -= A[i][j] * b[j];
}
b[i] /= A[i][i];
}
// 输出方程组的解
printf("The solution of the equation system:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("x[%d] = %lf\n", i, b[i]);
}
// 输出L矩阵
printf("Matrix L:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
printf("%lf ", L[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
```
在这段代码中,假设矩阵A的维数为N,列向量b的维数为n。代码首先定义了一个n×n的矩阵L,用于存储下三角矩阵L。接着进行高斯消元操作,选取绝对值最大的元素作为主元素,并将主元素下方的元素通过消元操作变为0。消元操作同时计算L矩阵的值,将其保存在L矩阵中。最后进行回代求解,得到方程组的解。
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