给定一个n*n的矩阵,求该矩阵的k次幂,即P^k,如何用C++实现
时间: 2023-05-24 19:05:46 浏览: 143
矩阵计算器,C++实现
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可以使用循环来实现矩阵的乘法,使用递归来实现矩阵的幂运算,具体步骤如下:
1. 定义一个函数multiplyMatrix用来计算两个矩阵的乘积,其输入为两个n*n的矩阵A、B和一个指向结果矩阵的指针C。
2. 实现multiplyMatrix函数,具体步骤为,对于矩阵C的每个元素C[i][j],计算其等于A的第i行和B的第j列对应元素的乘积的累加和,即:
```
for(int k=0;k<n;k++)
C[i][j]+=A[i][k]*B[k][j];
```
3. 定义一个函数powerMatrix用来计算矩阵的幂,其输入为一个n*n的矩阵A,一个指定的幂次k和一个指向结果矩阵的指针B。
4. 实现powerMatrix函数,其具体步骤为,如果k等于0,则将B矩阵设为单位矩阵,即对角线上全为1,其余为0的矩阵;如果k为奇数,则调用自身递归计算A的k-1次幂并与A相乘;如果k为偶数,则计算A的k/2次幂并与自己相乘。
```
if(k==0){
// identity matrix
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
B[i][j]=(i==j?1:0);
}else if(k%2==1){
int temp[n][n];
powerMatrix(A,k-1,temp);
multiplyMatrix(A,temp,B);
}else{
int temp[n][n];
powerMatrix(A,k/2,temp);
multiplyMatrix(temp,temp,B);
}
```
5. 在主函数中输入矩阵A和幂次k,在内存中定义结果矩阵P,并调用powerMatrix函数计算A的k次幂存放在P矩阵中,即:
```
int A[MAX][MAX],P[MAX][MAX];
int n,k;
// input matrix A and power k
powerMatrix(A,k,P);
```
完整代码示例如下:
```
#include <stdio.h>
#define MAX 100
void multiplyMatrix(int A[][MAX], int B[][MAX], int C[][MAX], int n){
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
for(int k=0;k<n;k++)
C[i][j]+=A[i][k]*B[k][j];
}
void powerMatrix(int A[][MAX], int k, int B[][MAX], int n){
if(k==0){
// identity matrix
for(int i=0;i<n;i++)
for(int j=0;j<n;j++)
B[i][j]=(i==j?1:0);
}else if(k%2==1){
int temp[MAX][MAX]={0};
powerMatrix(A,k-1,temp,n);
multiplyMatrix(A,temp,B,n);
}else{
int temp[MAX][MAX]={0};
powerMatrix(A,k/2,temp,n);
multiplyMatrix(temp,temp,B,n);
}
}
int main(){
int A[MAX][MAX],P[MAX][MAX];
int n,k;
// input matrix A and power k
powerMatrix(A,k,P,n);
// print matrix P
for(int i=0;i<n;i++){
for(int j=0;j<n;j++){
printf("%d ",P[i][j]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
```
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