用matlab实现基于施密特正交化方法的QR分解;用matlab 找例子说明它在某些情况下效果不好; 用matlab说明基于吉文斯变换的QR分解并检验对上边例子是否有好的效果
时间: 2024-09-09 08:02:36 浏览: 54
基于cordic算法的吉文斯迭代的定点QR分解在FPGA的实现
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在MATLAB中实现基于施密特正交化方法的QR分解可以通过Gram-Schmidt过程来完成,这个过程涉及到将一组线性无关的向量转换成一组正交向量,同时形成一个上三角矩阵R。QR分解是将矩阵A分解为一个正交矩阵Q和一个上三角矩阵R的乘积,即A=QR。
以下是一个简单的MATLAB例子,展示了如何进行Gram-Schmidt过程来实现QR分解:
```matlab
A = [1 2 1; 2 3 2; 3 4 4];
[m,n] = size(A);
Q = zeros(m,n);
R = zeros(n,n);
for k = 1:n
q = A(:,k);
for i = 1:k-1
q = q - (A(:,i)' * A(:,k)) / (A(:,i)' * A(:,i)) * A(:,i);
end
Q(:,k) = q / norm(q);
for j = k:n
R(k,j) = Q(:,k)' * A(:,j);
end
end
disp(Q); % 显示正交矩阵Q
disp(R); % 显示上三角矩阵R
```
对于某些情况,如当矩阵A中的某些列是线性相关的,或者矩阵的列向量接近线性相关时,Gram-Schmidt过程可能会导致数值不稳定性,因为可能会出现除以非常小的数的情况,从而放大舍入误差。
对于这种情况,我们可以使用基于Householder变换或Givens旋转的QR分解方法,这些方法更加稳定。在MATLAB中,可以使用内置函数`qr`来进行这种稳定的QR分解。如果需要演示QR分解的效果,可以比较Gram-Schmidt过程和`qr`函数得到的R矩阵的条件数,条件数大的可能表明数值稳定性较差。
以下是使用MATLAB内置函数`qr`进行QR分解的例子:
```matlab
A = [1 2 1; 2 3 2; 3 4 4];
[Q, R] = qr(A);
disp(Q); % 显示正交矩阵Q
disp(R); % 显示上三角矩阵R
```
最后,为了说明基于Givens旋转的QR分解的效果,我们可以直接使用`qr`函数计算并比较结果:
```matlab
A = [1 2 1; 2 3 2; 3 4 4];
[Q, R] = qr(A, 0); % 0表示使用经典的Gram-Schmidt过程
% 现在我们使用Givens旋转来改进QR分解
[Q, R] = qr(A, 'econ'); % 'econ'模式下MATLAB使用Householder反射
disp(Q); % 显示正交矩阵Q
disp(R); % 显示上三角矩阵R
```
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