用C/C++生成代码,随机形成元素值在20以内的三阶系数矩阵A,使由它构造的Jacobi迭代收敛,而Gauss-Seidel迭代不收敛
时间: 2024-02-05 17:11:04 浏览: 83
以下是一个可以生成符合要求的矩阵A的C++代码示例:
```c++
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>
using namespace std;
#define SIZE 3
// 判断Jacobi迭代是否收敛
bool isJacobiConverge(double A[][SIZE], double b[])
{
double D[SIZE][SIZE] = {0}; // 对角矩阵
double R[SIZE][SIZE] = {0}; // 非对角矩阵
// 分解出对角矩阵和非对角矩阵
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
if (i == j) {
D[i][j] = A[i][j];
} else {
R[i][j] = A[i][j];
}
}
}
// 计算Jacobi迭代矩阵的模长
double lambda = 0;
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
double sum = 0;
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
if (i != j) {
sum += abs(R[i][j]) / D[i][i];
}
}
if (sum > lambda) {
lambda = sum;
}
}
// 判断条件是否满足
if (lambda < 1) {
return true;
} else {
return false;
}
}
// 判断Gauss-Seidel迭代是否收敛
bool isGaussSeidelConverge(double A[][SIZE], double b[])
{
double D[SIZE][SIZE] = {0}; // 对角矩阵
double L[SIZE][SIZE] = {0}; // 下三角矩阵
double U[SIZE][SIZE] = {0}; // 上三角矩阵
// 分解出对角矩阵、下三角矩阵和上三角矩阵
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
if (i == j) {
D[i][j] = A[i][j];
} else if (i > j) {
L[i][j] = A[i][j];
} else {
U[i][j] = A[i][j];
}
}
}
// 计算Gauss-Seidel迭代矩阵的模长
double lambda = 0;
double B[SIZE][SIZE] = {0};
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
if (i == j) {
B[i][j] = 0;
} else if (i > j) {
B[i][j] = -L[i][j] / D[i][i];
} else {
B[i][j] = -U[i][j] / D[i][i];
}
}
double sum = 0;
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
sum += abs(B[i][j]);
}
if (sum > lambda) {
lambda = sum;
}
}
// 判断条件是否满足
if (lambda < 1) {
return true;
} else {
return false;
}
}
// 生成符合要求的矩阵A
void generateMatrix(double A[][SIZE])
{
// 随机生成元素值在20以内的三阶系数矩阵A
srand((unsigned)time(NULL));
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
A[i][j] = rand() % 20 + 1;
}
}
// 判断Jacobi迭代是否收敛
while (!isJacobiConverge(A, NULL)) {
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
A[i][i] += 10; // 对角线元素加上10
}
}
// 判断Gauss-Seidel迭代是否不收敛
while (isGaussSeidelConverge(A, NULL)) {
A[0][0] += 10; // 第一个元素加上10
}
}
int main()
{
double A[SIZE][SIZE] = {0};
generateMatrix(A);
// 输出矩阵A
cout << "Matrix A:" << endl;
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
cout << A[i][j] << " ";
}
cout << endl;
}
return 0;
}
```
该代码先随机生成元素值在20以内的三阶系数矩阵A,然后判断Jacobi迭代是否收敛,如果不收敛就对对角线元素加上10,直到收敛为止。接着判断Gauss-Seidel迭代是否不收敛,如果收敛就将第一个元素加上10,直到不收敛为止。最后输出生成的矩阵A。
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