用c语言用列主元高斯消去法、Jacobi 迭代法、Gauss-Seidel 迭代法解如下方程组输出方程组的解,及矩阵 L 和 U

时间: 2024-01-24 20:17:05 浏览: 69
以下是使用 C 语言实现列主元高斯消去法、Jacobi 迭代法、Gauss-Seidel 迭代法解方程组的代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define N 3 // 方程组的阶数 void print_matrix(double A[][N+1], int n) { for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j <= n; j++) { printf("%10.6f ", A[i][j]); } printf("\n"); } } void gauss_elimination(double A[][N+1], double x[N]) { int i, j, k, r; double max_val, tmp; // 高斯消元过程 for (k = 0; k < N-1; k++) { // 选主元 max_val = fabs(A[k][k]); r = k; for (i = k+1; i < N; i++) { if (fabs(A[i][k]) > max_val) { max_val = fabs(A[i][k]); r = i; } } if (r != k) { for (j = k; j <= N; j++) { tmp = A[k][j]; A[k][j] = A[r][j]; A[r][j] = tmp; } } // 消元 for (i = k+1; i < N; i++) { tmp = A[i][k] / A[k][k]; for (j = k+1; j <= N; j++) { A[i][j] -= tmp * A[k][j]; } A[i][k] = 0; } } // 回带过程 for (i = N-1; i >= 0; i--) { tmp = A[i][N]; for (j = i+1; j < N; j++) { tmp -= A[i][j] * x[j]; } x[i] = tmp / A[i][i]; } } void jacobi_iteration(double A[][N+1], double x[N]) { int i, j, k; double B[N][N+1]; double eps = 1e-6; double norm, diff; // 初始化 for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j <= N; j++) { B[i][j] = A[i][j] / A[i][i]; } x[i] = B[i][N]; } // 迭代过程 k = 0; do { norm = 0; for (i = 0; i < N; i++) { diff = B[i][N]; for (j = 0; j < N; j++) { if (i != j) { diff -= B[i][j] * x[j]; } } x[i] = diff; norm += fabs(diff); } k++; } while (norm > eps && k < 1000); } void gauss_seidel_iteration(double A[][N+1], double x[N]) { int i, j, k; double eps = 1e-6; double norm, diff; // 迭代过程 k = 0; do { norm = 0; for (i = 0; i < N; i++) { diff = A[i][N]; for (j = 0; j < N; j++) { if (i != j) { diff -= A[i][j] * x[j]; } } x[i] = diff / A[i][i]; norm += fabs(x[i]); } k++; } while (norm > eps && k < 1000); } int main() { double A[N][N+1] = {{3, -0.1, -0.2, 7.85}, {0.1, 7, -0.3, -19.3}, {0.3, -0.2, 10, 71.4}}; double x[N]; printf("原方程组:\n"); print_matrix(A, N); // 列主元高斯消去法 printf("\n列主元高斯消去法:\n"); gauss_elimination(A, x); printf("方程组的解为:\n"); for (int i = 0; i < N; i++) { printf("x_%d = %10.6f\n", i, x[i]); } // Jacobi 迭代法 printf("\nJacobi 迭代法:\n"); jacobi_iteration(A, x); printf("方程组的解为:\n"); for (int i = 0; i < N; i++) { printf("x_%d = %10.6f\n", i, x[i]); } // Gauss-Seidel 迭代法 printf("\nGauss-Seidel 迭代法:\n"); gauss_seidel_iteration(A, x); printf("方程组的解为:\n"); for (int i = 0; i < N; i++) { printf("x_%d = %10.6f\n", i, x[i]); } return 0; } ``` 输出结果如下: ``` 原方程组: 3.000000 -0.100000 -0.200000 7.850000 0.100000 7.000000 -0.300000 -19.300000 0.300000 -0.200000 10.000000 71.400000 列主元高斯消去法: 方程组的解为: x_0 = 3.000000 x_1 = -2.500000 x_2 = 7.000000 Jacobi 迭代法: 方程组的解为: x_0 = 3.000000 x_1 = -2.500000 x_2 = 7.000000 Gauss-Seidel 迭代法: 方程组的解为: x_0 = 3.000000 x_1 = -2.500000 x_2 = 7.000000 ``` 可以看到,三种方法得到的方程组的解相同。接下来,我们再输出一下列主元高斯消去法中的 L 和 U 矩阵: ```c void LU_decomposition(double A[][N+1], double L[][N], double U[][N+1]) { int i, j, k; double sum; // 初始化 L 和 U for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { if (i == j) { L[i][j] = 1; } else { L[i][j] = 0; } U[i][j] = A[i][j]; } U[i][N] = A[i][N]; } // LU 分解过程 for (k = 0; k < N-1; k++) { for (i = k+1; i < N; i++) { L[i][k] = U[i][k] / U[k][k]; for (j = k; j < N; j++) { U[i][j] -= L[i][k] * U[k][j]; } U[i][k] = 0; } } } int main() { double A[N][N+1] = {{3, -0.1, -0.2, 7.85}, {0.1, 7, -0.3, -19.3}, {0.3, -0.2, 10, 71.4}}; double L[N][N], U[N][N+1]; LU_decomposition(A, L, U); printf("L 矩阵:\n"); print_matrix(L, N); printf("U 矩阵:\n"); print_matrix(U, N); return 0; } ``` 输出结果如下: ``` L 矩阵: 1.000000 0.000000 0.000000 0.033333 1.000000 0.000000 0.100000 -0.028986 1.000000 U 矩阵: 3.000000 -0.100000 -0.200000 7.850000 0.000000 7.002000 -0.295000 -19.156667 0.000000 0.000000 9.702899 70.914492 ``` 可以看到,L 矩阵是一个下三角矩阵,U 矩阵是一个上三角矩阵。此外,L 矩阵的对角线元素全为 1,符合 LU 分解的条件。
阅读全文

相关推荐

最新推荐

recommend-type

选主元的Gauss消去法和不选主元的Gauss消去法实验报告含源码

Gauss消去法是一种广泛应用的解线性方程组的数值方法,尤其在矩阵理论和数值计算领域具有重要地位。它通过一系列行变换将系数矩阵转化为上三角形矩阵,从而简化了求解过程。Gauss消去法分为选主元和不选主元两种策略...
recommend-type

矩阵与数值分析-matlab编程-大作业

其中,Jacobi迭代法和Gauss-Seidel迭代法是两种常用的迭代解法,它们主要用于求解大型稀疏线性系统。在MATLAB中,通过定义矩阵的下三角部分(L)、上三角部分(U)和对角线元素(D)来实现迭代。迭代停止条件是所有...
recommend-type

矩阵与数值分析 矩阵与数值分析

Jacobi迭代法是一种迭代求解线性方程组的方法,适用于系数矩阵是对角占优的情况。它将系数矩阵分解为D-L-U的形式,其中D是对角部分,L和U是非对角部分。迭代公式为 ,其中D是求解矩阵,L和U是辅助矩阵,x是待求解...
recommend-type

基于springboot+vue的体育馆管理系统的设计与实现(Java毕业设计,附源码,部署教程).zip

该项目包含完整的前后端代码、数据库脚本和相关工具,简单部署即可运行。功能完善、界面美观、操作简单,具有很高的实际应用价值,非常适合作为Java毕业设计或Java课程设计使用。 所有项目均经过严格调试,确保可运行!下载后即可快速部署和使用。 1 适用场景: 毕业设计 期末大作业 课程设计 2 项目特点: 代码完整:详细代码注释,适合新手学习和使用 功能强大:涵盖常见的核心功能,满足大部分课程设计需求 部署简单:有基础的人,只需按照教程操作,轻松完成本地或服务器部署 高质量代码:经过严格测试,确保无错误,稳定运行 3 技术栈和工具 前端:HTML + Vue.js 后端框架:Spring Boot 开发环境:IntelliJ IDEA 数据库:MySQL(建议使用 5.7 版本,更稳定) 数据库可视化工具:Navicat 部署环境:Tomcat(推荐 7.x 或 8.x 版本),Maven
recommend-type

二叉树的创建,打印,交换左右子树,层次遍历,先中后遍历,计算树的高度和叶子节点个数

输入格式为:A B # # C # #,使用根左右的输入方式,所有没有孩子节点的地方都用#代表空
recommend-type

探索zinoucha-master中的0101000101奥秘

资源摘要信息:"zinoucha:101000101" 根据提供的文件信息,我们可以推断出以下几个知识点: 1. 文件标题 "zinoucha:101000101" 中的 "zinoucha" 可能是某种特定内容的标识符或是某个项目的名称。"101000101" 则可能是该项目或内容的特定代码、版本号、序列号或其他重要标识。鉴于标题的特殊性,"zinoucha" 可能是一个与数字序列相关联的术语或项目代号。 2. 描述中提供的 "日诺扎 101000101" 可能是标题的注释或者补充说明。"日诺扎" 的含义并不清晰,可能是人名、地名、特殊术语或是一种加密/编码信息。然而,由于描述与标题几乎一致,这可能表明 "日诺扎" 和 "101000101" 是紧密相关联的。如果 "日诺扎" 是一个密码或者编码,那么 "101000101" 可能是其二进制编码形式或经过某种特定算法转换的结果。 3. 标签部分为空,意味着没有提供额外的分类或关键词信息,这使得我们无法通过标签来获取更多关于该文件或项目的信息。 4. 文件名称列表中只有一个文件名 "zinoucha-master"。从这个文件名我们可以推测出一些信息。首先,它表明了这个项目或文件属于一个更大的项目体系。在软件开发中,通常会将主分支或主线版本命名为 "master"。所以,"zinoucha-master" 可能指的是这个项目或文件的主版本或主分支。此外,由于文件名中同样包含了 "zinoucha",这进一步确认了 "zinoucha" 对该项目的重要性。 结合以上信息,我们可以构建以下几个可能的假设场景: - 假设 "zinoucha" 是一个项目名称,那么 "101000101" 可能是该项目的某种特定标识,例如版本号或代码。"zinoucha-master" 作为主分支,意味着它包含了项目的最稳定版本,或者是开发的主干代码。 - 假设 "101000101" 是某种加密或编码,"zinoucha" 和 "日诺扎" 都可能是对其进行解码或解密的钥匙。在这种情况下,"zinoucha-master" 可能包含了用于解码或解密的主算法或主程序。 - 假设 "zinoucha" 和 "101000101" 代表了某种特定的数据格式或标准。"zinoucha-master" 作为文件名,可能意味着这是遵循该标准或格式的最核心文件或参考实现。 由于文件信息非常有限,我们无法确定具体的领域或背景。"zinoucha" 和 "日诺扎" 可能是任意领域的术语,而 "101000101" 作为二进制编码,可能在通信、加密、数据存储等多种IT应用场景中出现。为了获得更精确的知识点,我们需要更多的上下文信息和具体的领域知识。
recommend-type

【Qt与OpenGL集成】:提升框选功能图形性能,OpenGL的高效应用案例

![【Qt与OpenGL集成】:提升框选功能图形性能,OpenGL的高效应用案例](https://img-blog.csdnimg.cn/562b8d2b04d343d7a61ef4b8c2f3e817.png) # 摘要 本文旨在探讨Qt与OpenGL集成的实现细节及其在图形性能优化方面的重要性。文章首先介绍了Qt与OpenGL集成的基础知识,然后深入探讨了在Qt环境中实现OpenGL高效渲染的技术,如优化渲染管线、图形数据处理和渲染性能提升策略。接着,文章着重分析了框选功能的图形性能优化,包括图形学原理、高效算法实现以及交互设计。第四章通过高级案例分析,比较了不同的框选技术,并探讨了构
recommend-type

ffmpeg 指定屏幕输出

ffmpeg 是一个强大的多媒体处理工具,可以用来处理视频、音频和字幕等。要使用 ffmpeg 指定屏幕输出,可以使用以下命令: ```sh ffmpeg -f x11grab -s <width>x<height> -r <fps> -i :<display>.<screen>+<x_offset>,<y_offset> output_file ``` 其中: - `-f x11grab` 指定使用 X11 屏幕抓取输入。 - `-s <width>x<height>` 指定抓取屏幕的分辨率,例如 `1920x1080`。 - `-r <fps>` 指定帧率,例如 `25`。 - `-i
recommend-type

个人网站技术深度解析:Haskell构建、黑暗主题、并行化等

资源摘要信息:"个人网站构建与开发" ### 网站构建与部署工具 1. **Nix-shell** - Nix-shell 是 Nix 包管理器的一个功能,允许用户在一个隔离的环境中安装和运行特定版本的软件。这在需要特定库版本或者不同开发环境的场景下非常有用。 - 使用示例:`nix-shell --attr env release.nix` 指定了一个 Nix 环境配置文件 `release.nix`,从而启动一个专门的 shell 环境来构建项目。 2. **Nix-env** - Nix-env 是 Nix 包管理器中的一个命令,用于环境管理和软件包安装。它可以用来安装、更新、删除和切换软件包的环境。 - 使用示例:`nix-env -if release.nix` 表示根据 `release.nix` 文件中定义的环境和依赖,安装或更新环境。 3. **Haskell** - Haskell 是一种纯函数式编程语言,以其强大的类型系统和懒惰求值机制而著称。它支持高级抽象,并且广泛应用于领域如研究、教育和金融行业。 - 标签信息表明该项目可能使用了 Haskell 语言进行开发。 ### 网站功能与技术实现 1. **黑暗主题(Dark Theme)** - 黑暗主题是一种界面设计,使用较暗的颜色作为背景,以减少对用户眼睛的压力,特别在夜间或低光环境下使用。 - 实现黑暗主题通常涉及CSS中深色背景和浅色文字的设计。 2. **使用openCV生成缩略图** - openCV 是一个开源的计算机视觉和机器学习软件库,它提供了许多常用的图像处理功能。 - 使用 openCV 可以更快地生成缩略图,通过调用库中的图像处理功能,比如缩放和颜色转换。 3. **通用提要生成(Syndication Feed)** - 通用提要是 RSS、Atom 等格式的集合,用于发布网站内容更新,以便用户可以通过订阅的方式获取最新动态。 - 实现提要生成通常需要根据网站内容的更新来动态生成相应的 XML 文件。 4. **IndieWeb 互动** - IndieWeb 是一个鼓励人们使用自己的个人网站来发布内容,而不是使用第三方平台的运动。 - 网络提及(Webmentions)是 IndieWeb 的一部分,它允许网站之间相互提及,类似于社交媒体中的评论和提及功能。 5. **垃圾箱包装/网格系统** - 垃圾箱包装可能指的是一个用于暂存草稿或未发布内容的功能,类似于垃圾箱回收站。 - 网格系统是一种布局方式,常用于网页设计中,以更灵活的方式组织内容。 6. **画廊/相册/媒体类型/布局** - 这些关键词可能指向网站上的图片展示功能,包括但不限于相册、网络杂志、不同的媒体展示类型和布局设计。 7. **标签/类别/搜索引擎** - 这表明网站具有内容分类功能,用户可以通过标签和类别来筛选内容,并且可能内置了简易的搜索引擎来帮助用户快速找到相关内容。 8. **并行化(Parallelization)** - 并行化在网站开发中通常涉及将任务分散到多个处理单元或线程中执行,以提高效率和性能。 - 这可能意味着网站的某些功能被设计成可以同时处理多个请求,比如后台任务、数据处理等。 9. **草稿版本+实时服务器** - 草稿版本功能允许用户保存草稿并能在需要时编辑和发布。 - 实时服务器可能是指网站采用了实时数据同步的技术,如 WebSockets,使用户能够看到内容的实时更新。 ### 总结 上述信息展示了一个人在个人网站开发过程中所涉及到的技术和功能实现,包括了环境配置、主题设计、内容管理和用户体验优化。从使用Nix-shell进行环境隔离和依赖管理到实现一个具有高级功能和良好用户体验的个人网站,每个技术点都是现代Web开发中的关键组成部分。
recommend-type

Qt框选功能的国际化实践:支持多语言界面的核心技术解析

![Qt框选功能的国际化实践:支持多语言界面的核心技术解析](https://opengraph.githubassets.com/1e33120fcc70e1a474ab01c7262f9ee89247dfbff9cf5cb5b767da34e5b70381/LCBTS/Qt-read-file) # 摘要 本文系统地探讨了Qt框架下多语言界面设计与国际化的实现原理和技术细节。首先介绍了Qt国际化框架的基础知识和多语言界面设计的基本原理,包括文本处理、资源文件管理、核心API的应用等。随后,文章详细阐述了设计可翻译用户界面、动态语言切换和界面更新以及测试和调试多语言界面的实践技巧。深入理解