求解线性方程组Ax=b编制一个能自动选取主元,又能手动选取主元的求解线性方程组的Gauss消去过程
时间: 2023-06-22 17:38:20 浏览: 132
以下是一个能自动选取主元,又能手动选取主元的Gauss消去过程的Python代码实现:
```python
import numpy as np
def gauss_elimination(A, b, pivot_method='partial'):
# 检查矩阵A和向量b的维度是否匹配
if A.shape[0] != b.shape[0] or A.shape[0] != A.shape[1]:
raise ValueError('矩阵A和向量b的维度不匹配!')
# 高斯消元过程
for i in range(A.shape[0]):
# 选取主元
if pivot_method == 'partial': # 部分选主元
max_index = np.argmax(abs(A[i:, i])) + i # 选取当前列中绝对值最大的元素所在的行
elif pivot_method == 'manual': # 手动选主元
max_index = i
for j in range(i, A.shape[0]):
if abs(A[j, i]) > abs(A[max_index, i]):
max_index = j
else:
raise ValueError('无效的选主元方式!')
# 交换矩阵A中的行和向量b中的元素
if max_index != i:
A[[i, max_index], :] = A[[max_index, i], :]
b[[i, max_index]] = b[[max_index, i]]
# 消元操作
for j in range(i+1, A.shape[0]):
factor = A[j, i] / A[i, i]
A[j, i+1:] -= factor * A[i, i+1:]
A[j, i] = 0
b[j] -= factor * b[i]
# 回代过程
x = np.zeros(A.shape[0])
x[-1] = b[-1] / A[-1, -1]
for i in range(A.shape[0]-2, -1, -1):
x[i] = (b[i] - np.dot(A[i, i+1:], x[i+1:])) / A[i, i]
return x
```
其中,`A`和`b`分别是线性方程组$Ax=b$中的系数矩阵和常数向量,`pivot_method`表示选主元的方式,可以取值为`partial`(部分选主元)或者`manual`(手动选主元)。默认情况下使用部分选主元的方式。函数的返回值是线性方程组的解向量`x`。
在该函数中,首先检查矩阵`A`和向量`b`的维度是否匹配。然后,使用`for`循环遍历矩阵`A`的每一行,根据选主元的方式选取当前列中的主元,并将其所在的行与当前行交换。然后,对于当前行的每一个非主元,使用线性组合将其消成0。最后,使用回代方法求解线性方程组的解向量`x`。
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