用c++实现jacobi迭代法算法要任意行列式都能使用,还要有注释
时间: 2024-05-11 14:14:00 浏览: 89
以下是使用C语言实现Jacobi迭代法的示例代码,同时包含注释:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define N 3 // 矩阵维数
int main()
{
float A[N][N] = {{2, -1, 0}, {-1, 2, -1}, {0, -1, 2}}; // 定义矩阵A
float D[N][N] = {{0}}; // 定义对角矩阵D,初始化为0
float R[N][N] = {{0}}; // 定义剩余矩阵R,初始化为0
// 拆分矩阵A为对角矩阵D和剩余矩阵R
for(int i=0; i<N; i++) {
for(int j=0; j<N; j++) {
if(i == j) {
D[i][j] = A[i][j]; // 对角线元素为A的对应元素
} else {
R[i][j] = A[i][j]; // 非对角线元素为A的对应元素
}
}
}
float epsilon = 0.0001; // 精度要求
int max_iter = 100; // 最大迭代次数
int iter = 0; // 当前迭代次数
float q = 0.0; // 最大非对角线元素
int p = 0; // 最大非对角线元素所在行数
int k = 0; // 最大非对角线元素所在列数
while(iter < max_iter) {
// 求解最大非对角线元素q及其位置p, k
q = fabs(R[0][1]);
p = 0;
k = 1;
for(int i=0; i<N; i++) {
for(int j=0; j<N; j++) {
if(i < j && fabs(R[i][j]) > q) {
q = fabs(R[i][j]);
p = i;
k = j;
}
}
}
// 如果最大非对角线元素小于精度要求,则结束迭代
if(q < epsilon) {
break;
}
// 计算旋转角度theta
float theta = 0.5 * atan2(2.0 * R[p][k], D[p][p] - D[k][k]);
// 定义旋转矩阵J
float J[N][N] = {{0}};
for(int i=0; i<N; i++) {
for(int j=0; j<N; j++) {
if(i == j) {
J[i][j] = 1.0;
} else {
J[i][j] = 0.0;
}
}
}
J[p][p] = cos(theta);
J[p][k] = -sin(theta);
J[k][p] = sin(theta);
J[k][k] = cos(theta);
// 更新对角矩阵D和剩余矩阵R
float D_new[N][N] = {{0}};
float R_new[N][N] = {{0}};
for(int i=0; i<N; i++) {
for(int j=0; j<N; j++) {
for(int l=0; l<N; l++) {
D_new[i][j] += J[i][l] * D[l][j] * J[j][l];
R_new[i][j] += J[i][l] * R[l][j] * J[j][l];
}
}
}
for(int i=0; i<N; i++) {
for(int j=0; j<N; j++) {
D[i][j] = D_new[i][j];
R[i][j] = R_new[i][j];
}
}
iter++;
}
// 输出结果
printf("Eigenvalues:\n");
for(int i=0; i<N; i++) {
printf("%f\n", D[i][i]);
}
return 0;
}
```
上述代码中,变量`A`表示输入的任意行列式,`D`表示对角矩阵,`R`表示剩余矩阵。在迭代过程中,首先通过循环将矩阵`A`拆分为对角矩阵`D`和剩余矩阵`R`。然后根据最大非对角线元素的定义,通过循环遍历剩余矩阵`R`,找到最大非对角线元素及其位置。如果最大非对角线元素小于精度要求,则结束迭代;否则,计算旋转角度`theta`,定义旋转矩阵`J`,并更新对角矩阵`D`和剩余矩阵`R`。最后输出求得的特征值。
需要注意的是,上述代码中只适用于3阶矩阵,如果要求解更高维的矩阵,需要修改代码中的宏定义`N`,并在输入矩阵`A`时修改为对应的矩阵。另外,由于Jacobi迭代法的收敛速度较慢,因此在实际应用中可能需要设置更高的精度要求和迭代次数。
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