C++ M*N阶矩阵方差、特征值、特征向量、均值求解

时间: 2023-07-10 10:42:44 浏览: 123
要求解一个M*N阶矩阵的方差、特征值、特征向量、均值,可以使用以下步骤: 1. 计算矩阵的均值向量,即将每一列的元素相加并除以元素个数,得到一个N维向量。 2. 将矩阵的每一列减去均值向量,得到一个新的矩阵。 3. 计算新矩阵的协方差矩阵,即将新矩阵乘以其转置矩阵,再除以元素个数。 4. 计算协方差矩阵的特征值和特征向量,可以使用特征值分解或者奇异值分解等方法。 5. 特征值即为方差,特征向量即为矩阵的主成分。可以选择前k个主成分来进行降维处理。 下面是一个C++代码示例: ```c++ #include <iostream> #include <iomanip> #include <cmath> using namespace std; const double EPS = 1e-8; int n, m; double a[1010][1010], mean[1010], cov[1010][1010], eig[1010], eigv[1010][1010]; void printMatrix(double mat[][1010], int n, int m) { cout << fixed << setprecision(2); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { cout << mat[i][j] << " "; } cout << endl; } } void printVector(double vec[], int n) { cout << fixed << setprecision(2); for (int i = 0; i < n; i++) { cout << vec[i] << " "; } cout << endl; } void calcMean() { for (int j = 0; j < m; j++) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < n; i++) { sum += a[i][j]; } mean[j] = sum / n; } } void calcCov() { for (int j = 0; j < m; j++) { for (int k = 0; k < m; k++) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < n; i++) { sum += (a[i][j] - mean[j]) * (a[i][k] - mean[k]); } cov[j][k] = sum / n; } } } bool jacobi(double mat[][1010], int n, double eig[], double eigv[][1010]) { const int MAX_ITER = 100; const double TOL = 1e-8; double b[1010]; double z[1010]; double d[1010]; for (int ip = 0; ip < n; ip++) { for (int iq = 0; iq < n; iq++) { eigv[ip][iq] = 0.0; } eigv[ip][ip] = 1.0; } for (int ip = 0; ip < n; ip++) { b[ip] = d[ip] = mat[ip][ip]; eig[ip] = mat[ip][ip]; z[ip] = 0.0; } for (int i = 0; i < MAX_ITER; i++) { double sm = 0.0; for (int ip = 0; ip < n - 1; ip++) { for (int iq = ip + 1; iq < n; iq++) { sm += fabs(mat[ip][iq]); } } if (sm < TOL) { return true; } double tresh = (i < 3) ? (0.2 * sm / (n * n)) : 0.0; for (int ip = 0; ip < n - 1; ip++) { for (int iq = ip + 1; iq < n; iq++) { double g = 100.0 * fabs(mat[ip][iq]); if (i > 3 && fabs(d[ip]) + g == fabs(d[ip]) && fabs(d[iq]) + g == fabs(d[iq])) { mat[ip][iq] = 0.0; } else if (fabs(mat[ip][iq]) > tresh) { double h = d[iq] - d[ip]; double t; if (fabs(mat[ip][iq]) < EPS) { t = mat[ip][iq] / h; } else { double theta = 0.5 * h / mat[ip][iq]; t = 1.0 / (fabs(theta) + sqrt(1.0 + theta * theta)); if (theta < 0.0) { t = -t; } } double c = 1.0 / sqrt(1 + t * t); double s = t * c; double tau = s / (1.0 + c); h = t * mat[ip][iq]; z[ip] -= h; z[iq] += h; d[ip] -= h; d[iq] += h; mat[ip][iq] = 0.0; for (int j = 0; j < ip; j++) { g = mat[j][ip]; h = mat[j][iq]; mat[j][ip] = g - s * (h + g * tau); mat[j][iq] = h + s * (g - h * tau); } for (int j = ip + 1; j < iq; j++) { g = mat[ip][j]; h = mat[j][iq]; mat[ip][j] = g - s * (h + g * tau); mat[j][iq] = h + s * (g - h * tau); } for (int j = iq + 1; j < n; j++) { g = mat[ip][j]; h = mat[iq][j]; mat[ip][j] = g - s * (h + g * tau); mat[iq][j] = h + s * (g - h * tau); } for (int j = 0; j < n; j++) { g = eigv[j][ip]; h = eigv[j][iq]; eigv[j][ip] = g - s * (h + g * tau); eigv[j][iq] = h + s * (g - h * tau); } } } } for (int ip = 0; ip < n; ip++) { b[ip] += z[ip]; d[ip] = b[ip]; z[ip] = 0.0; } } return false; } int main() { cin >> n >> m; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < m; j++) { cin >> a[i][j]; } } calcMean(); cout << "Mean Vector:" << endl; printVector(mean, m); calcCov(); cout << "Covariance Matrix:" << endl; printMatrix(cov, m, m); jacobi(cov, m, eig, eigv); cout << "Eigenvalues:" << endl; printVector(eig, m); cout << "Eigenvectors:" << endl; printMatrix(eigv, m, m); return 0; } ``` 这段代码可以计算一个M*N阶矩阵的均值向量、协方差矩阵、特征值、特征向量。其中,使用了Jacobi方法来进行特征值和特征向量的计算。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

C#利用Random得随机数求均值、方差、正态分布的方法

主要介绍了C#利用Random得随机数求均值、方差、正态分布的方法,涉及C#数学运算及概率统计的相关技巧,需要的朋友可以参考下
recommend-type

setuptools-0.6b3-py2.4.egg

Node.js,简称Node,是一个开源且跨平台的JavaScript运行时环境,它允许在浏览器外运行JavaScript代码。Node.js于2009年由Ryan Dahl创立,旨在创建高性能的Web服务器和网络应用程序。它基于Google Chrome的V8 JavaScript引擎,可以在Windows、Linux、Unix、Mac OS X等操作系统上运行。 Node.js的特点之一是事件驱动和非阻塞I/O模型,这使得它非常适合处理大量并发连接,从而在构建实时应用程序如在线游戏、聊天应用以及实时通讯服务时表现卓越。此外,Node.js使用了模块化的架构,通过npm(Node package manager,Node包管理器),社区成员可以共享和复用代码,极大地促进了Node.js生态系统的发展和扩张。 Node.js不仅用于服务器端开发。随着技术的发展,它也被用于构建工具链、开发桌面应用程序、物联网设备等。Node.js能够处理文件系统、操作数据库、处理网络请求等,因此,开发者可以用JavaScript编写全栈应用程序,这一点大大提高了开发效率和便捷性。 在实践中,许多大型企业和组织已经采用Node.js作为其Web应用程序的开发平台,如Netflix、PayPal和Walmart等。它们利用Node.js提高了应用性能,简化了开发流程,并且能更快地响应市场需求。
recommend-type

Java项目之jspm充电桩综合管理系统(源码 + 说明文档)

Java项目之jspm充电桩综合管理系统(源码 + 说明文档) 2 系统开发环境 4 2.1 Java技术 4 2.2 JSP技术 4 2.3 B/S模式 4 2.4 MyEclipse环境配置 5 2.5 MySQL环境配置 5 2.6 SSM框架 6 3 系统分析 7 3.1 系统可行性分析 7 3.1.1 经济可行性 7 3.1.2 技术可行性 7 3.1.3 运行可行性 7 3.2 系统现状分析 7 3.3 功能需求分析 8 3.4 系统设计规则与运行环境 9 3.5系统流程分析 9 3.5.1操作流程 9 3.5.2添加信息流程 10 3.5.3删除信息流程 11 4 系统设计 12 4.1 系统设计主要功能 12 4.2 数据库设计 13 4.2.1 数据库设计规范 13 4.2.2 E-R图 13 4.2.3 数据表 14 5 系统实现 24 5.1系统功能模块 24 5.2后台功能模块 26 5.2.1管理员功能 26 5.2.2用户功能 30 6 系统测试 32 6.1 功能测试 32 6.2 可用性测试 32 6.3 维护测试 33 6.4 性能测试 33
recommend-type

基于JSP药品进货销售库存管理系统源码.zip

这个是一个JSP药品进货销售库存管理系统,管理员角色包含以下功能:管理员登录,进货管理,销售管理,库存管理,员工管理,客户管理,供应商管理,修改密码等功能。 本项目实现的最终作用是基于JSP药品进货销售库存管理系统 分为1个角色 第1个角色为管理员角色,实现了如下功能: - 供应商管理 - 修改密码 - 员工管理 - 客户管理 - 库存管理 - 管理员登录 - 进货管理 - 销售管理
recommend-type

基于JSP商品销售管理系统源码.zip

这个是一个JSP商品销售管理系统,管理员角色包含以下功能:管理员登录,管理员首页,用户管理,供应商管理,商品管理,入库管理,出库管理,系统公告管理,管理员信息修改等功能。用户角色包含以下功能:用户注册,用户登录,供应商管理,商品管理,入库管理,出库管理,系统公告查看,个人信息修改等功能。 本项目实现的最终作用是基于JSP商品销售管理系统 分为2个角色 第1个角色为管理员角色,实现了如下功能: - 供应商管理 - 入库管理 - 出库管理 - 商品管理 - 用户管理 - 管理员信息修改 - 管理员登录 - 管理员首页 - 系统公告管理 第2个角色为用户角色,实现了如下功能: - 个人信息修改 - 供应商管理 - 入库管理 - 出库管理 - 商品管理 - 用户注册 - 用户登录 - 系统公告查看
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成

![实现实时数据湖架构:Kafka与Hive集成](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/10eb2e6972b3b6086286fc64c0b3ee41.jpeg) # 1. 实时数据湖架构概述** 实时数据湖是一种现代数据管理架构,它允许企业以低延迟的方式收集、存储和处理大量数据。与传统数据仓库不同,实时数据湖不依赖于预先定义的模式,而是采用灵活的架构,可以处理各种数据类型和格式。这种架构为企业提供了以下优势: - **实时洞察:**实时数据湖允许企业访问最新的数据,从而做出更明智的决策。 - **数据民主化:**实时数据湖使各种利益相关者都可
recommend-type

解释minorization-maximization (MM) algorithm,并给出matlab代码编写的例子

Minorization-maximization (MM) algorithm是一种常用的优化算法,用于求解非凸问题或含有约束的优化问题。该算法的基本思想是通过构造一个凸下界函数来逼近原问题,然后通过求解凸下界函数的最优解来逼近原问题的最优解。具体步骤如下: 1. 初始化参数 $\theta_0$,设 $k=0$; 2. 构造一个凸下界函数 $Q(\theta|\theta_k)$,使其满足 $Q(\theta_k|\theta_k)=f(\theta_k)$; 3. 求解 $Q(\theta|\theta_k)$ 的最优值 $\theta_{k+1}=\arg\min_\theta Q(
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。