高斯消元法代码,并且给出解释
时间: 2023-07-09 09:26:23 浏览: 73
下面是一个 Python 实现高斯消元法的函数:
```python
def gaussian_elimination(A, b):
"""高斯消元法求解线性方程组"""
n = len(A)
for i in range(n):
# 找到主元素所在行
max_row = i
for j in range(i+1, n):
if abs(A[j][i]) > abs(A[max_row][i]):
max_row = j
# 交换行
A[i], A[max_row] = A[max_row], A[i]
b[i], b[max_row] = b[max_row], b[i]
# 消元
for j in range(i+1, n):
factor = A[j][i] / A[i][i]
for k in range(i, n):
A[j][k] -= factor * A[i][k]
b[j] -= factor * b[i]
# 回带求解
x = [0] * n
for i in range(n-1, -1, -1):
x[i] = (b[i] - sum(A[i][j] * x[j] for j in range(i+1, n))) / A[i][i]
return x
```
上述代码中,`A` 和 `b` 分别表示系数矩阵和常数向量,`n` 表示方程组的未知数个数。在高斯消元的过程中,我们通过以下几步进行计算:
1. 找到主元素所在行:对于每一列,我们找到该列中绝对值最大的元素所在的行,将其设为主元素所在行。
2. 交换行:如果主元素不在当前行,我们就将主元素所在行与当前行交换,将主元素移动到当前行的第一个位置。
3. 消元:对于当前行下面的每一行,我们将其第一个元素消为 0,使其成为上三角矩阵。具体做法是,将当前行的第一个元素作为系数,将其它行的第一个元素减去系数乘以当前行的第一个元素。
4. 回带求解:从下往上,逐个求出未知数的值,并代入上面的方程式中,最终得到线性方程组的解向量。
需要注意的是,在高斯消元的过程中,可能会出现主元素为 0 的情况,此时需要进行主元素交换或者选择一个合适的非零元素作为主元素,以避免出现除以 0 的错误。
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