该资源是山东大学数值计算实验3中关于雅可比算法的C++代码实现。
雅可比算法是一种求解线性方程组的迭代方法,主要用于数值计算领域。它通过将系数矩阵A分解为对角矩阵D、下三角矩阵L和上三角矩阵U,然后利用迭代公式逐步逼近解向量x。这种方法适用于系数矩阵是对称正定或接近对称正定的情况,因为在这种情况下,雅可比算法通常收敛较快。
在提供的代码中,可以看到以下主要函数和数据结构:
1. `allocMem(int size)`: 这个函数用于动态分配内存,为矩阵元素提供存储空间。在程序中,矩阵A、D、L、U、B、f、x和xk以及变量b都需要内存分配。
2. `GaussLineMain(double* matrixA, double* matrixD, double* matrixL, double* matrixU, int matrixNum)`: 这个函数可能是进行高斯消元过程,将系数矩阵A分解为D、L和U。在雅可比算法中,通常不需要完整的高斯消元,但可能在此实验中用作预处理步骤。
3. `Jacobi(double* matrixA, double* matrixD, double* matrixL, double* matrixU, double* B, double* f, double* x, double* xk, int matrixNum, int maxIter)`: 这是雅可比算法的核心实现。它接受系数矩阵A(实际使用的是D、L和U),已知右端项B,以及初始解向量x(或xk)。通过迭代更新xk来逼近最终解x,直到满足最大迭代次数`maxIter`或达到预定的收敛条件。
4. `main()`函数:这是程序的入口点,负责获取用户输入的矩阵尺寸,并调用其他函数进行矩阵元素输入、矩阵分解和雅可比迭代求解。最后,程序可能还会输出解向量和迭代过程中的信息。
在输入部分,程序通过循环读取用户输入的矩阵元素,构建系数矩阵A和右端项B。迭代过程中,雅可比算法会不断更新xk,直至满足停止条件,如连续两次迭代的解向量差的范数小于某个阈值,或者达到预设的最大迭代次数。
需要注意的是,原始代码中存在一些问题,如使用了已废弃的`iostream.h`头文件,建议使用`iostream`;此外,未定义`matrixNum*matrixNum`的乘法操作,应确保使用`*`运算符。这些细节在实际编写和运行代码时需要修正。