C#實現(xiàn)將一個矩陣分解為對稱矩陣與反稱矩陣之和的方法
本文實例講述了C#實現(xiàn)將一個矩陣分解為對稱矩陣與反稱矩陣之和的方法。分享給大家供大家參考。具體如下:
1.理論依據(jù)
對任意n階方陣A,有 A=(A+T(A))/2+(A-T(A))/2,其中T(A)是A的轉置,(A+T(A))/2是一個對稱矩陣,(A-T(A))/2是一個反稱矩陣。
2.求出對稱矩陣部分的函數(shù)
/// <summary>
/// 把矩陣分解為對稱矩陣與反稱矩陣之和:對稱矩陣
/// </summary>
/// <param name="matrix">矩陣</param>
/// <returns></returns>
private static double[][] SymmetricPart(double[][] matrix)
{
//合法性校驗:矩陣必須為方陣
if ( MatrixCR(matrix)[0] != MatrixCR(matrix)[1])
{
throw new Exception("matrix 不是一個方陣");
}
//矩陣中沒有元素的情況
if (matrix.Length == 0)
{
return new double[][] { };
}
//生成一個與matrix同型的空矩陣
double[][] result = new double[matrix.Length][];
for (int i = 0; i < result.Length; i++)
{
result[i] = new double[matrix[i].Length];
}
//對稱矩陣為 (A+T(A))/2 其中A為原矩陣,T(A)為A的轉置矩陣
for (int i = 0; i < result.Length; i++)
{
for (int j = 0; j < result.Length; j++)
{
result[i][j] = (matrix[i][j] + matrix[j][i]) / 2.0;
}
}
return result;
}
3.求出反稱矩陣部分的函數(shù)
/// <summary>
/// 把矩陣分解為對稱矩陣與反稱矩陣之和:反稱矩陣
/// </summary>
/// <param name="matrix">矩陣</param>
/// <returns></returns>
private static double[][] SkewSymmetricPart(double[][] matrix)
{
//合法性校驗:矩陣必須為方陣
if (MatrixCR(matrix)[0] != MatrixCR(matrix)[1])
{
throw new Exception("matrix 不是一個方陣");
}
//矩陣中沒有元素的情況
if (matrix.Length == 0)
{
return new double[][] { };
}
//生成一個與matrix同型的空矩陣
double[][] result = new double[matrix.Length][];
for (int i = 0; i < result.Length; i++)
{
result[i] = new double[matrix[i].Length];
}
//反稱矩陣為 (A-T(A))/2 其中A為原矩陣,T(A)為A的轉置矩陣
for (int i = 0; i < result.Length; i++)
{
for (int j = 0; j < result.Length; j++)
{
result[i][j] = (matrix[i][j] - matrix[j][i]) / 2.0;
}
}
return result;
}
4.其他函數(shù)
/// <summary>
/// 判斷一個二維數(shù)組是否為矩陣
/// </summary>
/// <param name="matrix">二維數(shù)組</param>
/// <returns>true:是矩陣 false:不是矩陣</returns>
private static bool isMatrix(double[][] matrix)
{
//空矩陣是矩陣
if (matrix.Length < 1) return true;
//不同行列數(shù)如果不相等,則不是矩陣
int count = matrix[0].Length;
for (int i = 1; i < matrix.Length; i++)
{
if (matrix[i].Length != count)
{
return false;
}
}
//各行列數(shù)相等,則是矩陣
return true;
}
/// <summary>
/// 計算一個矩陣的行數(shù)和列數(shù)
/// </summary>
/// <param name="matrix">矩陣</param>
/// <returns>數(shù)組:行數(shù)、列數(shù)</returns>
private static int[] MatrixCR(double[][] matrix)
{
//接收到的參數(shù)不是矩陣則報異常
if (!isMatrix(matrix))
{
throw new Exception("接收到的參數(shù)不是矩陣");
}
//空矩陣行數(shù)列數(shù)都為0
if (!isMatrix(matrix) || matrix.Length == 0)
{
return new int[2] { 0, 0 };
}
return new int[2] { matrix.Length, matrix[0].Length };
}
/// <summary>
/// 打印矩陣
/// </summary>
/// <param name="matrix">待打印矩陣</param>
private static void PrintMatrix(double[][] matrix)
{
for (int i = 0; i < matrix.Length; i++)
{
for (int j = 0; j < matrix[i].Length; j++)
{
Console.Write(matrix[i][j] + "\t");
//注意不能寫為:Console.Write(matrix[i][j] + '\t');
}
Console.WriteLine();
}
}
5.Main函數(shù)代碼及程序運行示例
static void Main(string[] args)
{
double[][] matrix = new double[][]
{
new double[] { 1, 2, 3 },
new double[] { 4, 5, 6 },
new double[] { 7, 8, 9 }
};
Console.WriteLine("原矩陣");
PrintMatrix(matrix);
Console.WriteLine("對稱矩陣");
PrintMatrix(SymmetricPart(matrix));
Console.WriteLine("反稱矩陣");
PrintMatrix(SkewSymmetricPart(matrix));
Console.ReadLine();
}
運行效果如下圖所示:

希望本文所述對大家的C#程序設計有所幫助。
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