0 / 0 / 0
Регистрация: 16.10.2018
Сообщений: 28
1

Решение СЛАУ методом отражений Хаусхолдера

03.12.2019, 01:33. Показов 3039. Ответов 4
Метки нет (Все метки)

Надо реализовать метод отражений Хаусхолдера для решения матриц разной размерности (от 2 до 14). Разобрался с примером для матрицы 3х3, но не понимаю как сделать алгоритм универсальным. Чем больше размерность, тем больше составляется матриц, которые перемножаются. Есть ли универсальный алгоритм, чтобы в одной функции описать его? Для матрицы 3х3 придумал только это, но даже для такой матрицы это ужасно не эффективно.
C++ (Qt)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
int main()
{
    SetConsoleOutputCP(1251); SetConsoleCP(1251);
    int N;
    cout << "Введите размерность системы: "; cin >> N; 
    double **arr = new double*[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        arr[i] = new double [N];
    double* f = new double[N];
 
    srand(time(NULL));
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            arr[i][j] = rand() % 20 - 10;
        }
    }
    for (int i = 0; i < N; i++)
        f[i] = 1;
    cout << "\nИсходная матрица: " << endl;
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            cout << arr[i][j] << "  "<<"\t";
        }
        cout << endl;
    }
    cout << "\nВектор правой части: " << endl;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        cout << f[i] << endl;
    double* b = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        b[i] = arr[i][0];
    double* c = new double[N];
    c[0] = 1;
    for (int i = 1; i < N; i++)
        c[i] = 0;
    double bm = 0, cm = 0, alpha = 0;
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        bm += b[i] * b[i];
        cm += c[i] * c[i];
    }
    bm = sqrt(bm);
    cm = sqrt(cm);
    alpha = bm / cm;
    double* bac = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        bac[i] = b[i] - alpha * c[i];
    double bbac = 0;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        bbac += b[i] * bac[i];
    double* omega = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        omega[i] = bac[i] / sqrt(2 * bbac);
    double** Omega = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        Omega[i] = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            Omega[i][j] = omega[i] * omega[j];
        }
    }
    double** E = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        E[i] = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            if (i == j)
                E[i][j] = 1;
            else
                E[i][j] = 0;
        }
    }
    double** U1 = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        U1[i] = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            U1[i][j] = E[i][j] - 2 * Omega[i][j];
        }
    }
    double** U1A = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        U1A[i] = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            double tmp = 0;
            for (int k = 0; k < N; k++)
            {
                tmp += U1[i][k] * arr[k][j];
            }
            U1A[i][j] = tmp;
        }
    }
    double* U1B = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        double temp = 0;
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            
            temp += U1[i][j]* f[j];
        }
        U1B[i] = temp;
    }
    double* b1 = new double[N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
        b1[i] = U1A[i][1];
    double* c1 = new double[N];
    c1[1] = 1;
    for (int i = 2; i < N; i++)
        c1[i] = 0;
    double bm1 = 0, cm1 = 0, alpha1 = 0;
    for (int i = 1; i < N; i++)
    {
        bm1 += b1[i] * b1[i];
        cm1 += c1[i] * c1[i];
    }
    bm1 = sqrt(bm1);
    cm1 = sqrt(cm1);
    alpha1 = bm1 / cm1;
    double* bac1 = new double[N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
        bac1[i] = b1[i] - alpha1 * c1[i];
    double bbac1 = 0;
    for (int i = 1; i < N; i++)
        bbac1 += b1[i] * bac1[i];
    double* omega1 = new double[N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
        omega1[i] = bac1[i] / sqrt(2 * bbac1);
        double** Omega1 = new double* [N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
        Omega1[i] = new double[N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
    {
        for (int j = 1; j < N; j++)
        {
            Omega1[i][j] = omega1[i] * omega1[j];
        }
    }
    double** EE = new double* [N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
        EE[i] = new double[N];
    for (int i = 1; i < N; i++)
    {
        for (int j = 1; j < N; j++)
        {
            EE[i][j] = E[i][j] - 2 * Omega1[i][j];
        }
    }
    double** U2 = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        U2[i] = new double[N];
    U2[0][0] = 1; U2[0][1] = 0; U2[0][2] = 0;
    U2[1][0] = 0; U2[2][0] = 0;
    for (int i = 1; i < N; i++)
    {
        for (int j = 1; j < N; j++)
        {
            U2[i][j] = 0;
            double tt = EE[i][j];
            U2[i][j] = tt;
        }
    }
 
    double** U2U1 = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        U2U1[i] = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            double tmp = 0;
            for (int k = 0; k < N; k++)
            {
                tmp += U2[i][k] * U1[k][j];
            }
            U2U1[i][j] = tmp;
        }
    }
    double** U2U1A = new double* [N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
        U2U1A[i] = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
            double tmp = 0;
            for (int k = 0; k < N; k++)
            {
                tmp += U2U1[i][k] * arr[k][j];
            }
            U2U1A[i][j] = tmp;
        }
    }
    double* U2U1B = new double[N];
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        double temp = 0;
        for (int j = 0; j < N; j++)
        {
 
            temp += U2U1[i][j] * f[j];
        }
        U2U1B[i] = temp;
    }
    double* x = new double[N];
    x[N - 1] = U2U1B[N - 1] / U2U1A[N - 1][N - 1];
    x[N - 2] = (U2U1B[N - 2] - U2U1A[N - 2][N - 1] * x[N - 1]) / U2U1A[N - 2][N - 2];
    x[N-3]= (U2U1B[N - 3] - U2U1A[N - 3][N - 1] * x[N - 1] - U2U1A[N-3][N-2]*x[N-2]) / U2U1A[N - 3][N - 3];
 
    cout << "\nx: " << endl;
    for (int i = 0; i < N; i++)
    {
        cout << x[i] << endl;
    }
 
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]arr[i];
    delete[]arr;
    delete[]f;
    delete[]b;
    delete[]c;
    delete[]bac;
    delete[]omega;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]Omega[i];
    delete[]Omega;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]E[i];
    delete[]E;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]U1[i];
    delete[]U1;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]U1A[i];
    delete[]U1A;
    delete[]U1B;
    delete[]b1;
    delete[]c1;
    delete[]bac1;
    delete[]omega1;
    for (int i = 1; i < N; i++)
        delete[]Omega1[i];
    delete[]Omega1;
    for (int i = 1; i < N; i++)
        delete[]EE[i];
    delete[]EE;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]U2[i];
    delete[]U2;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]U2U1[i];
    delete[]U2U1;
    for (int i = 0; i < N; i++)
        delete[]U2U1A[i];
    delete[]U2U1A;
    delete[]U2U1B;
    delete[]x;
    system("pause");
    return 0;
}
0
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
03.12.2019, 01:33
Ответы с готовыми решениями:

Решение СЛАУ методом отражений
Всем привет. Задали писать курсач. Нужно реализовать метод отражения. Предусмотреть ввод числа...

Решение СЛАУ методом отражений
Добрый вечер :) Было две темы &quot;Решение СЛАУ методом отражений&quot;, но нет реализации) У меня есть...

Решение слау методом релаксации
Доброго времени суток. В качестве исходных данных имеются слау большой размерности (koeff__100.7z)...

Решение СЛАУ методом Жордана
Решить СЛАУ методом Жордана, Вычислить интегральнок выражение методом Симпсона

4
4004 / 3266 / 914
Регистрация: 25.03.2012
Сообщений: 12,200
Записей в блоге: 1
03.12.2019, 02:19 2
почему всех школьников так тянет решит СЛАУ на рандомной матрице?
Вы в курсе, что ответы в принципе находятся только на матрицах, у которых ранг совпадает с рангом расширенной матрицы? Вы надеетесь рандомно сгенерировать всегда линейно независимые числа?
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 16.10.2018
Сообщений: 28
03.12.2019, 13:03  [ТС] 3
В курсе, условие прописать можно будет. Также мне будет нужна гильбертова матрица, поэтому было проще написать рандомную, потому что проблема в реализации самого алгоритма
0
14 / 11 / 3
Регистрация: 16.10.2019
Сообщений: 95
03.12.2019, 13:06 4
Решение СЛАУ методом отражений Хаусхолдера
проба
0
14 / 11 / 3
Регистрация: 16.10.2019
Сообщений: 95
03.12.2019, 13:07 5
извините, ошибка
0
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
03.12.2019, 13:07
Помогаю со студенческими работами здесь

Решение СЛАУ методом Гаусса
В институте задали написать программу решения СЛАУ методом Гаусса, но я абсолютный чайник (знаю,...

Решение СЛАУ методом Зейделя
Методом Зейделя решить с точностью до 0.001 заданную систему уравнений 3.3*x1+2.1*x2+2.8*x3=0.8...

Решение СЛАУ методом Якоби
Пытаюсь реализовать метод решения системы линейных уравнений методом Якоби. #include &quot;stdafx.h&quot;...

Решение СЛАУ методом Гаусса
У меня программа для решения слау методом Гаусса с выбором главного элемента по столбцам. Что-то...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
5
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2023, CyberForum.ru