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2013年7月18日 星期四

Solving Matrix Inverse using Pointer

標題:使用指標求解n維矩陣
VC++ (main.cpp):
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#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <regex>
#include <iomanip>
using namespace std;
void print(double *Arr, int m)
{
int i = 0, j = 0;
for(i=0;i<m;i++)
{
for(j=0;j<m;j++)
{
cout << *(Arr+i*m+j) << setprecision(2) << "\t";
}
cout << endl;
}
}
void printInverse(double *Matrix, double *Inverse, int m)
{
int i = 0, j = 0;
for(i=0;i<m;i++)
{
for(j=0;j<m;j++)
{
cout << *(Matrix+i*m+j) << setprecision(2) << "\t";
}
cout << "|\t";
for(j=0;j<m;j++)
{
cout << *(Inverse+i*m+j) << setprecision(2) << "\t";
}
cout << endl;
}
}
void readfile(string filePath, double *Matrix)
{
int m = 0, n = 0, i = 0;
string lines = "";
string::const_iterator start;
match_results<string::const_iterator> matchMatrix; //迭代器
regex regMatrix("([0-9]+)+");
ifstream outputFile(filePath);
if (outputFile.is_open()) //Check File
{
while(outputFile.good())
{
getline(outputFile, lines);
start = lines.begin();
while (regex_search(start, lines.cend(), matchMatrix, regMatrix))
{
*(Matrix+i) = atof(matchMatrix[1].str().c_str());
i++;
start = matchMatrix[0].second;
}
m++;
}
outputFile.close();
}
}
double plusnum(double num)
{
if(num < 0) return -1 * num;
return num;
}
void rowSwap(double *Matrix, int ma, int mb, int m)
{
int i = 0;
double *Temp = new double[m];
for(i=0;i<m;i++)
{
*(Temp+i) = *(Matrix+ma*m+i);
*(Matrix+ma*m+i) = *(Matrix+mb*m+i);
*(Matrix+mb*m+i) = *(Temp+i);
}
}
void inverse(double *Matrix, double *Inverse, int m)
{
int i = 0, j = 0, k = 0;
double temp = 0;
//*(Matrix + rows * m + columns) 看成 Matrix[rows][columns]
for(int i=0; i<m; i++)
{
for(int j=i+1; j<m; j++)
{
if(plusnum(*(Matrix + j * m + i)) > plusnum(*(Matrix + i * m + i)))
{
rowSwap(Matrix, i, j, m); // 互換Matrix矩陣兩行
rowSwap(Inverse, i, j, m); // 互換Inverse矩陣兩行
//cout << "[" << i << "][" << j << "]Swap:" << endl;
//printInverse(Matrix, Inverse, m);
}
}
// 消去
for(int j=0; j<m; j++) //第 i 次消去運算,以第 i 行作為主要行,將其上下各行的第 i 列元素化為零
{
if(j != i)
{
// 進行消去運算,將第 i 列上下方的元素化為零
double temp = *(Matrix + j * m + i) / *(Matrix + i * m + i);
// 注意此處 k 可從 i+1 開始
//for(int k=i+1; k<m; k++)
for(int k=0; k<m; k++)
{
*(Matrix + j * m + k) -= (*(Matrix + i * m + k) * temp);
}
// 注意此處 k 要從 0 開始
for(int k=0; k<m; k++)
{
*(Inverse + j * m + k) -= (*(Inverse + i * m + k) * temp);
}
//cout << "[" << i << "][" << j << "]Matrix:" << endl;
//printInverse(Matrix, Inverse, m);
}
}
}
// Matrix 已經是對角矩陣,只要在將其對角線元素化為 1 即可
// 此時僅需對 Inverse 矩陣作運算
//cout << "[" << i << "][" << j << "]Inverse:" << endl;
//printInverse(Matrix, Inverse, m);
for(int i=0; i<m; i++)
{
for(int j=0; j<m; j++)
{
*(Inverse + i * m + j) /= *(Matrix + i * m + i);
}
//cout << "[" << i << "][" << j << "]Inverse:" << endl;
//printInverse(Matrix, Inverse, m);
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
const int m = 4;
int i = 0, j = 0;
double Matrix[m][m] = {};
double Inverse[m][m] = {};
for(i=0;i<m;i++)
{
for(j=0;j<m;j++)
{
if(i == j)
Inverse[i][j] = 1;
else
Inverse[i][j] = 0;
}
}
readfile("matrix.txt", &Matrix[0][0]);
cout << "Matrix:" << endl;
print(&Matrix[0][0], m);
inverse(&Matrix[0][0], &Inverse[0][0], m);
cout << endl;
cout << "Inverse:" << endl;
print(&Inverse[0][0], m);
system("pause");
return 0;
}
TEXT (matrix.txt):

說明:
先讀取矩陣數據再利用指標的方式求得n維度反矩陣的解。

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