Cholesky分解法
Cholesky分解法又叫平方根法，是求解对称正定线性方程组最常用的方法之一。对于一般矩阵，为了消除LU分
解的局限性和误差的过分积累，采用了选主元的方法，但对于对称正定矩阵而言，选主元是不必要的。
定理：若对称正定，则存在一个对角元为正数的下三角矩阵，使得成立。
假设现在要求解线性方程组，其中为对称正定矩阵，那么可通过下面步骤求解
（1）求的Cholesky分解，得到
（2）求解，得到
（3）求解，得到
现在的关键问题是对进行Cholesky分解。假设
通过比较两边的关系，首先由，再由
这样便得到了矩阵的第一列元素，假定已经算出了的前列元素，通过
可以得到
进一步再由
最终得到
这样便通过的前列求出了第列，一直递推下去即可求出，这种方法称为平方根法。
代码：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
const int N = 1005;
typedef double Type;
Type A[N][N], L[N][N];
/** 分解A得到A = L * L^T */
void Cholesky(Type A[][N], Type L[][N], int n)
{
for(int k = 0; k < n; k++)
{
Type sum = 0;
for(int i = 0; i < k; i++)
sum += L[k][i] * L[k][i];
sum = A[k][k] - sum;
L[k][k] = sqrt(sum > 0 ? sum : 0);
for(int i = k + 1; i < n; i++)
{
sum = 0;
for(int j = 0; j < k; j++)
sum += L[i][j] * L[k][j];
L[i][k] = (A[i][k] - sum) / L[k][k];
}
for(int j = 0; j < k; j++)
L[j][k] = 0;
}
}
/** 回带过程 */
vector Solve(Type L[][N], vector X, int n)
{
/** LY = B => Y */
for(int k = 0; k < n; k++)
{
for(int i = 0; i < k; i++)
X[k] -= X[i] * L[k][i];
X[k] /= L[k][k];
}
/** L^TX = Y => X */
for(int k = n - 1; k >= 0; k--)
{
for(int i = k + 1; i < n; i++)
X[k] -= X[i] * L[i][k];
X[k] /= L[k][k];
}
return X;
}
void Print(Type L[][N], const vector B, int n)
{
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < n; j++)
cout< X = Solve(L, B, n);
vector::iterator it;
for(it = X.begin(); it != X.end(); it++)
cout<<*it<<" ";
cout<>n;
memset(L, 0, sizeof(L));
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < n; j++)
cin>>A[i][j];
}
vector B;
for(int i = 0; i < n; i++)
{
Type y;
cin>>y;
B.push_back(y);
}
Cholesky(A, L, n);
Print(L, B, n);
return 0;
}
/**data**
4
4 -2 4 2
-2 10 -2 -7
4 -2 8 4
2 -7 4 7
8 2 16 6
*/
用上述的方法需要进行开方，这有可能损失精度和增加运算量，为了避免开方，Cholesky分解有个改进的版本。
将对称正定矩阵通过分解成，其中是单位下三角矩阵，是对角均为正数的对角矩阵。把这
一分解叫做分解，是Cholesky分解的变形。对应两边的元素，很容易得到
由此可以确定计算和的公式如下
在实际计算时，是将的严格下三角元素存储在的对应位置上，而将的对角元存储在的对应的对角位置上。
类似地求解线性方程组的解步骤如下
（1）对矩阵进行分解得到
（2）求解，得到
（3）求解，得到
代码：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
const int N = 1005;
typedef double Type;
Type A[N][N], L[N][N], D[N][N];
/** 分解A得到A = LDL^T */
void Cholesky(Type A[][N], Type L[][N], Type D[][N], int n)
{
for(int k = 0; k < n; k++)
{
for(int i = 0; i < k; i++)
A[k][k] -= A[i][i] * A[k][i] * A[k][i];
for(int j = k + 1; j < n; j++)
{
for(int i = 0; i < k; i++)
A[j][k] -= A[j][i] * A[i][i] * A[k][i];
A[j][k] /= A[k][k];
}
}
memset(L, 0, sizeof(L));
memset(D, 0, sizeof(D));
for(int i = 0; i < n; i++)
{
D[i][i] = A[i][i];
L[i][i] = 1;
}
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < i; j++)
L[i][j] = A[i][j];
}
}
void Transposition(Type L[][N], int n)
{
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < i; j++)
swap(L[i][j], L[j][i]);
}
}
void Multi(Type A[][N], Type B[][N], int n)
{
Type **C = new Type*[n];
for(int i = 0; i < n; i++)
C[i] = new Type[n];
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < n; j++)
{
C[i][j] = 0;
for(int k = 0; k < n; k++)
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
}
}
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < n; j++)
B[i][j] = C[i][j];
}
for(int i = 0; i < n; i++)
{
delete[] C[i];
C[i] = NULL;
}
delete C;
C = NULL;
}
/** 回带过程 */
vector Solve(Type L[][N], Type D[][N], vector X, int n)
{
/** LY = B => Y */
for(int k = 0; k < n; k++)
{
for(int i = 0; i < k; i++)
X[k] -= X[i] * L[k][i];
X[k] /= L[k][k];
}
/** DL^TX = Y => X */
Transposition(L, n);
Multi(D, L, n);
for(int k = n - 1; k >= 0; k--)
{
for(int i = k + 1; i < n; i++)
X[k] -= X[i] * L[k][i];
X[k] /= L[k][k];
}
return X;
}
void Print(Type L[][N], Type D[][N], const vector B, int n)
{
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < n; j++)
cout< X = Solve(L, D, B, n);
vector::iterator it;
for(it = X.begin(); it != X.end(); it++)
cout<<*it<<" ";
cout<>n;
memset(L, 0, sizeof(L));
for(int i = 0; i < n; i++)
{
for(int j = 0; j < n; j++)
cin>>A[i][j];
}
vector B;
for(int i = 0; i < n; i++)
{
Type y;
cin>>y;
B.push_back(y);
}
Cholesky(A, L, D, n);
Print(L, D, B, n);
return 0;
}
/**data**
4
4 -2 4 2
-2 10 -2 -7
4 -2 8 4
2 -7 4 7
8 2 16 6
*/
参考资料：http://class.htu.cn/nla/cha1/sect3.htm