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。
Cholesky分解法_第1张图片
Cholesky分解法_第2张图片
Cholesky分解法_第3张图片
Cholesky分解法_第4张图片
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<Type> Solve(Type L[][N], vector<Type> 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<Type> B, int n)  
{  
    for(int i = 0; i < n; i++)  
    {  
        for(int j = 0; j < n; j++)  
            cout<<L[i][j]<<" ";  
        cout<<endl;  
    }  
    cout<<endl;  
    vector<Type> X = Solve(L, B, n);  
    vector<Type>::iterator it;  
    for(it = X.begin(); it != X.end(); it++)  
        cout<<*it<<" ";  
    cout<<endl;  
}  
   
int main()  
{  
    int n;  
    cin>>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<Type> 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 
*/  

Cholesky分解法_第5张图片
Cholesky分解法_第6张图片
Cholesky分解法_第7张图片
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<Type> Solve(Type L[][N], Type D[][N], vector<Type> 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<Type> B, int n)  
{  
    for(int i = 0; i < n; i++)  
    {  
        for(int j = 0; j < n; j++)  
            cout<<L[i][j]<<" ";  
        cout<<endl;  
    }  
    cout<<endl;  
    vector<Type> X = Solve(L, D, B, n);  
    vector<Type>::iterator it;  
    for(it = X.begin(); it != X.end(); it++)  
        cout<<*it<<" ";  
    cout<<endl;  
}  
   
int main()  
{  
    int n;  
    cin>>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<Type> 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 
*/  

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