java实现SOR算法解线性方程组

http://www.thinksaas.cn/group/topic/344715/

 

package juzhen;

 

import java.util.Scanner;

 

 

public class SOR_iterate {

 

private static float[][] multiply3(float w,float[][] data) {

int m = data.length;

int n = data[0].length;

float temp[][] = new float[m][n];

for (int i = 0; i < m; i++) {

for (int j = 0; j < n; j++) {

temp[i][j] = w * data[i][j];

}

}

return temp;

}

 

 

private static float[][] subtract_matrix(float data1[][],float data2[][]) {

int m = data1.length;

int n = data1[0].length;

float temp[][] = new float[m][n];

for (int i = 0; i < m; i++) {

for (int j = 0; j < n; j++) {

temp[i][j] = data1[i][j] - data2[i][j];

}

}

return temp;

}

 

 

private static float[][] find_lower(float data[][],int k) {

int length = data.length;

float data2[][] = new float[length][length];

if (k >= 0) {

for (int i = 0; i <= length - k - 1; i++) {

for (int j = 0; j <= i + k; j++) {

data2[i][j] = data[i][j];

}

}

for (int i = length - k; i < length; i++) {

for (int j = 0; j < length; j++) {

data2[i][j] = data[i][j];

}

}

} else {

for (int i = -k; i < length; i++) {

for (int j = 0; j <= i + k; j++) {

data2[i][j] = data[i][j];

}

}

}

return data2;

}

 

 

private static float[][] find_upper(float[][] data,int k) {

int length = data.length;

int M = length - k;

float[][] data2 = new float[length][length];

if (k >= 0) {

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = k; j < length; j++) {

data2[i][j] = data[i][j];

}

k += 1;

}

} else {

for (int i = 0; i < -k; i++) {

for (int j = 0; j < length; j++) {

data2[i][j] = data[i][j];

}

}

for (int i = -k; i < length; i++) {

for (int j = i + k; j < length; j++) {

data2[i][j] = data[i][j];

}

}

}

return data2;

}

 

 

private static float[][] find_diagnal(float A[][]) {

int m = A.length;

int n = A[0].length;

float B[][] = new float[m][n];

for (int i = 0; i < m; i++) {

for (int j = 0; j < n; j++) {

if (i == j) {

B[i][j] = A[i][j];

}

}

}

return B;

 

}

 

 

private static float[][] get_complement(float[][] data,int i, int j) {

 

 

int x = data.length;

int y = data[0].length;

 

 

float data2[][] = new float[x - 1][y - 1];

for (int k = 0; k < x - 1; k++) {

if (k < i) {

for (int kk = 0; kk < y - 1; kk++) {

if (kk < j) {

data2[k][kk] = data[k][kk];

} else {

data2[k][kk] = data[k][kk + 1];

}

}

 

} else {

for (int kk = 0; kk < y - 1; kk++) {

if (kk < j) {

data2[k][kk] = data[k + 1][kk];

} else {

data2[k][kk] = data[k + 1][kk + 1];

}

}

}

}

return data2;

 

}

 

 

private static float cal_det(float[][] data) {

float ans = 0;

/* 若为2*2的矩阵可直接求值并返回 */

if (data[0].length == 2) {

ans = data[0][0] * data[1][1] - data[0][1] * data[1][0];

} else {

for (int i = 0; i < data[0].length; i++) {

/* 若矩阵不为2*2那么需求出矩阵第一行代数余子式的和 */

float[][] data_temp =get_complement(data, 0, i);

if (i % 2 == 0) {

 

ans = ans + data[0][i] * cal_det(data_temp);

} else {

ans = ans - data[0][i] * cal_det(data_temp);

}

}

}

return ans;

 

}

 

 

private static float[][] ajoint(float[][] data) {

int M = data.length;

int N = data[0].length;

float data2[][] = new float[M][N];

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = 0; j < N; j++) {

if ((i + j) % 2 == 0) {

data2[i][j] = cal_det(get_complement(data, i, j));

} else {

data2[i][j] = -cal_det(get_complement(data, i, j));

}

}

}

 

return trans(data2);

 

}

 

 

private static float[][] trans(float[][] data) {

int i = data.length;

int j = data[0].length;

float[][] data2 = new float[j][i];

for (int k2 = 0; k2 < j; k2++) {

for (int k1 = 0; k1 < i; k1++) {

data2[k2][k1] = data[k1][k2];

}

}

 

 

return data2;

 

}

 

 

private static float[][] inv(float[][] data) {

int M = data.length;

int N = data[0].length;

float data2[][] = new float[M][N];

float det_val = cal_det(data);

data2 = ajoint(data);

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = 0; j < N; j++) {

data2[i][j] = data2[i][j] / det_val;

}

}

 

return data2;

}

 

 

private static float[][] multiply(float[][] data1,float[][] data2) {

int M = data1.length;

int N = data1[0].length;

int K = data2[0].length;

float[][] data3 = new float[M][K];

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = 0; j < K; j++) {

for (int k = 0; k < N; k++) {

data3[i][j] += data1[i][k] * data2[k][j];

}

}

}

return data3;

}

 

 

private static float[] multiply2(float[][] data1,float[] data2) {

int M = data1.length;

int N = data1[0].length;

float[] data3 = new float[M];

for (int k = 0; k < M; k++) {

for (int j = 0; j < N; j++) {

data3[k] += data1[k][j] * data2[j];

}

}

return data3;

}

 

 

private static float[][] matrix_add(float[][] data1,float[][] data2) {

int M = data1.length;

int N = data1[0].length;

float data[][] = new float[M][N];

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = 0; j < N; j++) {

data[i][j] = data1[i][j] + data2[i][j];

}

}

return data;

}

 

private static float[] matrix_add2(float[] data1,float[] data2){

int M=data1.length;

float data[]=new float[M];

for(int i=0;i

data[i]=data1[i]+data2[i];

}

return data;

}

 

private static float[][] opposite_matrix(float[][] data){

int M=data.length;

int N=data[0].length;

float data_temp[][]=new float[M][N];

for(int i=0;i

for(int j=0;j

data_temp[i][j]=-data[i][j];

}

}

return data_temp;

}

 

private static float[] SOR_method(float A[][],float Y[], float X[],float w) {

float D[][] = find_diagnal(A);

float L[][] = opposite_matrix(find_lower(A, -1));

float U[][] = opposite_matrix(find_upper(A, 1));

float wL[][] = multiply3(w, L);

float wU[][] = multiply3(w, U);

float D_sub_wL[][] =subtract_matrix(D, wL);

float inv_D_sub_wL[][] =inv(D_sub_wL);

float sub_w=1-w;

float one_sub_w_D[][] =multiply3(sub_w, D);

float temp1[][]=matrix_add(one_sub_w_D, wU);

float B0[][]=multiply(inv_D_sub_wL, temp1);

float temp2[][]=multiply3(w, inv_D_sub_wL);

float F[]=multiply2(temp2, Y);

 

return matrix_add2(multiply2(B0, X),F);

 

}

 

private static double cal_error(float[] X1,float[] X2){

int M=X1.length;

double temp=0;

for(int i=0;i

temp+=Math.pow((X1[i]-X2[i]),2);

}

temp=Math.sqrt(temp);

return temp;

}

public static void main(String[] args) {

System.out.println("输入系数矩阵的行和列数:");

Scanner scan=new Scanner(System.in);

int M=scan.nextInt();

System.out.println("输入方程组右侧方程值的维度:");

int K=scan.nextInt();

if(M!=K){

System.out.println("方程组个数和未知数个数不等!");

System.exit(0);

}

 

System.out.println("输入系数矩阵:");

float[][] A=new float[M][M];

for(int i=0;i

for(int j=0;j

A[i][j]=scan.nextFloat();

}

}

 

System.out.println("输入值向量");

float[] B=new float[M];

for(int i=0;i

B[i]=scan.nextFloat();

}

 

System.out.println("输入初始迭代向量:");

float[] X=new float[M];

for(int i=0;i

X[i]=scan.nextFloat();

}

System.out.println("输入松弛因子:");

float w=scan.nextFloat();

 

System.out.println("输入误差限:");

float er=scan.nextFloat();

float temp[]=new float[M];

 

while(cal_error((temp=SOR_method(A, B, X, w)), X)>=er){

X=temp;

}

X=temp;

System.out.println("SOR法计算得到的解向量为:");

for(int i=0;i

System.out.println(X[i]+"");

}

System.out.println();

}

 

}

 

你可能感兴趣的:(java,拾起高数)