Python——高斯消元

首先通过对矩阵的化简运算(1 交换两行 2 某一行乘以一定倍数加到另一行上),接着化简成为上三角矩阵,最后求出解。

# coding:utf-8
import numpy as py

def set_matrix():
	matrix1 = py.array([[1,1,1,1],[2,3,1,1],[3,-1,2,-1],[4,1,-3,2]])
	matrix2 = py.array([[10],[15],[3],[5]])
	return matrix1,matrix2
matrix3 = py.hstack(set_matrix())  #按列合并:vstack()   按行合并:hstack()

def swap_row(matrix,rowi,rowj):
	temp = 0.0
	for columns in range(len(matrix[0,:])):
		temp = matrix[rowi][columns]
		matrix[rowi][columns] = matrix[rowj][columns]
		matrix[rowj][columns] = temp
	return matrix

def times_k(matrix,rowi,rowj,k):
	for columns in range(len(matrix[0,:])):
		matrix[rowj][columns] = -k*matrix[rowi][columns] + matrix[rowj][columns]
	return matrix

def up_triangle(matrix):
	for columns in range(len(matrix[:,0])):
		for rows in range(columns,len(matrix[:,0])):
			if matrix[rows][columns] == 0:
				pass
			else:
				swap_row(matrix,columns,rows)
				break		
		for rows in range(columns + 1,len(matrix[:,0])):
			times_k(matrix,columns,rows,matrix[rows][columns]/matrix[columns][columns])
	print('上三角矩阵:')
	print(matrix)

def get_result(matrix):
	x = py.matrix(py.zeros(matrix.shape[0])) #生成一个存储结果的矩阵
	n = x.shape[1]-1  						 #(矩阵的大小-1),比如大小为4,n则为最后一个元素,n[0,3],存放最后一个x
	x[0,n] = matrix[n,n+1]/matrix[n,n]       # 先算x(n):b(n)/a(nn),即为最后一个x的值
	for i in range(n):  					 # 用回带求依次求出x的值
		n -= 1  
		x[0,n] = (matrix[n,matrix.shape[1]-1] - py.sum(py.multiply(x[0, n+1:], matrix[n,n+1:matrix.shape[1]-1])))/matrix[n,n]  
	print('x的值:')
	print(x.T) 

if __name__=='__main__': 
	print('增广矩阵:')	
	print(matrix3)
	up_triangle(matrix3)
	get_result(matrix3)

你可能感兴趣的:(python)