////////////////////////////////////////////////////////////////////// // LEquations.cpp // // 求解线性方程组的类 CLEquations 的实现代码 // // 编制, 2002/8 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include "LEquations.h" #include ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Construction/Destruction ////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 基本构造函数 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// CLEquations::CLEquations() { } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 指定系数和常数构造函数 // // 参数: // 1. const CMatrix1& mtxCoef - 指定的系数矩阵 // 2. const CMatrix1& mtxConst - 指定的常数矩阵 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// CLEquations::CLEquations(const CMatrix1& mtxCoef, const CMatrix1& mtxConst) { //ASSERT(Init(mtxCoef, mtxConst)); //whp change 2011.12.6 for :ASSERT仅在调试版中有效,如果是release,ASSERT(Init(mtxCoef, mtxConst));不被执行,也就无法进行初始化 //在发行版本中,可以用VERIFY代替ASSERT //BOOL bSuccess = Init(mtxCoef, mtxConst); //ASSERT(bSuccess); // VERIFY (Init(mtxCoef, mtxConst)); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 析构函数 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// CLEquations::~CLEquations() { } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 初始化函数 // // 参数: // 1. const CMatrix1& mtxCoef - 指定的系数矩阵 // 2. const CMatrix1& mtxConst - 指定的常数矩阵 // // 返回值:BOOL 型,初始化是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::Init(const CMatrix1& mtxCoef, const CMatrix1& mtxConst) { if (mtxCoef.GetNumRows() != mtxConst.GetNumRows()) return FALSE; m_mtxCoef = mtxCoef; m_mtxConst = mtxConst; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 获取系数矩阵 // // 参数:无 // // 返回值:CMatrix1 型,返回系数矩阵 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// inline CMatrix1 CLEquations::GetCoefMatrix() const { return m_mtxCoef; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 获取常数矩阵 // // 参数:无 // // 返回值:CMatrix1 型,返回常数矩阵 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// inline CMatrix1 CLEquations::GetConstMatrix() const { return m_mtxConst; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 获取方程个数 // // 参数:无 // // 返回值:int 型,返回方程组方程的个数 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// inline int CLEquations::GetNumEquations() const { return GetCoefMatrix().GetNumRows(); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 获取未知数个数 // // 参数:无 // // 返回值:int 型,返回方程组未知数的个数 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// inline int CLEquations::GetNumUnknowns() const { return GetCoefMatrix().GetNumColumns(); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 全选主元高斯消去法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组的解 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetGauss(CMatrix1& mtxResult) { int *pnJs,l,k,i,j,nIs,p,q; float d,t; // 方程组的属性,将常数矩阵赋给解矩阵 mtxResult = m_mtxConst; float *pDataCoef = m_mtxCoef.GetData(); float *pDataConst = mtxResult.GetData(); int n = GetNumUnknowns(); // 临时缓冲区,存放列数 pnJs = new int[n]; // 消元 l=1; for (k=0;k<=n-2;k++) { d=0.0; for (i=k;i<=n-1;i++) { for (j=k;j<=n-1;j++) { t=fabs(pDataCoef[i*n+j]); if (t>d) { d=t; pnJs[k]=j; nIs=i; } } } if (d == 0.0) l=0; else { if (pnJs[k]!=k) { for (i=0;i<=n-1;i++) { p=i*n+k; q=i*n+pnJs[k]; t=pDataCoef[p]; pDataCoef[p]=pDataCoef[q]; pDataCoef[q]=t; } } if (nIs!=k) { for (j=k;j<=n-1;j++) { p=k*n+j; q=nIs*n+j; t=pDataCoef[p]; pDataCoef[p]=pDataCoef[q]; pDataCoef[q]=t; } t=pDataConst[k]; pDataConst[k]=pDataConst[nIs]; pDataConst[nIs]=t; } } // 求解失败 if (l==0) { delete[] pnJs; return FALSE; } d=pDataCoef[k*n+k]; for (j=k+1;j<=n-1;j++) { p=k*n+j; pDataCoef[p]=pDataCoef[p]/d; } pDataConst[k]=pDataConst[k]/d; for (i=k+1;i<=n-1;i++) { for (j=k+1;j<=n-1;j++) { p=i*n+j; pDataCoef[p]=pDataCoef[p]-pDataCoef[i*n+k]*pDataCoef[k*n+j]; } pDataConst[i]=pDataConst[i]-pDataCoef[i*n+k]*pDataConst[k]; } } // 求解失败 d=pDataCoef[(n-1)*n+n-1]; if (d == 0.0) { delete[] pnJs; return FALSE; } // 求解 pDataConst[n-1]=pDataConst[n-1]/d; for (i=n-2;i>=0;i--) { t=0.0; for (j=i+1;j<=n-1;j++) t=t+pDataCoef[i*n+j]*pDataConst[j]; pDataConst[i]=pDataConst[i]-t; } // 调整解的位置 pnJs[n-1]=n-1; for (k=n-1;k>=0;k--) { if (pnJs[k]!=k) { t=pDataConst[k]; pDataConst[k]=pDataConst[pnJs[k]]; pDataConst[pnJs[k]]=t; } } // 清理内存 delete[] pnJs; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 全选主元高斯-约当消去法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组的解 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetGaussJordan(CMatrix1& mtxResult) { int *pnJs,l,k,i,j,nIs,p,q; float d,t; // 方程组的属性,将常数矩阵赋给解矩阵 mtxResult = m_mtxConst; float *pDataCoef = m_mtxCoef.GetData(); float *pDataConst = mtxResult.GetData(); int n = GetNumUnknowns(); int m = m_mtxConst.GetNumColumns(); // 临时缓冲区,存放变换的列数 pnJs = new int[n]; // 消元 l=1; for (k=0;k<=n-1;k++) { d=0.0; for (i=k;i<=n-1;i++) { for (j=k;j<=n-1;j++) { t=fabs(pDataCoef[i*n+j]); if (t>d) { d=t; pnJs[k]=j; nIs=i; } } } if (d+1.0==1.0) l=0; else { if (pnJs[k]!=k) { for (i=0;i<=n-1;i++) { p=i*n+k; q=i*n+pnJs[k]; t=pDataCoef[p]; pDataCoef[p]=pDataCoef[q]; pDataCoef[q]=t; } } if (nIs!=k) { for (j=k;j<=n-1;j++) { p=k*n+j; q=nIs*n+j; t=pDataCoef[p]; pDataCoef[p]=pDataCoef[q]; pDataCoef[q]=t; } for (j=0;j<=m-1;j++) { p=k*m+j; q=nIs*m+j; t=pDataConst[p]; pDataConst[p]=pDataConst[q]; pDataConst[q]=t; } } } // 求解失败 if (l==0) { delete[] pnJs; return FALSE; } d=pDataCoef[k*n+k]; for (j=k+1;j<=n-1;j++) { p=k*n+j; pDataCoef[p]=pDataCoef[p]/d; } for (j=0;j<=m-1;j++) { p=k*m+j; pDataConst[p]=pDataConst[p]/d; } for (j=k+1;j<=n-1;j++) { for (i=0;i<=n-1;i++) { p=i*n+j; if (i!=k) pDataCoef[p]=pDataCoef[p]-pDataCoef[i*n+k]*pDataCoef[k*n+j]; } } for (j=0;j<=m-1;j++) { for (i=0;i<=n-1;i++) { p=i*m+j; if (i!=k) pDataConst[p]=pDataConst[p]-pDataCoef[i*n+k]*pDataConst[k*m+j]; } } } // 调整 for (k=n-1;k>=0;k--) { if (pnJs[k]!=k) { for (j=0;j<=m-1;j++) { p=k*m+j; q=pnJs[k]*m+j; t=pDataConst[p]; pDataConst[p]=pDataConst[q]; pDataConst[q]=t; } } } // 清理内存 delete[] pnJs; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 复系数方程组的全选主元高斯消去法 // // 参数: // 1. const CMatrix1& mtxCoefImag - 系数矩阵的虚部矩阵 // 2. const CMatrix1& mtxConstImag - 常数矩阵的虚部矩阵 // 3. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵的实部矩阵 // 4. CMatrix1& mtxResultImag - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵的虚部矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetGauss(const CMatrix1& mtxCoefImag, const CMatrix1& mtxConstImag, CMatrix1& mtxResult, CMatrix1& mtxResultImag) { int *pnJs,l,k,i,j,nIs,u,v; float p,q,s,d; // 方程组的属性,将常数矩阵赋给解矩阵 mtxResult = m_mtxConst; mtxResultImag = mtxConstImag; float *pDataCoef = m_mtxCoef.GetData(); float *pDataConst = mtxResult.GetData(); float *pDataCoefImag = mtxCoefImag.GetData(); float *pDataConstImag = mtxResultImag.GetData(); int n = GetNumUnknowns(); int m = m_mtxConst.GetNumColumns(); // 临时缓冲区,存放变换的列数 pnJs = new int[n]; // 消元 for (k=0;k<=n-2;k++) { d=0.0; for (i=k;i<=n-1;i++) { for (j=k;j<=n-1;j++) { u=i*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[u]; if (p>d) { d=p; pnJs[k]=j; nIs=i; } } } // 求解失败 if (d == 0.0) { delete[] pnJs; return FALSE; } if (nIs!=k) { for (j=k;j<=n-1;j++) { u=k*n+j; v=nIs*n+j; p=pDataCoef[u]; pDataCoef[u]=pDataCoef[v]; pDataCoef[v]=p; p=pDataCoefImag[u]; pDataCoefImag[u]=pDataCoefImag[v]; pDataCoefImag[v]=p; } p=pDataConst[k]; pDataConst[k]=pDataConst[nIs]; pDataConst[nIs]=p; p=pDataConstImag[k]; pDataConstImag[k]=pDataConstImag[nIs]; pDataConstImag[nIs]=p; } if (pnJs[k]!=k) { for (i=0;i<=n-1;i++) { u=i*n+k; v=i*n+pnJs[k]; p=pDataCoef[u]; pDataCoef[u]=pDataCoef[v]; pDataCoef[v]=p; p=pDataCoefImag[u]; pDataCoefImag[u]=pDataCoefImag[v]; pDataCoefImag[v]=p; } } v=k*n+k; for (j=k+1;j<=n-1;j++) { u=k*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataCoef[v]; q=-pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[v]; s=(pDataCoef[v]-pDataCoefImag[v])*(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u]); pDataCoef[u]=(p-q)/d; pDataCoefImag[u]=(s-p-q)/d; } p=pDataConst[k]*pDataCoef[v]; q=-pDataConstImag[k]*pDataCoefImag[v]; s=(pDataCoef[v]-pDataCoefImag[v])*(pDataConst[k]+pDataConstImag[k]); pDataConst[k]=(p-q)/d; pDataConstImag[k]=(s-p-q)/d; for (i=k+1;i<=n-1;i++) { u=i*n+k; for (j=k+1;j<=n-1;j++) { v=k*n+j; l=i*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataCoef[v]; q=pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[v]; s=(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u])*(pDataCoef[v]+pDataCoefImag[v]); pDataCoef[l]=pDataCoef[l]-p+q; pDataCoefImag[l]=pDataCoefImag[l]-s+p+q; } p=pDataCoef[u]*pDataConst[k]; q=pDataCoefImag[u]*pDataConstImag[k]; s=(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u])*(pDataConst[k]+pDataConstImag[k]); pDataConst[i]=pDataConst[i]-p+q; pDataConstImag[i]=pDataConstImag[i]-s+p+q; } } u=(n-1)*n+n-1; d=pDataCoef[u]*pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[u]; // 求解失败 if (d == 0.0) { delete[] pnJs; return FALSE; } // 求解 p=pDataCoef[u]*pDataConst[n-1]; q=-pDataCoefImag[u]*pDataConstImag[n-1]; s=(pDataCoef[u]-pDataCoefImag[u])*(pDataConst[n-1]+pDataConstImag[n-1]); pDataConst[n-1]=(p-q)/d; pDataConstImag[n-1]=(s-p-q)/d; for (i=n-2;i>=0;i--) { for (j=i+1;j<=n-1;j++) { u=i*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataConst[j]; q=pDataCoefImag[u]*pDataConstImag[j]; s=(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u])*(pDataConst[j]+pDataConstImag[j]); pDataConst[i]=pDataConst[i]-p+q; pDataConstImag[i]=pDataConstImag[i]-s+p+q; } } // 调整位置 pnJs[n-1]=n-1; for (k=n-1;k>=0;k--) { if (pnJs[k]!=k) { p=pDataConst[k]; pDataConst[k]=pDataConst[pnJs[k]]; pDataConst[pnJs[k]]=p; p=pDataConstImag[k]; pDataConstImag[k]=pDataConstImag[pnJs[k]]; pDataConstImag[pnJs[k]]=p; } } // 清理内存 delete[] pnJs; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 复系数方程组的全选主元高斯-约当消去法 // // 参数: // 1. const CMatrix1& mtxCoefImag - 系数矩阵的虚部矩阵 // 2. const CMatrix1& mtxConstImag - 常数矩阵的虚部矩阵 // 3. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵的实部矩阵 // 4. CMatrix1& mtxResultImag - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵的虚部矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetGaussJordan(const CMatrix1& mtxCoefImag, const CMatrix1& mtxConstImag, CMatrix1& mtxResult, CMatrix1& mtxResultImag) { int *pnJs,l,k,i,j,nIs,u,v; float p,q,s,d; // 方程组的属性,将常数矩阵赋给解矩阵 mtxResult = m_mtxConst; mtxResultImag = mtxConstImag; float *pDataCoef = m_mtxCoef.GetData(); float *pDataConst = mtxResult.GetData(); float *pDataCoefImag = mtxCoefImag.GetData(); float *pDataConstImag = mtxResultImag.GetData(); int n = GetNumUnknowns(); int m = m_mtxConst.GetNumColumns(); // 临时缓冲区,存放变换的列数 pnJs = new int[n]; // 消元 for (k=0;k<=n-1;k++) { d=0.0; for (i=k;i<=n-1;i++) { for (j=k;j<=n-1;j++) { u=i*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[u]; if (p>d) { d=p; pnJs[k]=j; nIs=i; } } } // 求解失败 if (d == 0.0) { delete[] pnJs; return FALSE; } if (nIs!=k) { for (j=k;j<=n-1;j++) { u=k*n+j; v=nIs*n+j; p=pDataCoef[u]; pDataCoef[u]=pDataCoef[v]; pDataCoef[v]=p; p=pDataCoefImag[u]; pDataCoefImag[u]=pDataCoefImag[v]; pDataCoefImag[v]=p; } for (j=0;j<=m-1;j++) { u=k*m+j; v=nIs*m+j; p=pDataConst[u]; pDataConst[u]=pDataConst[v]; pDataConst[v]=p; p=pDataConstImag[u]; pDataConstImag[u]=pDataConstImag[v]; pDataConstImag[v]=p; } } if (pnJs[k]!=k) { for (i=0;i<=n-1;i++) { u=i*n+k; v=i*n+pnJs[k]; p=pDataCoef[u]; pDataCoef[u]=pDataCoef[v]; pDataCoef[v]=p; p=pDataCoefImag[u]; pDataCoefImag[u]=pDataCoefImag[v]; pDataCoefImag[v]=p; } } v=k*n+k; for (j=k+1;j<=n-1;j++) { u=k*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataCoef[v]; q=-pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[v]; s=(pDataCoef[v]-pDataCoefImag[v])*(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u]); pDataCoef[u]=(p-q)/d; pDataCoefImag[u]=(s-p-q)/d; } for (j=0;j<=m-1;j++) { u=k*m+j; p=pDataConst[u]*pDataCoef[v]; q=-pDataConstImag[u]*pDataCoefImag[v]; s=(pDataCoef[v]-pDataCoefImag[v])*(pDataConst[u]+pDataConstImag[u]); pDataConst[u]=(p-q)/d; pDataConstImag[u]=(s-p-q)/d; } for (i=0;i<=n-1;i++) { if (i!=k) { u=i*n+k; for (j=k+1;j<=n-1;j++) { v=k*n+j; l=i*n+j; p=pDataCoef[u]*pDataCoef[v]; q=pDataCoefImag[u]*pDataCoefImag[v]; s=(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u])*(pDataCoef[v]+pDataCoefImag[v]); pDataCoef[l]=pDataCoef[l]-p+q; pDataCoefImag[l]=pDataCoefImag[l]-s+p+q; } for (j=0;j<=m-1;j++) { l=i*m+j; v=k*m+j; p=pDataCoef[u]*pDataConst[v]; q=pDataCoefImag[u]*pDataConstImag[v]; s=(pDataCoef[u]+pDataCoefImag[u])*(pDataConst[v]+pDataConstImag[v]); pDataConst[l]=pDataConst[l]-p+q; pDataConstImag[l]=pDataConstImag[l]-s+p+q; } } } } // 求解调整 for (k=n-1;k>=0;k--) { if (pnJs[k]!=k) { for (j=0;j<=m-1;j++) { u=k*m+j; v=pnJs[k]*m+j; p=pDataConst[u]; pDataConst[u]=pDataConst[v]; pDataConst[v]=p; p=pDataConstImag[u]; pDataConstImag[u]=pDataConstImag[v]; pDataConstImag[v]=p; } } } // 清理内存 delete[] pnJs; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解三对角线方程组的追赶法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetTriDiagonal(CMatrix1& mtxResult) { int k,j; float s; // 将常数矩阵赋给解矩阵 mtxResult = m_mtxConst; float *pDataConst = mtxResult.GetData(); int n = GetNumUnknowns(); // ASSERT(m_mtxCoef.GetNumRows() == n); // 为系数矩阵对角线数组分配内存 float* pDiagData = new float[3*n-2]; // 构造系数矩阵对角线元素数组 k = j = 0; if (k == 0) { pDiagData[j++] = m_mtxCoef.GetElement(k, k); pDiagData[j++] = m_mtxCoef.GetElement(k, k+1); } for (k=1; k=0;k--) pDataConst[k]=pDataConst[k]-pDiagData[3*k+1]*pDataConst[k+1]; // 释放内存 delete[] pDiagData; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 一般带型方程组的求解 // // 参数: // 1. int nBandWidth - 带宽 // 2. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetBand(int nBandWidth, CMatrix1& mtxResult) { int ls,k,i,j,is,u,v; float p,t; // 带宽必须为奇数 if ((nBandWidth-1)%2 != 0) return FALSE; // 将常数矩阵赋给解矩阵 mtxResult = m_mtxConst; float *pDataConst = mtxResult.GetData(); // 方程组属性 int m = m_mtxConst.GetNumColumns(); int n = GetNumUnknowns(); // ASSERT(m_mtxCoef.GetNumRows() == n); // 带宽数组:带型矩阵的有效数据 float* pBandData = new float[nBandWidth*n]; // 半带宽 ls = (nBandWidth-1)/2; // 构造带宽数组 for (i=0; ip) { p=t; is=i; } } if (p == 0.0) { delete[] pBandData; return FALSE; } for (j=0;j<=m-1;j++) { u=k*m+j; v=is*m+j; t=pDataConst[u]; pDataConst[u]=pDataConst[v]; pDataConst[v]=t; } for (j=0;j<=nBandWidth-1;j++) { u=k*nBandWidth+j; v=is*nBandWidth+j; t=pBandData[u]; pBandData[u]=pBandData[v]; pBandData[v]=t; } for (j=0;j<=m-1;j++) { u=k*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]/pBandData[k*nBandWidth]; } for (j=1;j<=nBandWidth-1;j++) { u=k*nBandWidth+j; pBandData[u]=pBandData[u]/pBandData[k*nBandWidth]; } for (i=k+1;i<=ls;i++) { t=pBandData[i*nBandWidth]; for (j=0;j<=m-1;j++) { u=i*m+j; v=k*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]-t*pDataConst[v]; } for (j=1;j<=nBandWidth-1;j++) { u=i*nBandWidth+j; v=k*nBandWidth+j; pBandData[u-1]=pBandData[u]-t*pBandData[v]; } u=i*nBandWidth+nBandWidth-1; pBandData[u]=0.0; } if (ls!=(n-1)) ls=ls+1; } p=pBandData[(n-1)*nBandWidth]; if (p == 0.0) { delete[] pBandData; return FALSE; } for (j=0;j<=m-1;j++) { u=(n-1)*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]/p; } ls=1; for (i=n-2;i>=0;i--) { for (k=0;k<=m-1;k++) { u=i*m+k; for (j=1;j<=ls;j++) { v=i*nBandWidth+j; is=(i+j)*m+k; pDataConst[u]=pDataConst[u]-pBandData[v]*pDataConst[is]; } } if (ls!=(nBandWidth-1)) ls=ls+1; } // 释放内存 delete[] pBandData; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解对称方程组的分解法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetDjn(CMatrix1& mtxResult) { int i,j,l,k,u,v,w,k1,k2,k3; float p; // 方程组属性,将常数矩阵赋给解矩阵 CMatrix1 mtxCoef = m_mtxCoef; mtxResult = m_mtxConst; int n = mtxCoef.GetNumColumns(); int m = mtxResult.GetNumColumns(); float* pDataCoef = mtxCoef.GetData(); float* pDataConst = mtxResult.GetData(); // 非对称系数矩阵,不能用本方法求解 if (pDataCoef[0] == 0.0) return FALSE; for (i=1; i<=n-1; i++) { u=i*n; pDataCoef[u]=pDataCoef[u]/pDataCoef[0]; } for (i=1; i<=n-2; i++) { u=i*n+i; for (j=1; j<=i; j++) { v=i*n+j-1; l=(j-1)*n+j-1; pDataCoef[u]=pDataCoef[u]-pDataCoef[v]*pDataCoef[v]*pDataCoef[l]; } p=pDataCoef[u]; if (p == 0.0) return FALSE; for (k=i+1; k<=n-1; k++) { u=k*n+i; for (j=1; j<=i; j++) { v=k*n+j-1; l=i*n+j-1; w=(j-1)*n+j-1; pDataCoef[u]=pDataCoef[u]-pDataCoef[v]*pDataCoef[l]*pDataCoef[w]; } pDataCoef[u]=pDataCoef[u]/p; } } u=n*n-1; for (j=1; j<=n-1; j++) { v=(n-1)*n+j-1; w=(j-1)*n+j-1; pDataCoef[u]=pDataCoef[u]-pDataCoef[v]*pDataCoef[v]*pDataCoef[w]; } p=pDataCoef[u]; if (p == 0.0) return FALSE; for (j=0; j<=m-1; j++) { for (i=1; i<=n-1; i++) { u=i*m+j; for (k=1; k<=i; k++) { v=i*n+k-1; w=(k-1)*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]-pDataCoef[v]*pDataConst[w]; } } } for (i=1; i<=n-1; i++) { u=(i-1)*n+i-1; for (j=i; j<=n-1; j++) { v=(i-1)*n+j; w=j*n+i-1; pDataCoef[v]=pDataCoef[u]*pDataCoef[w]; } } for (j=0; j<=m-1; j++) { u=(n-1)*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]/p; for (k=1; k<=n-1; k++) { k1=n-k; k3=k1-1; u=k3*m+j; for (k2=k1; k2<=n-1; k2++) { v=k3*n+k2; w=k2*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]-pDataCoef[v]*pDataConst[w]; } pDataConst[u]=pDataConst[u]/pDataCoef[k3*n+k3]; } } return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解对称正定方程组的平方根法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetCholesky(CMatrix1& mtxResult) { int i,j,k,u,v; // 方程组属性,将常数矩阵赋给解矩阵 CMatrix1 mtxCoef = m_mtxCoef; mtxResult = m_mtxConst; int n = mtxCoef.GetNumColumns(); int m = mtxResult.GetNumColumns(); float* pDataCoef = mtxCoef.GetData(); float* pDataConst = mtxResult.GetData(); // 非对称正定系数矩阵,不能用本方法求解 if (pDataCoef[0] <= 0.0) return FALSE; pDataCoef[0]=sqrt(pDataCoef[0]); for (j=1; j<=n-1; j++) pDataCoef[j]=pDataCoef[j]/pDataCoef[0]; for (i=1; i<=n-1; i++) { u=i*n+i; for (j=1; j<=i; j++) { v=(j-1)*n+i; pDataCoef[u]=pDataCoef[u]-pDataCoef[v]*pDataCoef[v]; } if (pDataCoef[u] <= 0.0) return FALSE; pDataCoef[u]=sqrt(pDataCoef[u]); if (i!=(n-1)) { for (j=i+1; j<=n-1; j++) { v=i*n+j; for (k=1; k<=i; k++) pDataCoef[v]=pDataCoef[v]-pDataCoef[(k-1)*n+i]*pDataCoef[(k-1)*n+j]; pDataCoef[v]=pDataCoef[v]/pDataCoef[u]; } } } for (j=0; j<=m-1; j++) { pDataConst[j]=pDataConst[j]/pDataCoef[0]; for (i=1; i<=n-1; i++) { u=i*n+i; v=i*m+j; for (k=1; k<=i; k++) pDataConst[v]=pDataConst[v]-pDataCoef[(k-1)*n+i]*pDataConst[(k-1)*m+j]; pDataConst[v]=pDataConst[v]/pDataCoef[u]; } } for (j=0; j<=m-1; j++) { u=(n-1)*m+j; pDataConst[u]=pDataConst[u]/pDataCoef[n*n-1]; for (k=n-1; k>=1; k--) { u=(k-1)*m+j; for (i=k; i<=n-1; i++) { v=(k-1)*n+i; pDataConst[u]=pDataConst[u]-pDataCoef[v]*pDataConst[i*m+j]; } v=(k-1)*n+k-1; pDataConst[u]=pDataConst[u]/pDataCoef[v]; } } return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解大型稀疏方程组的全选主元高斯-约去消去法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetGgje(CMatrix1& mtxResult) { int *pnJs,i,j,k,nIs,u,v; float d,t; // 方程组属性,将常数矩阵赋给解矩阵 CMatrix1 mtxCoef = m_mtxCoef; mtxResult = m_mtxConst; int n = mtxCoef.GetNumColumns(); float* pDataCoef = mtxCoef.GetData(); float* pDataConst = mtxResult.GetData(); // 临时缓冲区,存放变换的列数 pnJs = new int[n]; // 消元 for (k=0; k<=n-1; k++) { d=0.0; for (i=k; i<=n-1; i++) { for (j=k; j<=n-1; j++) { t=fabs(pDataCoef[i*n+j]); if (t>d) { d=t; pnJs[k]=j; nIs=i; } } } if (d == 0.0) { delete[] pnJs; return FALSE; } if (nIs!=k) { for (j=k; j<=n-1; j++) { u=k*n+j; v=nIs*n+j; t=pDataCoef[u]; pDataCoef[u]=pDataCoef[v]; pDataCoef[v]=t; } t=pDataConst[k]; pDataConst[k]=pDataConst[nIs]; pDataConst[nIs]=t; } if (pnJs[k]!=k) { for (i=0; i<=n-1; i++) { u=i*n+k; v=i*n+pnJs[k]; t=pDataCoef[u]; pDataCoef[u]=pDataCoef[v]; pDataCoef[v]=t; } } t=pDataCoef[k*n+k]; for (j=k+1; j<=n-1; j++) { u=k*n+j; if (pDataCoef[u]!=0.0) pDataCoef[u]=pDataCoef[u]/t; } pDataConst[k]=pDataConst[k]/t; for (j=k+1; j<=n-1; j++) { u=k*n+j; if (pDataCoef[u]!=0.0) { for (i=0; i<=n-1; i++) { v=i*n+k; if ((i!=k)&&(pDataCoef[v]!=0.0)) { nIs=i*n+j; pDataCoef[nIs]=pDataCoef[nIs]-pDataCoef[v]*pDataCoef[u]; } } } } for (i=0; i<=n-1; i++) { u=i*n+k; if ((i!=k)&&(pDataCoef[u]!=0.0)) pDataConst[i]=pDataConst[i]-pDataCoef[u]*pDataConst[k]; } } // 调整 for (k=n-1; k>=0; k--) { if (k!=pnJs[k]) { t=pDataConst[k]; pDataConst[k]=pDataConst[pnJs[k]]; pDataConst[pnJs[k]]=t; } } // 释放内存 delete[] pnJs; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解托伯利兹方程组的列文逊方法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetTlvs(CMatrix1& mtxResult) { int i,j,k; float a,beta,q,c,h,*y,*s; // 未知数个数 int n = m_mtxCoef.GetNumColumns(); // 初始化解解向量 mtxResult.Init(n, 1); float* x = mtxResult.GetData(); // 常数数组 float* pDataConst = m_mtxConst.GetData(); // 建立T数组 float* t = new float[n]; // 构造T数组 for (i=0; i=fabs(pDataCoef[u])) return FALSE; } // 精度控制 p=eps+1.0; while (p>=eps) { p=0.0; for (i=0; i<=n-1; i++) { t=x[i]; s=0.0; for (j=0; j<=n-1; j++) if (j!=i) s=s+pDataCoef[i*n+j]*x[j]; x[i]=(pDataConst[i]-s)/pDataCoef[i*n+i]; q=fabs(x[i]-t)/(1.0+fabs(x[i])); if (q>p) p=q; } } return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解对称正定方程组的共轭梯度法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // 2. float eps - 控制精度,默认值为0.000001 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// void CLEquations::GetRootsetGrad(CMatrix1& mtxResult, float eps /*= 0.000001*/) { int i,k; float *p,*r,*s,*q,alpha,beta,d,e; // 未知数个数 int n = GetNumUnknowns(); // 初始化解向量 mtxResult.Init(n, 1); float* x = mtxResult.GetData(); // 构造临时矩阵 CMatrix1 mtxP(n, 1); p = mtxP.GetData(); float* pDataCoef = m_mtxCoef.GetData(); float* pDataConst = m_mtxConst.GetData(); r = new float[n]; for (i=0; i<=n-1; i++) { x[i]=0.0; p[i]=pDataConst[i]; r[i]=pDataConst[i]; } i=0; while (i<=n-1) { CMatrix1 mtxS = m_mtxCoef * mtxP; s = mtxS.GetData(); d=0.0; e=0.0; for (k=0; k<=n-1; k++) { d=d+p[k]*pDataConst[k]; e=e+p[k]*s[k]; } alpha=d/e; for (k=0; k<=n-1; k++) x[k]=x[k]+alpha*p[k]; CMatrix1 mtxQ = m_mtxCoef * mtxResult; q = mtxQ.GetData(); d=0.0; for (k=0; k<=n-1; k++) { r[k]=pDataConst[k]-q[k]; d=d+r[k]*s[k]; } beta=d/e; d=0.0; for (k=0; k<=n-1; k++) d=d+r[k]*r[k]; // 满足精度,求解结束 d=sqrt(d); if (d=0; i--) { d=0.0; for (j=i+1; j<=n-1; j++) d=d+pDataCoef[i*n+j]*pDataConst[j]; pDataConst[i]=(c[i]-d)/pDataCoef[i*n+i]; } // 释放内存 delete[] c; return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 求解线性最小二乘问题的广义逆法 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // 2. CMatrix1& mtxAP - CMatrix1引用对象,返回系数矩阵的广义逆矩阵 // 3. CMatrix1& mtxU - CMatrix1引用对象,返回U矩阵 // 4. CMatrix1& mtxV - CMatrix1引用对象,返回V矩阵 // 5. float eps - 控制精度,默认值为0.000001 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetGinv(CMatrix1& mtxResult, CMatrix1& mtxAP, CMatrix1& mtxU, CMatrix1& mtxV, float eps /*= 0.000001*/) { int i,j; // 方程个数和未知数个数 int m = m_mtxCoef.GetNumRows(); int n = m_mtxCoef.GetNumColumns(); // 初始化解向量 mtxResult.Init(n, 1); float* pDataConst = m_mtxConst.GetData(); float* x = mtxResult.GetData(); // 临时矩阵 CMatrix1 mtxA = m_mtxCoef; // 求广义逆矩阵 if (! mtxA.GInvertUV(mtxAP, mtxU, mtxV, eps)) return FALSE; float* pAPData = mtxAP.GetData(); // 求解 for (i=0; i<=n-1; i++) { x[i]=0.0; for (j=0; j<=m-1; j++) x[i]=x[i]+pAPData[i*m+j]*pDataConst[j]; } return TRUE; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // 病态方程组的求解 // // 参数: // 1. CMatrix1& mtxResult - CMatrix1引用对象,返回方程组解矩阵 // 2. int nMaxIt - 叠加次数,默认值为60 // 3. float eps - 控制精度,默认值为0.000001 // // 返回值:BOOL 型,方程组求解是否成功 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// BOOL CLEquations::GetRootsetMorbid(CMatrix1& mtxResult, int nMaxIt /*= 60*/, float eps /*= 0.000001*/) { int i, k; float q, qq; // 方程的阶数 int n = GetNumUnknowns(); // 设定迭代次数, 缺省为60 i = nMaxIt; // 用全选主元高斯消元法求解 CLEquations leqs(m_mtxCoef, m_mtxConst); if (! leqs.GetRootsetGauss(mtxResult)) return FALSE; float* x = mtxResult.GetData(); q=1.0+eps; while (q>=eps) { // 迭代次数已达最大值,仍为求得结果,求解失败 if (i==0) return FALSE; // 迭代次数减1 i=i-1; // 矩阵运算 CMatrix1 mtxE = m_mtxCoef*mtxResult; CMatrix1 mtxR = m_mtxConst - mtxE; // 用全选主元高斯消元法求解 CLEquations leqs(m_mtxCoef, mtxR); CMatrix1 mtxRR; if (! leqs.GetRootsetGauss(mtxRR)) return FALSE; float* r = mtxRR.GetData(); q=0.0; for ( k=0; k<=n-1; k++) { qq=fabs(r[k])/(1.0+fabs(x[k]+r[k])); if (qq>q) q=qq; } for ( k=0; k<=n-1; k++) x[k]=x[k]+r[k]; } // 求解成功 return TRUE; } /* complex waveseparate( float s[int p],float d,complex w[N],int N,int n) { int i,j; complex h[p],H[2*p]; float Z[N][p],matrixA[4*p*N]; float *f; for(i=0;i