C语言求逆矩阵案例详解

一般求逆矩阵的方法有两种,伴随阵法和初等变换法。但是这两种方法都不太适合编程。伴随阵法的计算量大,初等变换法又难以编程实现。 适合编程的求逆矩阵的方法如下:

    对可逆矩阵A进行QR分解:A=QR 求上三角矩阵R的逆矩阵 求出A的逆矩阵:A^(-1)=R^(-1)Q^(H)

以上三步都有具体的公式与之对应,适合编程实现。 C语言实现代码:

#include <stdio.h>#include <math.h>#define SIZE  8double b[SIZE][SIZE]={0};//应该读作“贝尔塔”,注释中用B表示double t[SIZE][SIZE]={0};//求和的那项double Q[SIZE][SIZE]={0};//正交矩阵double QH[SIZE][SIZE]={0};//正交矩阵的转置共轭double R[SIZE][SIZE]={0};//double invR[SIZE][SIZE]={0};//R的逆矩阵double invA[SIZE][SIZE]={0};//A的逆矩阵,最终的结果//={0};//double matrixR1[SIZE][SIZE]={0};double matrixR2[SIZE][SIZE]={0};//double init[3][3]={3,14,9,6,43,3,6,22,15};double init[8][8]={      0.0938  ,  0.5201 ,   0.4424  ,  0.0196  ,  0.3912  ,  0.9493 ,   0.9899  ,  0.8256,    0.5254  ,  0.3477 ,   0.6878  ,  0.3309 ,   0.7691  ,  0.3276 ,   0.5144  ,  0.7900,    0.5303  ,  0.1500 ,   0.3592  ,  0.4243 ,   0.3968  ,  0.6713 ,   0.8843  ,  0.3185,    0.8611  ,  0.5861 ,   0.7363  ,  0.2703 ,   0.8085  ,  0.4386 ,   0.5880  ,  0.5341,    0.4849  ,  0.2621 ,   0.3947  ,  0.1971 ,   0.7551  ,  0.8335 ,   0.1548  ,  0.0900,    0.3935  ,  0.0445 ,   0.6834  ,  0.8217 ,   0.3774  ,  0.7689 ,   0.1999  ,  0.1117,    0.6714  ,  0.7549 ,   0.7040  ,  0.4299 ,   0.2160  ,  0.1673 ,   0.4070  ,  0.1363,    0.7413  ,  0.2428 ,   0.4423  ,  0.8878 ,   0.7904  ,  0.8620 ,   0.7487  ,  0.6787};/*/函数名:int main()输入:输出:功能:求矩阵的逆 pure C language     首先对矩阵进行QR分解之后求上三角矩阵R的逆阵最后A-1=QH*R-1,得到A的逆阵。作者:HLdongdong*//////////////////////////////////////////////////////////////////////int main(){    int i;//数组  行    int j;//数组  列    int k;//代表B的角标    int l;//数组  列    double dev;    double numb;//计算的中间变量    double numerator,denominator;    double ratio;    /////////////////求B/////////////////    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            b[j][i]=init[j][i];        }        for(k=0;k<i;++k)        {            if(i)            {                numerator=0.0;                denominator=0.0;                for(l=0;l<SIZE;++l)                {                    numerator+=init[l][i]*b[l][k];                    denominator+=b[l][k]*b[l][k];                }                dev=numerator/denominator;                t[k][i]=dev;                for(j=0;j<SIZE;++j)                {                    b[j][i]-=t[k][i]*b[j][k];//t  init  =0  !!!                }            }        }    }    ///////////////////对B单位化,得到正交矩阵Q矩阵////////////////////    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        numb=0.0;        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            numb+=(b[j][i]*b[j][i]);        }        dev=sqrt(numb);        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            Q[j][i]=b[j][i]/dev;        }        matrixR1[i][i]=dev;    }    /////////////////////求上三角R阵///////////////////////    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            if(j<i)            {                matrixR2[j][i]=t[j][i];            }            else if(j==i)               {                matrixR2[j][i]=1;            }            else            {                matrixR2[j][i]=0;            }        }    }    mulMatrix(matrixR1,matrixR2,SIZE,SIZE,SIZE,R);///////////////////////QR分解完毕//////////////////////////    printf("QR分解:\n");    printf("Q=\n");    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            printf("%2.4f    ",Q[i][j]);        //          }        printf("\n");    }    printf("R=\n");    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            printf("%2.4f    ",R[i][j]);        //          }        printf("\n");    }/////////////////////求R的逆阵//////////////////////////    for(i=SIZE-1;i>=0;--i)    {        invR[i][i]=1/R[i][i];        //R[i][i]=invR[i][i];        if(i!=(SIZE-1))//向右        {            for(j=i+1;j<SIZE;++j)            {                invR[i][j]=invR[i][j]*invR[i][i];                R[i][j]=R[i][j]*invR[i][i];            }        }        if(i)//向上        {            for(j=i-1;j>=0;--j)            {                ratio=R[j][i];                for(k=i;k<SIZE;++k)                {                    invR[j][k]-=ratio*invR[i][k];                    R[j][k]-=ratio*R[i][k];                }            }           }    }///////////////////////////////////////////////////////    printf("inv(R)=\n");    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            printf(" %2.4f  ",invR[i][j]);        //          }        printf("\n");    }////////////////////结果和MATLAB差一个负号,神马鬼????????//////////////////////////////////////////求QH//////////////////////////    for(i=0;i<SIZE;++i)//实矩阵就是转置    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            QH[i][j]=Q[j][i];        }    }///////////////////////求A的逆阵invA/////////////////////////////    mulMatrix(invR,QH,SIZE,SIZE,SIZE,invA);    printf("inv(A)=\n");    for(i=0;i<SIZE;++i)    {        for(j=0;j<SIZE;++j)        {            printf(" %2.4f  ",invA[i][j]);        //          }        printf("\n");    }///////////////////////结果与MATLAB的结果在千分位后有出入,但是负号都是对的^v^///////////////////////////    return 0;}

另附上矩阵乘法的子函数

/*/函数名:void mulMatrix(double matrix1[SIZE][SIZE],double matrix2[SIZE][SIZE],int high1,int weight,int weight2,double mulMatrixOut[SIZE][SIZE])输入:依次是 左矩阵,右矩阵,左矩阵高度,左矩阵宽度,右矩阵宽度,输出矩阵输出:功能:矩阵乘法作者:HLdongdong*//void mulMatrix(double matrix1[SIZE][SIZE],double matrix2[SIZE][SIZE],int high1,int weight,int weight2,double mulMatrixOut[SIZE][SIZE]){    int i,j,k;    for(i=0;i<high1;++i)    {        for(j=0;j<weight2;j++)        {            for(k=0;k<weight;++k)            {                mulMatrixOut[i][j]+=matrix1[i][k]*matrix2[k][j];            }        }    }}

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平平淡淡才是真

C语言求逆矩阵案例详解

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