算法系列-----矩阵(五)-------------矩阵的求逆

本文详细解释了如何通过数学过程理解矩阵求逆,并提供了相应的代码实现,旨在清晰展示从理论到实践的每一步转换。

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首先要明确一点:非方阵不能求逆  

也就是 n == m需要去判断的,a.length == a[0].length


为了更好的看清代码,我们先看下数学过程:




	/**
	 * 矩阵求逆
	 * 
	 * @param args
	 *            参数a是个浮点型(double)的二维数组,
	 * @return 返回值是一个浮点型二维数组(矩阵a的逆矩阵)
	 */
	public static double[][] inv(double[][] matrix) {
		int n = matrix.length;
		double[][] matrix1 = new double[n][2 * n];
		double[][] result = new double[n][n];
		for (int i = 0; i < n; i++) {
			for (int j = 0; j < n; j++) {
				matrix1[i][j] = matrix[i][j];
			}
		}
		for (int k = 0; k < n; k++) {
			for (int t = n; t < n * 2; t++) {
				if ((t - k) == n) {
					matrix1[k][t] = 1.0;
				} else {
					matrix1[k][t] = 0;
				}
			}
		}
		// get the change of the array
		for (int k = 0; k < n; k++) {
			if (matrix1[k][k] != 1) {
				double bs = matrix1[k][k];
				matrix1[k][k] = 1;
				for (int p = k; p < n * 2; p++) {
					matrix1[k][p] /= bs;
				}
			}
			for (int q = 0; q < n; q++) {
				if (q != k) {
					double bs = matrix1[q][k];
					for (int p = 0; p < n * 2; p++) {
						matrix1[q][p] -= bs * matrix1[k][p];
					}
				} else {
					continue;
				}
			}
		}
		for (int x = 0; x < n; x++) {

			for (int y = n; y < n * 2; y++) {
				result[x][y - n] = matrix1[x][y];
			}
		}

		return result;
	}

现在我们先来跟踪代码输出的四个主for循环的结果分别是什么:

--------------------------------
1.0 2.00.0 0.0
3.0 4.00.0 0.0
--------------------------------
1.0 2.01.0 0.0
3.0 4.00.0 1.0
--------------------------------
1.0 3.0-2.0 1.0
0.0 -0.51.5 -0.5
--------------------------------
1.0 3.0-2.0 1.0
0.0 -0.51.5 -0.5
--------------------------------
-2.0 1.0
1.5 -0.5

非常清楚这个过程就跟数学过程一样的:编代码就非常的清楚了

接下来我们再看看:过程处理是怎么样的一个过程:

--------------------------------
1.02.01.00.0
0.0-2.0-3.01.0
--------------------------------
1.02.01.00.0
0.0-0.51.5-0.5


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