计算方法——C语言实现——追赶法求解非线性方程

最近在上计算方法这门课,要求是用MATLAB做练习题,但是我觉得C语言也很棒棒啊~

题目:

在这里插入图片描述
一般三对角线性方程组的求解用这个方法,三对角线性方程组也称为带状矩阵,这方法基础上还是LU分解法,只是比LU分解法计算方法上简单一些。
使用VS2017,代码如下:

//使用追赶法求解线性方程组
#include "stdafx.h"
#include<stdlib.h>
#include "math.h"

double **A, *b, *x, *y,**L,**U;
unsigned int RANK = 4;
unsigned int makematrix()
{
	unsigned int r, c;

	printf("请输入矩阵行列数,用空格隔开:");
	scanf_s("%d %d", &r, &c);

	A = (double**)malloc(sizeof(double*)*r);//创建一个指针数组,把指针数组的地址赋值给a ,*r是乘以r的意思
	for (int i = 0; i < r; i++)
		A[i] = (double*)malloc(sizeof(double)*c);//给第二维分配空间
	for (int i = 0; i < r; i++) {
		for (int j = 0; j < c; j++)
			A[i][j] = 0.0;
	}

	b = (double*)malloc(sizeof(double)*r);
	for (int i = 0; i < r; i++)
	{
		b[i] = 0.0;
	}
	x = (double*)malloc(sizeof(double)*c);
	for (int i = 0; i < c; i++)
	{
		x[i] = 0.0;
	}

	L = (double**)malloc(sizeof(double*)*r);//创建一个指针数组,把指针数组的地址赋值给a ,*r是乘以r的意思
	for (int i = 0; i < r; i++)
		L[i] = (double*)malloc(sizeof(double)*c);//给第二维分配空间
	for (int i = 0; i < r; i++) {
		for (int j = 0; j < c; j++)
			L[i][j] = 0.0;
	}
	U = (double**)malloc(sizeof(double*)*r);//创建一个指针数组,把指针数组的地址赋值给a ,*r是乘以r的意思
	for (int i = 0; i < r; i++)
		U[i] = (double*)malloc(sizeof(double)*c);//给第二维分配空间
	for (int i = 0; i < r; i++) {
		for (int j = 0; j < c; j++)
			U[i][j] = 0.0;
	}
	y = (double*)malloc(sizeof(double)*c);
	for (int i = 0; i < c; i++)
	{
		y[i] = 0.0;
	}
	return r;
}

void getmatrix(void)//输入矩阵并呈现
{
	printf("请按行从左到右依次输入系数矩阵A,不同元素用空格隔开\n");
	for (int i = 0; i < RANK; i++)
	{
		for (int j = 0; j<RANK; j++)
		{
			scanf_s("%lf", &A[i][j]);
		}
	}
	printf("系数矩阵如下\n");
	for (int i = 0; i < RANK; i++)
	{
		for (int j = 0; j<RANK; j++)
		{
			printf("%g\t", A[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	printf("请按从上到下依次输入常数列b,不同元素用空格隔开\n");
	for (int i = 0; i<RANK; i++)
	{
		scanf_s("%lf", &b[i]);
	}
	printf("常数列如下\n");
	for (int i = 0; i<RANK; i++)
	{
		printf("%g\t", b[i]);
	}printf("\n");
}

void LUrush_calculation(void)//追赶法解线性方程组
{
	double get_A = 0.0;
	printf("利用以上A与b组成的增广阵进行追赶法计算方程组\n");

	L[0][0] = 1;
	U[0][0] = A[0][0];
	for (int i = 1; i < RANK; i++)
	{		
		L[i][i] = 1;
		L[i][i - 1] = A[i][i - 1] / U[i - 1][i - 1];
		U[i - 1][i] = A[i - 1][i];
		U[i][i] = A[i][i] - L[i][i - 1] * U[i - 1][i];
	}
	printf("由系数矩阵A得到的L U矩阵如下\n");
	for (int i = 0; i < RANK; i++)
	{
		for (int j = 0; j<RANK; j++)
		{
			printf("%g\t", L[i][j]);
		}		printf("\t\t");
		for (int j = 0; j<RANK; j++)
		{
			printf("%g\t", U[i][j]);
		}		printf("\n");
	}
	printf("利用 Ly = d求解y,解得:\n");
	y[0] = b[0];
	for (int i = 1; i<RANK; i++)
	{
		y[i] = b[i] - L[i][i - 1] * y[i - 1];
	}
	for (int i = 0; i<RANK; i++)
	{
		printf("y%d = %g\n", i + 1, y[i]);
	}
	printf("利用 Ux = y求解x,解得:\n");
	x[RANK-1] = y[RANK-1]/U[RANK - 1][RANK - 1];
	for (int i = RANK-2; i>=0; i--)
	{
		x[i] = (y[i] - A[i][i+1] * x[i + 1]) / U[i][i];
	}
	for (int i = 0; i<RANK; i++)
	{
		printf("x%d = %g\n", i + 1, x[i]);
	}
	printf("计算完成,按回车退出程序或按1重新输入矩阵\n");
}

int main()
{
_again:
	RANK = makematrix();
	getmatrix();
	LUrush_calculation();
	getchar();

	if ('1' == getchar())
		goto _again;
	return 0;
}


按设计的提示老老实实 输入题目的系数矩阵和常数向量后,得到运行结果:
在这里插入图片描述

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