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本文实例讲述了Python实现的矩阵类。分享给大家供大家参考,具体如下:
科学计算离不开矩阵的运算。当然,python已经有非常好的现成的库:numpy(numpy的简单安装与使用可参考https://www.jb51.net/article/66236.htm)。
我写这个矩阵类,并不是打算重新造一个轮子,只是作为一个练习,记录在此。
注:这个类的函数还没全部实现,慢慢在完善吧。
全部代码:
import copy class Matrix: '''矩阵类''' def __init__(self, row, column, fill=0.0): self.shape = (row, column) self.row = row self.column = column self._matrix = [[fill]*column for i in range(row)] # 返回元素m(i, j)的值: m[i, j] def __getitem__(self, index): if isinstance(index, int): return self._matrix[index-1] elif isinstance(index, tuple): return self._matrix[index[0]-1][index[1]-1] # 设置元素m(i,j)的值为s: m[i, j] = s def __setitem__(self, index, value): if isinstance(index, int): self._matrix[index-1] = copy.deepcopy(value) elif isinstance(index, tuple): self._matrix[index[0]-1][index[1]-1] = value def __eq__(self, N): '''相等''' # A == B assert isinstance(N, Matrix), "类型不匹配,不能比较" return N.shape == self.shape # 比较维度,可以修改为别的 def __add__(self, N): '''加法''' # A + B assert N.shape == self.shape, "维度不匹配,不能相加" M = Matrix(self.row, self.column) for r in range(self.row): for c in range(self.column): M[r, c] = self[r, c] + N[r, c] return M def __sub__(self, N): '''减法''' # A - B assert N.shape == self.shape, "维度不匹配,不能相减" M = Matrix(self.row, self.column) for r in range(self.row): for c in range(self.column): M[r, c] = self[r, c] - N[r, c] return M def __mul__(self, N): '''乘法''' # A * B (或:A * 2.0) if isinstance(N, int) or isinstance(N,float): M = Matrix(self.row, self.column) for r in range(self.row): for c in range(self.column): M[r, c] = self[r, c]*N else: assert N.row == self.column, "维度不匹配,不能相乘" M = Matrix(self.row, N.column) for r in range(self.row): for c in range(N.column): sum = 0 for k in range(self.column): sum += self[r, k] * N[k, r] M[r, c] = sum return M def __div__(self, N): '''除法''' # A / B pass def __pow__(self, k): '''乘方''' # A**k assert self.row == self.column, "不是方阵,不能乘方" M = copy.deepcopy(self) for i in range(k): M = M * self return M def rank(self): '''矩阵的秩''' pass def trace(self): '''矩阵的迹''' pass def adjoint(self): '''伴随矩阵''' pass def invert(self): '''逆矩阵''' assert self.row == self.column, "不是方阵" M = Matrix(self.row, self.column*2) I = self.identity() # 单位矩阵 I.show()############################# # 拼接 for r in range(1,M.row+1): temp = self[r] temp.extend(I[r]) M[r] = copy.deepcopy(temp) M.show()############################# # 初等行变换 for r in range(1, M.row+1): # 本行首元素(M[r, r])若为 0,则向下交换最近的当前列元素非零的行 if M[r, r] == 0: for rr in range(r+1, M.row+1): if M[rr, r] != 0: M[r],M[rr] = M[rr],M[r] # 交换两行 break assert M[r, r] != 0, '矩阵不可逆' # 本行首元素(M[r, r])化为 1 temp = M[r,r] # 缓存 for c in range(r, M.column+1): M[r, c] /= temp print("M[{0}, {1}] /= {2}".format(r,c,temp)) M.show() # 本列上、下方的所有元素化为 0 for rr in range(1, M.row+1): temp = M[rr, r] # 缓存 for c in range(r, M.column+1): if rr == r: continue M[rr, c] -= temp * M[r, c] print("M[{0}, {1}] -= {2} * M[{3}, {1}]".format(rr, c, temp,r)) M.show() # 截取逆矩阵 N = Matrix(self.row,self.column) for r in range(1,self.row+1): N[r] = M[r][self.row:] return N def jieti(self): '''行简化阶梯矩阵''' pass def transpose(self): '''转置''' M = Matrix(self.column, self.row) for r in range(self.column): for c in range(self.row): M[r, c] = self[c, r] return M def cofactor(self, row, column): '''代数余子式(用于行列式展开)''' assert self.row == self.column, "不是方阵,无法计算代数余子式" assert self.row >= 3, "至少是3*3阶方阵" assert row <= self.row and column <= self.column, "下标超出范围" M = Matrix(self.column-1, self.row-1) for r in range(self.row): if r == row: continue for c in range(self.column): if c == column: continue rr = r-1 if r > row else r cc = c-1 if c > column else c M[rr, cc] = self[r, c] return M def det(self): '''计算行列式(determinant)''' assert self.row == self.column,"非行列式,不能计算" if self.shape == (2,2): return self[1,1]*self[2,2]-self[1,2]*self[2,1] else: sum = 0.0 for c in range(self.column+1): sum += (-1)**(c+1)*self[1,c]*self.cofactor(1,c).det() return sum def zeros(self): '''全零矩阵''' M = Matrix(self.column, self.row, fill=0.0) return M def ones(self): '''全1矩阵''' M = Matrix(self.column, self.row, fill=1.0) return M def identity(self): '''单位矩阵''' assert self.row == self.column, "非n*n矩阵,无单位矩阵" M = Matrix(self.column, self.row) for r in range(self.row): for c in range(self.column): M[r, c] = 1.0 if r == c else 0.0 return M def show(self): '''打印矩阵''' for r in range(self.row): for c in range(self.column): print(self[r+1, c+1],end=' ') print() if __name__ == '__main__': m = Matrix(3,3,fill=2.0) n = Matrix(3,3,fill=3.5) m[1] = [1.,1.,2.] m[2] = [1.,2.,1.] m[3] = [2.,1.,1.] p = m * n q = m*2.1 r = m**3 #r.show() #q.show() #print(p[1,1]) #r = m.invert() #s = r*m print() m.show() print() #r.show() print() #s.show() print() print(m.det())
更多关于Python相关内容可查看本站专题:《Python数学运算技巧总结》、《Python正则表达式用法总结》、《Python数据结构与算法教程》、《Python函数使用技巧总结》、《Python字符串操作技巧汇总》及《Python入门与进阶经典教程》
希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。
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稳了!魔兽国服回归的3条重磅消息!官宣时间再确认!
昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。
这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。
而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?
更新日志
2024年11月26日
2024年11月26日
- 凤飞飞《我们的主题曲》飞跃制作[正版原抓WAV+CUE]
- 刘嘉亮《亮情歌2》[WAV+CUE][1G]
- 红馆40·谭咏麟《歌者恋歌浓情30年演唱会》3CD[低速原抓WAV+CUE][1.8G]
- 刘纬武《睡眠宝宝竖琴童谣 吉卜力工作室 白噪音安抚》[320K/MP3][193.25MB]
- 【轻音乐】曼托凡尼乐团《精选辑》2CD.1998[FLAC+CUE整轨]
- 邝美云《心中有爱》1989年香港DMIJP版1MTO东芝首版[WAV+CUE]
- 群星《情叹-发烧女声DSD》天籁女声发烧碟[WAV+CUE]
- 刘纬武《睡眠宝宝竖琴童谣 吉卜力工作室 白噪音安抚》[FLAC/分轨][748.03MB]
- 理想混蛋《Origin Sessions》[320K/MP3][37.47MB]
- 公馆青少年《我其实一点都不酷》[320K/MP3][78.78MB]
- 群星《情叹-发烧男声DSD》最值得珍藏的完美男声[WAV+CUE]
- 群星《国韵飘香·贵妃醉酒HQCD黑胶王》2CD[WAV]
- 卫兰《DAUGHTER》【低速原抓WAV+CUE】
- 公馆青少年《我其实一点都不酷》[FLAC/分轨][398.22MB]
- ZWEI《迟暮的花 (Explicit)》[320K/MP3][57.16MB]