123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328 |
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
- using System.Threading.Tasks;
- using System.Windows;
- namespace Matrix
- {
- public class MyMatrix : Object
- {
- public double[,] data; //
- public int Rows
- {
- get { return data.GetLength(0); }
- }
- public int Columns
- {
- get { return data.GetLength(1); }
- }
- public MyMatrix(double[,] data)
- {
- this.data = data;
- }
- public static MyMatrix operator +(MyMatrix matrix1, MyMatrix matrix2)
- {
- if (matrix1.Rows == matrix2.Rows && matrix1.Columns == matrix2.Columns)
- {
- double[,] array = new double[matrix1.Rows, matrix1.Columns];
- for (int i = 0; i < matrix1.Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < matrix1.Columns; j++)
- {
- array[i, j] = matrix1.data[i, j] + matrix2.data[i, j];
- }
- }
- return new MyMatrix(array);
- }
- else
- {
- throw new Exception("Размер матриц должен совпадать");
- }
- }
- public static MyMatrix operator -(MyMatrix matrix1, MyMatrix matrix2)
- {
- if (matrix1.Rows == matrix2.Rows && matrix1.Columns == matrix2.Columns)
- {
- double[,] array = new double[matrix1.Rows, matrix1.Columns];
- for (int i = 0; i < matrix1.Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < matrix1.Columns; j++)
- {
- array[i, j] = matrix1.data[i, j] - matrix2.data[i, j];
- }
- }
- return new MyMatrix(array);
- }
- else
- {
- throw new Exception("Размер матриц должен совпадать");
- }
- }
- public static MyMatrix operator *(MyMatrix matrixA, MyMatrix matrixB)
- {
- if (matrixA.Rows != matrixB.Columns)
- {
- throw new Exception("Умножение матриц A и B возможно только в том случае, когда число столбцов матрицы A совпадает с числом строк в матрице B");
- }
- int K = matrixA.Columns;
- int M = matrixA.Rows;
- int N = matrixB.Columns;
- double[,] array = new double[M, N];
- for (int i = 0; i < M; i++)
- {
- for (int j = 0; j < N; j++)
- {
- double num = 0;
- for (int k = 0; k < K; k++)
- {
- num += matrixA.data[i, k] * matrixB.data[k, j];
- }
- array[i, j] = num;
- }
- }
- return new MyMatrix(array);
- }
- public static MyMatrix operator *(MyMatrix matrix1, double num)
- {
- double[,] array = new double[matrix1.Rows, matrix1.Columns];
- for (int i = 0; i < matrix1.Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < matrix1.Columns; j++)
- {
- array[i, j] = matrix1.data[i, j] * num;
- }
- }
- return new MyMatrix(array);
- }
- public static MyMatrix operator *(double num, MyMatrix matrix1)
- {
- return matrix1 * num;
- }
- public static MyMatrix Transpose(MyMatrix matrix)
- {
- double[,] array = new double[matrix.Columns, matrix.Rows];
- for (int i = 0; i < matrix.Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < matrix.Columns; j++)
- {
- array[j, i] = matrix.data[i, j];
- }
- }
- return new MyMatrix(array);
- }
- public static MyMatrix RowReplace(MyMatrix matrix, int frstIndex, int scndIndex)
- {
- double[,] array = matrix.data;
- double[] boof = new double[matrix.Columns];
- for (int i = 0; i < matrix.Columns; i++)
- {
- boof[i] = matrix.data[frstIndex, i];
- }
- for (int i = 0; i < matrix.Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < matrix.Columns; j++)
- {
- if (i != frstIndex)
- {
- array[i, j] = matrix.data[i, j];
- }
- else
- {
- array[i, j] = matrix.data[scndIndex, j];
- }
- }
- }
- for (int i = 0; i < matrix.Columns; i++)
- {
- array[scndIndex, i] = boof[i];
- }
- return new MyMatrix(array);
- }
- public static MyMatrix RowReplaceByVector(MyMatrix matrix, int[] vector)
- {
- int[] nowVector = new int[vector.Length];
- for (int i = 0; i < nowVector.Length; i++)
- {
- nowVector[i] = i;
- }
- MyMatrix result = null;
- for (int i = 0; i < vector.Length; i++)
- {
- if (nowVector[i] != vector[i])
- {
- int index = 0;
- for (int j = 0; j < vector.Length; j++)
- {
- if (nowVector[j] == vector[i])
- {
- index = j;
- }
- }
- result = MyMatrix.RowReplace(matrix, i, index);
- int boof = nowVector[i];
- nowVector[i] = nowVector[index];
- nowVector[index] = boof;
- }
- }
- return result;
- }
- public static MyMatrix Inverse(MyMatrix matrix)
- {
- // Проверяем, существует ли обратная матрица?
- if (!matrix.IsMayInverse())
- {
- throw new Exception("Матрица не обратима");
- }
- // Транспонируем исходную матрицу
- MyMatrix transposedMatrix = Transpose(matrix);
- // Вычисляем элементы союзной матрицы как алгебраические дополнения транспонированной матрицы
- double[,] friendArray = new double[transposedMatrix.Rows, transposedMatrix.Columns];
- for (int i = 0; i < transposedMatrix.Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < transposedMatrix.Columns; j++)
- {
- double minor = transposedMatrix.DeleteRowAndColumn(i, j).GetDeterminante();
- double cofactor = minor * Math.Pow(-1, i + 1 + j + 1);
- friendArray[i, j] = cofactor;
- }
- }
- MyMatrix friendMatrix = new MyMatrix(friendArray);
- // Применить формулу: умножить число, обратное определителю матрицы A, на союзную матрицу
- MyMatrix inverseMatrix = 1 / matrix.GetDeterminante() * friendMatrix;
- return inverseMatrix;
- }
- public bool IsMayInverse()
- {
- if (Rows != Columns)
- {
- return false;
- }
- if (GetDeterminante() == 0)
- {
- return false;
- }
- return true;
- }
- public double GetDeterminante()
- {
- double determinante = 0;
- if (Rows == 3)
- {
- determinante = data[0, 0] * data[1, 1] * data[2, 2] -
- data[0, 0] * data[1, 2] * data[2, 1] -
- data[0, 1] * data[1, 0] * data[2, 2] +
- data[0, 1] * data[1, 2] * data[2, 0] +
- data[0, 2] * data[1, 0] * data[2, 1] -
- data[0, 2] * data[1, 1] * data[2, 0];
- }
- else
- {
- for (int j = 0; j < Columns; j++)
- {
- double minor = this.DeleteRowAndColumn(0, j).GetDeterminante();
- double cofactor = minor * Math.Pow(-1, 1 + j + 1);
- determinante += cofactor * data[0, j];
- }
- }
- return determinante;
- }
- public MyMatrix DeleteRowAndColumn(int rowIndex, int columnIndex)
- {
- double[,] array = data;
- double[,] newArray = new double[Rows - 1, Columns - 1];
- for (int i = 0, k = 0; i < Rows; i++, k++)
- {
- if (i == rowIndex)
- {
- k--;
- continue;
- }
- for (int j = 0, l = 0; j < Columns; j++, l++)
- {
- if (j == columnIndex)
- {
- l--;
- continue;
- }
- newArray[k, l] = array[i, j];
- }
- }
- return new MyMatrix(newArray);
- }
- public override string ToString()
- {
- StringBuilder sb = new StringBuilder("", Rows * Columns * 2);
- for (int i = 0; i < Rows; i++)
- {
- for (int j = 0; j < Columns; j++)
- {
- if (j + 1 != Columns)
- {
- sb.Append($"{data[i, j]}, ");
- }
- else
- {
- sb.Append($"{data[i, j]}");
- }
- }
- sb.Append("\n");
- }
- return sb.ToString();
- }
- }
- }
|