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高斯消元法解线性方程组

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发表于 2023-12-31 17:28 |只看该作者 |倒序浏览
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这段代码是用于解线性方程组的高斯消元法(Gaussian elimination)。以下是代码的主要步骤:7 y8 r+ U3 ?- x8 J
0 g2 X3 z9 e  d8 N
1.初始化: 定义系数矩阵 a 和常数向量 b,以及一个排列矩阵 L,用于记录行的交换顺序。9 }! k9 o/ }) B
7 `* b- L2 Q5 H- E; P6 e
a=[1,-1,2,-1;2,-2,3,-3;1,1,1,0;1,-1,4,3]; % 系数矩阵 a
$ s0 ?/ I/ |' ]0 d  s$ y2 S1 jb=[-8,-20,-2,4]'; % 常数向量 b
0 {: R) r2 w- A- @2 A$ D# PL=[1,2,3,4]; % 排列矩阵 L
$ W/ M( ?  I' ln=length(b);
1 R. s5 W& ^) Q$ z
- K% w, [! b. g5 J# O9 k6 C9 |  |1 p* _) w
2.高斯消元: 通过一系列行变换将系数矩阵转化为上三角矩阵,并相应地更新常数向量。这里使用了列主元素法,即每次选取绝对值最大的元素所在的行与当前行进行交换。$ i' q* L# }4 S+ e( q5 d5 K  o
. K" o  H: q. Y, p/ M
for k=1:n-1
+ R9 Q5 W  M2 e1 |# K    [p,q]=find(abs(a)==max(max(abs(a(k:n,k:n)))));
% r" l# Y9 K+ Z5 E+ u/ V5 ?, z) d* e0 q, q% h# X+ N
    if(p~=k | q~=k)+ z% O* A  ?) ?" k
      t=a(k,;
2 `4 P' f/ X! W, q      a(k,=a(p,;
9 F  b: s2 k# s" M, p9 o! Z( c      a(p,=t;) e! c& ^3 V* E/ p
      r=a(:,k);4 I7 l6 ^6 J8 x% y) x
      a(:,k)=a(:,q);% M* `% S  q: P8 u1 ~5 `
      a(:,q)=r;
8 P7 c: ?7 Q$ i- J2 \      t=L(k);: s2 x/ T" c8 B: J3 v( b
      L(k)=L(q);* ]9 D& `# U: g4 k0 h! v: O, O
      L(q)=t;$ s  I7 S7 g; m2 `6 e& ~8 V
      u=b(k);; F" f! v7 U/ k4 |) H
      b(k)=b(p);
) k2 c$ E. D) P: X. X      b(p)=u;
3 I- o- n: z5 x4 [7 b% r( a    end
" X/ n; D% Z  G2 T7 m    m(k+1:n,k)=a(k+1:n,k)./a(k,k);: ^6 e! T; g- ^8 L2 |2 q1 `; T. w
    a(k+1:n,k:n)=a(k+1:n,k:n)-m(k+1:n,k)*a(k,k:n);
' k4 X3 S6 R) d. z/ \6 M* n* a    b(k+1:n)=b(k+1:n)-m(k+1:n,k)*b(k);
7 ?% Q2 e9 y/ d" qend& ]; q( p3 t1 l4 w

/ a, G! A: ~! p2 \; T7 ]2 \& I: J, {( A' w2 s6 X% {
3.回代: 通过回代过程求解方程组。从最后一行开始,逐步计算未知数的值。5 `4 i* N' ?- J5 B! {

0 l2 z1 a4 l% G' l* Hy(n)=b(n)/a(n,n);
- e) d% a) ]# z% l" nfor i=n-1:-1:1+ ?: E, z7 D2 n% l; T# |' F
    sum=0;7 W/ q0 k9 A" `5 k$ a! Q5 {
    for j=i+1:n
1 ]4 Y; @5 ^+ |6 U9 S0 U  Y) _        sum=sum+a(i,j)*y(j);
( ?  Z/ N# w% S3 g% l: d( C    end
7 w2 S" U3 X$ Z# \7 K( D    y(i)=(b(i)-sum)/a(i,i);
$ Q8 E  p! d* m( U  `end$ {% a" y' j8 a

7 W0 u' q8 O/ [; w: @8 P5 q3 ~
3 Q/ ~& ~9 S7 q- ~" U# c' S3 W4.输出结果: 将解存储在 x 中,并输出结果。8 R: J" `+ B! Y" `8 S2 [$ B5 Q
6 a! p/ z" X! ~/ v) N; E
x(L(n))=y(n);
/ X, ^- m1 p! P) D, N4 vx(L(1:n-1))=y(1:n-1);4 R0 V6 W9 q2 N: e% X4 Y
jie=x'6 O' y& Q  u. G' d" U
$ X! U' }: A* g5 B& x1 E- x( l$ j
最后,解向量 jie 包含了线性方程组的解。请注意,这段代码在求解之前进行了列主元素的行交换,以提高数值稳定性。% B7 D+ s6 g  Y: }

# V/ ^  Y! I4 L3 ?, e" J; z  _8 ^% c. |7 w. T
zan
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