矩阵工具类

/*******************************Matrix.h*********************************/ #ifndef Matrix_H #define Matrix_H #include "QVector" #include "QDebug" class Matrix { public: Matrix(); ~Matrix(); Matrix(Matrix &m);//复制构造函数 Matrix(double** arr, int row, int col);//利用数组构造矩阵构造函数 Matrix(int row, int col);//利用数组构造矩阵构造函数 Matrix(double* arr, int row, int col);//利用数组构造矩阵构造函数 public: int rows; int columns; QVector<QVector<double> > matrixs; public: Matrix Transpose();//转置矩阵 Matrix Inverse();//逆矩阵 static Matrix ones(int row, int col);//生成单位阵 static Matrix zeros(int row, int col);//零矩阵 Matrix operator =(Matrix const &m); Matrix operator +(Matrix const &m); Matrix operator -(Matrix const &m); Matrix operator *(Matrix const &m); Matrix operator *(double const &m); //显示矩阵 void ShowMatrix(); }; #endif // Matrix_H /***********************************Matrix.cpp***************************************/ #include "Matrix.h" Matrix::Matrix() { } Matrix::~Matrix() { } //构造函数：复制构造函数 Matrix::Matrix(Matrix &m) { this->columns = m.columns; this->rows = m.rows; this->matrixs = m.matrixs; } //构造函数：数组构造矩阵 Matrix::Matrix(double **arr, int row, int col) { this->rows = row; this->columns = col; QVector<double>  vec; for (int ii = 0; ii<row; ii++) { for (int jj = 0; jj<col; jj++) vec.push_back(*(((double*)arr + ii*col) + jj)); this->matrixs.push_back(vec); vec.clear(); } } Matrix::Matrix(double *arr, int row, int col) { this->rows = row; this->columns = col; QVector<double>  vec; for (int ii = 0; ii<row; ii++) { for (int jj = 0; jj<col; jj++) vec.push_back(*(((double*)arr + ii*col) + jj)); this->matrixs.push_back(vec); vec.clear(); } } Matrix::Matrix(int row, int col) { this->columns = col; this->rows = row; QVector<double>  vect; for (int ii = 0; ii<row; ii++) { for (int jj = 0; jj<col; jj++) { if (ii == jj) vect.push_back(1); else vect.push_back(0); } this->matrixs.push_back(vect); vect.clear(); } } //转置矩阵 Matrix Matrix::Transpose() { Matrix result; result.rows = this->columns; result.columns = this->rows; QVector<double> rowData; for (int ii = 0; ii < this->columns; ii++) { for (int jj = 0; jj < this->rows; jj++) { rowData.push_back((this->matrixs)[jj][ii]); } (result.matrixs).push_back(rowData); rowData.clear(); } return result; } //逆矩阵 Matrix Matrix::Inverse() { Matrix result; if (this->rows != this->columns) { qDebug() << "矩阵不是方阵，不能求逆矩阵！"; } else{ int i = 0, j = 0, k = 0, M = this->columns, N = 2 * this->columns; double b[15][30];  //存储矩阵的扩展矩阵，根据实际需要修改大小 for (i = 0; i < M; i++)     //赋值 { for (j = 0; j < M; j++) b[i][j] = (this->matrixs)[i][j]; } for (i = 0; i < M; i++)    //扩展 for (j = M; j < N; j++) { if (i == (j - M)) b[i][j] = 1; else b[i][j] = 0; } for (i = 0; i < M; i++) { if (b[i][i] == 0) { for (k = i; k < M; k++) { if (b[k][i] != 0) { for (int j = 0; j < N; j++) { double temp; temp = b[i][j]; b[i][j] = b[k][j]; b[k][j] = temp; } break; } } if (k == M) { qDebug() << "该矩阵不可逆！\n"; } } for (j = N - 1; j >= i; j--) b[i][j] /= b[i][i]; for (k = 0; k < M; k++) { if (k != i) { double temp = b[k][i]; for (j = 0; j < N; j++) b[k][j] -= temp*b[i][j]; } } } result.columns = this->columns; result.rows = this->rows;//行列数设置好 result.matrixs.clear(); QVector <double> t; for (int i = 0; i < M; i++) { for (int j = M; j < N; j++) { //cout<<b[i][j]<<endl; t.push_back(b[i][j]); } result.matrixs.push_back(t);//数据输入matrixs量中 t.clear(); } } return  result; } //单位阵 Matrix Matrix::ones(int row, int col) { Matrix result; result.rows = row; result.columns = col; QVector<double>  vect; for (int ii = 0; ii<row; ii++) { for (int jj = 0; jj<col; jj++) { if (ii == jj) vect.push_back(1); else vect.push_back(0); } result.matrixs.push_back(vect); vect.clear(); } return result; } //零矩阵 Matrix Matrix::zeros(int row, int col) { Matrix result; QVector<double>  vect; for (int ii = 0; ii<row; ii++) { for (int jj = 0; jj<col; jj++) vect.push_back(0); result.matrixs.push_back(vect); vect.clear(); } return result; } //赋值操作符 void  Matrix::operator =(const Matrix &m) { this->rows = m.rows; this->columns = m.columns; this->matrixs = m.matrixs; } Matrix Matrix::operator +(const Matrix &m) { Matrix result; QVector<double>  vect; if (this->rows != m.rows || this->columns != m.columns) { qDebug() << "不能做加法运算"; exit(0); } else { result.columns = this->columns; result.rows = this->rows; for (int ii = 0; ii < result.rows; ii++) { for (int jj = 0; jj < result.columns; jj++) { vect.push_back(this->matrixs[ii][jj] + m.matrixs[ii][jj]); } result.matrixs.push_back(vect); vect.clear(); } } return  result; } Matrix Matrix::operator -(const Matrix &m) { Matrix result; QVector<double>  vect; if (this->rows != m.rows || this->columns != m.columns) { qDebug() << "不能做减法运算"; exit(0); } else { result.columns = this->columns; result.rows = this->rows; for (int ii = 0; ii < result.rows; ii++) { for (int jj = 0; jj < result.columns; jj++) { vect.push_back(this->matrixs[ii][jj] - m.matrixs[ii][jj]); } result.matrixs.push_back(vect); vect.clear(); } } return  result; } Matrix Matrix::operator *(const Matrix &m) { Matrix result; if (this->columns != m.rows){ qDebug() << "矩阵无法做乘法运算"; } else{ result.rows = this->rows; result.columns = m.columns; QVector<double>  rowData; double temp = 0; for (int ii = 0; ii < result.rows; ii++) { for (int jj = 0; jj < result.columns; jj++) { for (int kk = 0; kk < this->columns; kk++) { temp += this->matrixs[ii][kk] * m.matrixs[kk][jj]; } rowData.push_back(temp); temp = 0; } result.matrixs.push_back(rowData); rowData.clear(); } } return result; } Matrix Matrix::operator *(const double &m) { Matrix result; result.columns = this->columns; result.rows = this->rows; QVector<double>  vect; for (int ii = 0; ii<this->rows; ii++) { for (int jj = 0; jj<this->columns; jj++) vect.push_back((this->matrixs)[ii][jj] * m); result.matrixs.push_back(vect); vect.clear(); } return result; } void Matrix::ShowMatrix() { for (int ii = 0; ii<this->rows; ii++) { for (int jj = 0; jj<this->columns; jj++) qDebug() << (this->matrixs)[ii][jj] << "  "; } }