📄 对角线方程组.cs
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/**
* 求解三对角线方程组的追赶法
*
* @param mtxResult - Matrix对象,返回方程组解矩阵
* @return bool 型,方程组求解是否成功
*/
public bool GetRootsetTriDiagonal(Matrix mtxResult)
{
int k,j;
double s;
// 将常数矩阵赋给解矩阵
mtxResult.SetValue(mtxLEConst);
double[] pDataConst = mtxResult.GetData();
int n = GetNumUnknowns();
if (mtxLECoef.GetNumRows() != n)
return false;
// 为系数矩阵对角线数组分配内存
double[] pDiagData = new double[3*n-2];
// 构造系数矩阵对角线元素数组
k = j = 0;
if (k == 0)
{
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k);
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k+1);
}
for (k=1; k<n-1; ++k)
{
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k-1);
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k);
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k+1);
}
if (k == n-1)
{
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k-1);
pDiagData[j++] = mtxLECoef.GetElement(k, k);
}
// 求解
for (k=0;k<=n-2;k++)
{
j=3*k;
s=pDiagData[j];
// 求解失败
if (Math.Abs(s)+1.0==1.0)
{
return false;
}
pDiagData[j+1]=pDiagData[j+1]/s;
pDataConst[k]=pDataConst[k]/s;
pDiagData[j+3]=pDiagData[j+3]-pDiagData[j+2]*pDiagData[j+1];
pDataConst[k+1]=pDataConst[k+1]-pDiagData[j+2]*pDataConst[k];
}
s=pDiagData[3*n-3];
if (s == 0.0)
{
return false;
}
// 调整
pDataConst[n-1]=pDataConst[n-1]/s;
for (k=n-2;k>=0;k--)
pDataConst[k]=pDataConst[k]-pDiagData[3*k+1]*pDataConst[k+1];
return true;
}
/**
* 一般带型方程组的求解
*
* @param nBandWidth - 带宽
* @param mtxResult - Matrix对象,返回方程组解矩阵
* @return bool 型,方程组求解是否成功
*/
public bool GetRootsetBand(int nBandWidth, Matrix mtxResult)
{
int ls,k,i,j,nis=0,u,v;
double p,t;
// 带宽必须为奇数
if ((nBandWidth-1)%2 != 0)
return false;
// 将常数矩阵赋给解矩阵
mtxResult.SetValue(mtxLEConst);
double[] pDataConst = mtxResult.GetData();
// 方程组属性
int m = mtxLEConst.GetNumColumns();
int n = GetNumUnknowns();
if (mtxLECoef.GetNumRows() != n)
return false;
// 带宽数组:带型矩阵的有效数据
double[] pBandData = new double[nBandWidth*n];
// 半带宽
ls = (nBandWidth-1)/2;
// 构造带宽数组
for (i=0; i<n; ++i)
{
j = 0;
for (k=Math.Max(0, i-ls); k<Math.Max(0, i-ls)+nBandWidth; ++k)
{
if (k < n)
pBandData[i*nBandWidth+j++] = mtxLECoef.GetElement(i, k);
else
pBandData[i*nBandWidth+j++] = 0;
}
}
// 求解
for (k=0;k<=n-2;k++)
{
p=0.0;
for (i=k;i<=ls;i++)
{
t=Math.Abs(pBandData[i*nBandWidth]);
if (t>p)
{
p=t;
nis=i;
}
}
if (p == 0.0)
{
return false;
}
for (j=0;j<=m-1;j++)
{
u=k*m+j;
v=nis*m+j;
t=pDataConst[u];
pDataConst[u]=pDataConst[v];
pDataConst[v]=t;
}
for (j=0;j<=nBandWidth-1;j++)
{
u=k*nBandWidth+j;
v=nis*nBandWidth+j;
t=pBandData[u];
pBandData[u]=pBandData[v];
pBandData[v]=t;
}
for (j=0;j<=m-1;j++)
{
u=k*m+j;
pDataConst[u]=pDataConst[u]/pBandData[k*nBandWidth];
}
for (j=1;j<=nBandWidth-1;j++)
{
u=k*nBandWidth+j;
pBandData[u]=pBandData[u]/pBandData[k*nBandWidth];
}
for (i=k+1;i<=ls;i++)
{
t=pBandData[i*nBandWidth];
for (j=0;j<=m-1;j++)
{
u=i*m+j;
v=k*m+j;
pDataConst[u]=pDataConst[u]-t*pDataConst[v];
}
for (j=1;j<=nBandWidth-1;j++)
{
u=i*nBandWidth+j;
v=k*nBandWidth+j;
pBandData[u-1]=pBandData[u]-t*pBandData[v];
}
u=i*nBandWidth+nBandWidth-1; pBandData[u]=0.0;
}
if (ls!=(n-1))
ls=ls+1;
}
p=pBandData[(n-1)*nBandWidth];
if (p == 0.0)
{
return false;
}
for (j=0;j<=m-1;j++)
{
u=(n-1)*m+j;
pDataConst[u]=pDataConst[u]/p;
}
ls=1;
for (i=n-2;i>=0;i--)
{
for (k=0;k<=m-1;k++)
{
u=i*m+k;
for (j=1;j<=ls;j++)
{
v=i*nBandWidth+j;
nis=(i+j)*m+k;
pDataConst[u]=pDataConst[u]-pBandData[v]*pDataConst[nis];
}
}
if (ls!=(nBandWidth-1))
ls=ls+1;
}
return true;
}
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