一. 矩阵
矩阵，有常见的几种操作， 矩阵加法，矩阵减法，矩阵乘法，矩阵转置，矩阵求逆等。
老蝴蝶用 Java 语言实现 矩阵加法，矩阵减法，矩阵乘法和矩阵转置操作。
在学习之前，一定要了解矩阵的相关知识。
一.一 矩阵加法和减法
一.一.一 矩阵加法
/** * * @param first * @param second * @return 返回两个矩阵的和 */ public static int[][] add(int[][] first,int[][] second){ //获取行列数，进行比较 int row1=first.length; int col1=first[0].length; int row2=second.length; int col2=second[0].length; //判断比较，行列数是否一致 if(row1!=row2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的行数不一致"); } if(col1!=col2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的列数不一致"); } //构建结果集合 int[][] result=new int[row1][col1]; //进行集合运算 for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col1;j++){ //相加 result[i][j]=first[i][j]+second[i][j]; } } return result; }
一.一.二 矩阵减法
/** * * @param first * @param second * @return 返回两个矩阵的差 */ public static int[][] minus(int[][] first,int[][] second){ //获取行列数，进行比较 int row1=first.length; int col1=first[0].length; int row2=second.length; int col2=second[0].length; //判断比较，行列数是否一致 if(row1!=row2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的行数不一致"); } if(col1!=col2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的列数不一致"); } //构建结果集合 int[][] result=new int[row1][col1]; //进行集合运算 for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col1;j++){ //相加 result[i][j]=first[i][j]-second[i][j]; } } return result; }
一.二 矩阵乘法
一.二.一 乘法讲解
一.二.二 编码
/** * * @param first * @param second * @return 返回两个矩阵的积 */ public static int[][] multiply(int[][] first,int[][] second){ //获取行列数，进行比较 int row1=first.length; int col1=first[0].length; int row2=second.length; int col2=second[0].length; //判断比较，行列数是否一致 if(col1!=row2){ throw new IllegalArgumentException("第一个矩阵的列与第二个矩阵的行数不一致"); } //构建结果集合 int[][] result=new int[row1][col2]; for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col2;j++){ for(int k=0;k<col1;k++){ result[i][j]+=first[i][k]*second[k][j]; } } } return result; }
一.三 矩阵转置
一.三.一 矩阵讲解
一.三.二 编码
/** * * @param first * @return 返回矩阵转置 */ public static int[][] transpose(int[][] first){ if(first==null){ return null; } int row1=first.length; int col1=first[0].length; //行列互换 int[][] result=new int[col1][row1]; for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col1;j++){ //值互换 result[j][i]=first[i][j]; } } return result; }
一.四 矩阵打印输出
public static String print(int[][] result){ if(result==null){ return "{}"; } StringBuilder sb=new StringBuilder(); sb.append("{"); for(int i=0;i<result.length;i++){ sb.append("{"); for(int j=0;j<result[0].length;j++){ sb.append(result[i][j]); if(j!=result[0].length-1) { sb.append(","); } } if(i!=result.length-1){ sb.append("},"); }else{ sb.append("}"); } } sb.append("}"); return sb.toString(); }
二. 矩阵方法汇总和测试
二.一 矩阵工具类 MatrixUtils
package com.yjl.collection; /** * package: com.yjl.collection * className: MatrixUtils * Description: 矩阵的工具 * * @author : yuezl * @Date :2020/6/11 5:56 */ public class MatrixUtils { /** * * @param first * @param second * @return 返回两个矩阵的和 */ public static int[][] add(int[][] first,int[][] second){ //获取行列数，进行比较 int row1=first.length; int col1=first[0].length; int row2=second.length; int col2=second[0].length; //判断比较，行列数是否一致 if(row1!=row2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的行数不一致"); } if(col1!=col2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的列数不一致"); } //构建结果集合 int[][] result=new int[row1][col1]; //进行集合运算 for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col1;j++){ //相加 result[i][j]=first[i][j]+second[i][j]; } } return result; } /** * * @param first * @param second * @return 返回两个矩阵的差 */ public static int[][] minus(int[][] first,int[][] second){ //获取行列数，进行比较 int row1=first.length; int col1=first[0].length; int row2=second.length; int col2=second[0].length; //判断比较，行列数是否一致 if(row1!=row2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的行数不一致"); } if(col1!=col2){ throw new IllegalArgumentException("两个矩阵的列数不一致"); } //构建结果集合 int[][] result=new int[row1][col1]; //进行集合运算 for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col1;j++){ //相加 result[i][j]=first[i][j]-second[i][j]; } } return result; } /** * * @param first * @param second * @return 返回两个矩阵的积 */ public static int[][] multiply(int[][] first,int[][] second){ //获取行列数，进行比较 int row1=first.length; int col1=first[0].length; int row2=second.length; int col2=second[0].length; //判断比较，行列数是否一致 if(col1!=row2){ throw new IllegalArgumentException("第一个矩阵的列与第二个矩阵的行数不一致"); } //构建结果集合 int[][] result=new int[row1][col2]; for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col2;j++){ for(int k=0;k<col1;k++){ result[i][j]+=first[i][k]*second[k][j]; } } } return result; } /** * * @param first * @return 返回矩阵转置 */ public static int[][] transpose(int[][] first){ if(first==null){ return null; } int row1=first.length; int col1=first[0].length; //行列互换 int[][] result=new int[col1][row1]; for(int i=0;i<row1;i++){ for(int j=0;j<col1;j++){ //值互换 result[j][i]=first[i][j]; } } return result; } public static String print(int[][] result){ if(result==null){ return "{}"; } StringBuilder sb=new StringBuilder(); sb.append("{"); for(int i=0;i<result.length;i++){ sb.append("{"); for(int j=0;j<result[0].length;j++){ sb.append(result[i][j]); if(j!=result[0].length-1) { sb.append(","); } } if(i!=result.length-1){ sb.append("},"); }else{ sb.append("}"); } } sb.append("}"); return sb.toString(); } }
二.二 矩阵测试
package com.yjl.collection; /** * package: com.yjl.collection * className: MatrixUtilsTest * Description: 请输入相应的描述 * * @author : yuezl * @Date :2020/6/11 6:14 */ public class MatrixUtilsTest { public static void main(String[] args) { int[][] first={{1,3},{1,0},{1,2}}; int[][] second={{0,0},{7,5},{2,1}}; int[][] result=MatrixUtils.add(first,second); System.out.println("相加:\n"+MatrixUtils.print(result)); result=MatrixUtils.minus(first,second); System.out.println("相减:\n"+MatrixUtils.print(result)); int[][] arr1={{5,2,4},{3,8,2},{6,0,4},{0,1,6}}; int[][] arr2={{2,4},{1,3},{3,2}}; result=MatrixUtils.multiply(arr1,arr2); System.out.println("相乘:\n"+MatrixUtils.print(result)); int [][] t1={{1,0,2},{-2,1,3}}; result=MatrixUtils.transpose(t1); System.out.println("转置:\n"+MatrixUtils.print(result)); } }
运行，控制台打印输出:
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