基本矩阵运算的Java实现

简介: 一: 矩阵的加法与减法 规则:矩阵的加法与减法要求两个矩阵的行列完全相等,方可以完成两个矩阵的之间的运算。 举例说明如下 二:矩阵的乘法 规则:矩阵的乘法要求两个矩阵符合A(mx k),  B( k x n)即矩阵A的列数与矩阵B的行数相等,否 则无法完成矩阵运算。

一: 矩阵的加法与减法

规则:矩阵的加法与减法要求两个矩阵的行列完全相等,方可以完成两个矩阵的之间的运算。

举例说明如下


二:矩阵的乘法

规则:矩阵的乘法要求两个矩阵符合A(mx k),  B( k x n)即矩阵A的列数与矩阵B的行数相等,否

则无法完成矩阵运算。举例说明如下:


Java代码如下:

package pet.shop;

public class BasicMatrixMath {
	public final static int OPERATION_ADD = 1;
	public final static int OPERATION_SUB = 2;
	public final static int OPERATION_MUL = 4;
	
	/**
	 * To be able to add two matrices, they must be of the same size
	 * @param matrixa
	 * @param matrixb
	 */
	public int[][] add(int[][] matrixa, int[][] matrixb) {
		if(legalOperation(matrixa, matrixb, OPERATION_ADD)) {
			for(int i=0; i<matrixa.length; i++) {
				for(int j=0; j<matrixa[0].length; j++) {
					matrixa[i][j] = matrixa[i][j] + matrixb[i][j];
				}
			}
		}
		return matrixa;
	}
	
	/**
	 * To be able to substract two matrices, they must be of the same size
	 * 
	 * @param matrixa
	 * @param matrixb
	 */
	public int[][] substract(int[][] matrixa, int[][] matrixb) {
		if(legalOperation(matrixa, matrixb, OPERATION_SUB)) {
			for(int i=0; i<matrixa.length; i++) {
				for(int j=0; j<matrixa[0].length; j++) {
					matrixa[i][j] = matrixa[i][j] - matrixb[i][j];
				}
			}
		}
		return matrixa;
	}
	
	/**
	 * 
	 * @param matrixa
	 * @param matrixb
	 */
	public int[][] multiplication(int[][] matrixa, int[][] matrixb) {
		if(legalOperation(matrixa, matrixb, OPERATION_SUB)) {
			int[][] result = new int[matrixa.length][matrixb[0].length];
			for(int i=0; i<matrixa.length; i++) {
				for(int j=0; j<matrixb[0].length; j++) {
					// i will complete this tomorrow @2012/09/17
					result[i][j] = calculateSingleResult(matrixa, matrixb, i, j); 
				}
			}
			return result;
		} 
		else
		{
			return null;
		}
	}
	
	private int calculateSingleResult(int[][] matrixa, int[][] matrixb, int row, int col) {
		int result = 0;
		for(int k=0; k<matrixa[0].length; k++) {
			result += matrixa[row][k] * matrixb[k][col];
		}
		return result;
	}

	/**
	 * 
	 * @param matrixa
	 * @param b
	 */
	public int[][] multiplication(int[][] matrixa, int b) {
		for(int i=0; i<matrixa.length; i++) {
			for(int j=0; j<matrixa[0].length; j++) {
				matrixa[i][j] = matrixa[i][j] * b;
			}
		}
		return matrixa;
	}
	
	/**
	 * validate whether the parameters is valid parameters.
	 * 
	 * @param a
	 * @param b
	 * @param type
	 * @return
	 */
	private boolean legalOperation(int[][] a, int[][] b, int type) {
		boolean legal = true;
		if(type == OPERATION_ADD || type == OPERATION_SUB)
		{
			if(a.length != b.length || a[0].length != b[0].length) {
				legal = false;
			}
		} 
		else if(type == OPERATION_MUL)
		{
			if(a[0].length != b.length) {
				legal = false;
			}
		}
		return legal;
	}
	
	/**
	 *  test code here !!!!
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		int[][] a = new int[][]{{1,2},{3,4}};
		int[][] b = new int[][]{{7, 8}, {6, 5}};
		BasicMatrixMath bmm = new BasicMatrixMath();
		
		System.out.println("addition two matrix");
		int[][] result = bmm.add(a, b);
		for(int i=0; i<result.length; i++) {
			for(int j=0; j<result[0].length; j++) {
				System.out.print("\t" + result[i][j]);
			}
			System.out.println();
		}
		
		System.out.println("substract two matrix");
		result = bmm.substract(a, b);
		for(int i=0; i<result.length; i++) {
			for(int j=0; j<result[0].length; j++) {
				System.out.print("\t" + result[i][j]);
			}
			System.out.println();
		}
		
		System.out.println("multiplex one matrix");
		result = bmm.multiplication(a, 3);
		for(int i=0; i<result.length; i++) {
			for(int j=0; j<result[0].length; j++) {
				System.out.print("\t" + result[i][j]);
			}
			System.out.println();
		}
		
		System.out.println("multiplex two matrix");
		result = bmm.multiplication(a, b);
		for(int i=0; i<result.length; i++) {
			for(int j=0; j<result[0].length; j++) {
				System.out.print("\t" + result[i][j]);
			}
			System.out.println();
		}	
	}
}


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