矩阵的加法，减法，乘法和转置(二十)
程序员文章站
2024-02-05 11:40:04
...
勿以恶小而为之，勿以善小而不为--------------------------刘备
劝诸君，多行善事积福报，莫作恶
上一章简单介绍了 字符串对齐方式(十九),如果没有看过,请观看上一章
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:
谢谢您的观看，如果喜欢，请关注我，再次感谢 !!!
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