实现高斯消元法算法的Python代码

2023-06-0708:42:42数据结构与算法Comments675 views字数 805阅读模式

实现高斯消元法算法的Python代码,我做了注释说明。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

下面是一个示例:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

def gaussian_elimination(A, b):"""高斯消元法求解线性方程组 Ax = b参数:A: 系数矩阵b: 常数向量返回值:x: 方程组的解向量"""n = len(b)# 前向消元for i in range(n-1):# 部分主元消去if abs(A[i][i]) < 1e-15:for j in range(i+1, n):if abs(A[j][i]) > 1e-15:A[i], A[j] = A[j], A[i]b[i], b[j] = b[j], b[i]breakfor j in range(i+1, n):factor = A[j][i] / A[i][i]for k in range(i, n):A[j][k] -= factor * A[i][k]b[j] -= factor * b[i]# 回代求解x = [0] * nfor i in range(n-1, -1, -1):x[i] = b[i]for j in range(i+1, n):x[i] -= A[i][j] * x[j]x[i] /= A[i][i]return x

在这个代码中,`gaussian_elimination` 函数使用高斯消元法求解线性方程组 `Ax = b`,其中 `A` 是系数矩阵,`b` 是常数向量。函数返回方程组的解向量 `x`。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

代码中的主要步骤如下:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

1. 首先,我们定义了函数的参数和返回值。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

2. 在前向消元阶段,我们逐行进行消元操作。如果当前主元接近于零,我们会尝试通过交换行来避免除以零的情况。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

3. 在部分主元消去后,我们使用消元因子将每一行的主元以下的元素消为零。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

4. 接下来,我们进行回代求解。我们从最后一行开始,通过将已知的解代入到上面的方程中,逐步求解出未知变量。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

5. 最后,我们返回解向量 `x`。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

这就是一个简单的高斯消元法算法的实现,并附带了相应的注释说明。请注意,此代码是针对方程组为全排列的情况。在实际应用中,你可能需要进行错误处理和其他一些优化。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/suanfa/45201.html

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