M.java

package curse;

import java.util.Arrays;

public class M {
    int q = R.mod;//характеристика поля
    static int n = 7; //размер матрицы
    int[][] m = new int[n][n]; //элементы

    M(int[][] t){ //конструктор
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++){
                this.m[i][j] = (t[i][j])%q;
            }
    }

    @Override
    public boolean equals(Object matr) {
        return Arrays.deepEquals(this.m, ((M)matr).m);
    }

    @Override
    public int hashCode(){
        return Arrays.deepHashCode(this.m);
     }

    M plus(M sl){//сложить матрицу с другой
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++){
                res[i][j] = (m[i][j]+sl.rel(i,j))%q;
            }
        M result = new M(res);
        return result;
    }

    M mult(M mn){//умножить матрицу на другую
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++){
                res[i][j] = 0;
                for (int k = 0; k < n; k++) (res[i][j]) += (m[i][k]*mn.rel(k,j));
                res[i][j] = (res[i][j])%q;
            }
        M result = new M(res);
        return result;
    }

    M scal(int k){//умножить матрицу на число
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++){
                res[i][j] = (m[i][j]*k)%q;
            }
        M result = new M(res);
        return result;
    }

    M deg(int k){//возвести матрицу в степень
        M self = new M(m); //дубликат матрицы
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++) res[i][i] = 1;
        M result = new M(res); //единичная матрица
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            result = result.mult(self); //накапливаем степень себя
        }
        return result;
    }

    M exp(){//экспонента матрицы
        M self = new M(m); //дубликат матрицы
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++) res[i][i] = 1;
        M result = new M(res); //единичная матрица
        int t = 1;
        int f = 1;
        while((self.deg(t)).zero()!=0){//пока степень не занулится
            R c = new R(f);
            result = result.plus((self.deg(t)).scal(c.r()));
            t++;
            f *= t;
        }
        return result;
    }

    M rev(){
        M self = new M(m); //дубликат матрицы
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++) res[i][i] = 1;
        M result = new M(res); //единичная матрица
        for (int i = 0; i < n; i++){ //идём по столбцам
            int temp;
            int j = 0;
            while(self.m[j][i] == 0) j++;
            for(int k = 0; k < n; k++){ // меняем строки местами, чтобы на нужном месте иметь полож. число
                temp = self.m[i][k];
                self.m[i][k] = self.m[j][k];
                self.m[j][k] = temp;
                temp = result.m[i][k];
                result.m[i][k] = result.m[j][k];
                result.m[j][k] = temp;
            }
            for(int k = 0; k < n; k++){ //делаем нужный коэффициент единичным
                R obr = new R(self.m[i][k]);
                self.m[i][k] = (self.m[i][k]*obr.r())%q;
                result.m[i][k] = (result.m[i][k]*obr.r())%q;
            }
            for(int k = 0; k < n; k++){//вычитаем из остальных строк данную с нужным коэффициентом
                if(k != i){
                    for(int l = 0; l < n; l++){
                        self.m[k][l] = (self.m[k][l] - self.m[k][i]*self.m[i][l])%q;
                        result.m[k][l] = (result.m[k][l] - result.m[k][i]*result.m[i][l])%q;
                    }
                }
            }
        }
        return result;
    }

    M Ad(M x){
        M self = new M(m); //дубликат матрицы
        int[][] res = new int[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++){
                res[i][j] = 0;
            }
        return self.mult(x.mult(self.rev()));
    }

    int rel(int i, int j){//вернуть ij-й элемент матрицы
        return m[i][j];
    }

    int zero(){//проверить, является ли матрица нулевой
        int k = 0; //индикатор
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++){
                if(m[i][j] != 0) k++;
            }
        return k;
    }

    void print(){//напечатать матрицу
        for (int i = 0; i < n; i++){
            for (int j = 0; j < n; j++){
                System.out.print(m[i][j] + " ");
            }
            System.out.print("\n");
        }
    }

}