vadimk772336

Untitled

Apr 19th, 2020
286
0
Never
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
C++ 5.86 KB | None | 0 0
  1. #include <iostream>
  2. #include <math.h>
  3. #include <cmath>
  4. #include <stdlib.h>
  5. #include <fstream>
  6. using namespace std;
  7.  
  8. //Нормирует вектор y размерности N
  9. void normalize(double* y, int N)
  10. {
  11.     int i;
  12.     double norm, result = 0;
  13.     for (i = 0; i < N; i++)
  14.         result += y[i] * y[i];
  15.     norm = sqrt(result);
  16.  
  17.     for (i = 0; i < N; i++)
  18.         y[i] = y[i] / norm;
  19. }
  20.  
  21. //Записывает в res результат умножения матрицы А на столбец х
  22. void Multiply_Ax(double** A, double* x, double* res, int N)
  23. {
  24.     int i, j;
  25.  
  26.     for (i = 0; i < N; i++) {
  27.         res[i] = 0;
  28.         for (j = 0; j < N; j++) {
  29.             res[i] += A[i][j] * x[j];
  30.         }
  31.     }
  32. }
  33.  
  34. void Gauss_Seidel_method(double** A, double* B, double* x, int N, double deviation)
  35. {
  36.     int i, j, k = 0;
  37.     double tmp, sum;
  38.  
  39.     //Перестановка строк в случае, если есть нулевой диаг элемент
  40.     for (i = 0; i < N; i++) {
  41.         if (A[i][i] == 0) {
  42.             for (j = i + 1; j < N; j++) {
  43.                 if (A[j][i] != 0) {
  44.                     for (k = 0; k < N; k++) {
  45.                         tmp = A[j][k];
  46.                         A[j][k] = A[i][k];
  47.                         A[i][k] = tmp;
  48.                     }
  49.                     tmp = x[i];
  50.                     x[i] = x[j];
  51.                     x[j] = tmp;
  52.                     tmp = B[i];
  53.                     B[i] = B[j];
  54.                     B[j] = tmp;
  55.                 }
  56.             }
  57.         }
  58.     }
  59.  
  60.     //Реализация алгоритма
  61.     k = 0;
  62.     int flag = 1;
  63.     while (flag > 0 && k < 300) {
  64.         flag = 0;
  65.         for (i = 0; i < N; i++) {
  66.             for (j = 0; j < N; j++) {
  67.                 if (j != i)
  68.                     sum += A[i][j] * x[j];
  69.             }
  70.             tmp = B[i];
  71.             x[i] = (tmp - sum) / A[i][i];
  72.             sum = 0;
  73.         }
  74.         k++;
  75.  
  76.         //Проверка невязки (B - A*x')
  77.         for (i = 0; i < N; i++) {
  78.             tmp = B[i];
  79.             for (j = 0; j < N; j++)
  80.                 tmp -= A[i][j] * x[j];
  81.  
  82.             if (abs(tmp) > deviation) {
  83.                 flag = 1;
  84.             }
  85.         }
  86.     }
  87. }
  88.  
  89. void Gradient_descent_method(double** A, double* B, double* x, int N, double deviation)
  90. {
  91.     int i, j, k, flag = 1;
  92.     double tau = 0, sum = 0;
  93.     double denominator = 0, numerator = 0, tmp;
  94.     double* r = new double[N];
  95.     double* res = new double[N];
  96.  
  97.     k = 0;
  98.     while (flag > 0 && k < 300) {
  99.         flag = 0;
  100.  
  101.         for (i = 0; i < N; i++) {
  102.             sum = 0;
  103.             for (j = 0; j < N; j++)
  104.                 sum += A[i][j] * x[j];
  105.             //cout << "sum " << sum << " b[i] " << B[i] << endl;
  106.             r[i] = sum - B[i];
  107.             //cout << "r[" << i << "] = " << r[i] << endl;
  108.         }
  109.  
  110.         Multiply_Ax(A, r, res, N);
  111.         for (j = 0; j < N; j++) {
  112.             //cout << "res " << res[j] << endl;
  113.             denominator += res[j] * r[j];
  114.             numerator += r[j] * r[j];
  115.         }
  116.         //cout << "denominator = " << denominator << endl;
  117.         //cout << "numerator = " << numerator << endl;
  118.         tau = numerator / denominator;
  119.         denominator = 0;
  120.         numerator = 0;
  121.         //cout << "tau " << tau << endl;
  122.  
  123.         for (i = 0; i < N; i++) {
  124.             x[i] -= tau * r[i];
  125.             //cout << "x[" << i << "] = " << x[i] << endl;
  126.         }
  127.         //Проверка невязки (B - A*x' = 0)
  128.         for (i = 0; i < N; i++) {
  129.             tmp = B[i];
  130.             for (j = 0; j < N; j++)
  131.                 tmp -= A[i][j] * x[j];
  132.            // cout << "difference : " << tmp << endl;
  133.             if (abs(tmp) > deviation)
  134.                 flag = 1;
  135.             break;
  136.         }
  137.         k++;
  138.     }
  139. }
  140.  
  141. //Степенной метод нахождения макс собств числа
  142. double Power_iteration(double** A, int N, double deviation)
  143. {
  144.     int flag = 1, i;
  145.     double lambda;
  146.  
  147.     double* x = new double[N];
  148.     double* y = new double[N];
  149.     for (i = 0; i < N; i++)
  150.         x[i] = 1.0;
  151.  
  152.     while (flag > 0) {
  153.         flag = 0;
  154.  
  155.         Multiply_Ax(A, x, y, N);
  156.  
  157.         for (i = 0; i < N; i++)
  158.             if (abs(y[i] - lambda * x[i]) > deviation)
  159.                 flag = 1;
  160.        
  161.         lambda = 0;
  162.         for (i = 0; i < N; i++)  
  163.             lambda += x[i] * y[i];
  164.        
  165.         normalize(y, N);
  166.         for (i = 0; i < N; i++)
  167.             x[i] = y[i];
  168.     }
  169.     return lambda;
  170. }
  171.  
  172. int main()
  173. {
  174.     setlocale(LC_ALL, "RUS");
  175.  
  176.     int i, j;
  177.     int N = 3;
  178.     double deviation = 1e-5;
  179.     double max_lambda;
  180.  
  181.     double* B = new double[N];
  182.     double* x = new double[N];
  183.     double** A;
  184.     A = new double*[N];
  185.     for (i = 0; i < N; i++) {
  186.         A[i] = new double[N];
  187.         x[i] = 1; //Первое приближение
  188.     }
  189.    
  190.     A[0][0] = 1;
  191.     A[0][1] = 1;
  192.     A[0][2] = -2;
  193.     A[1][0] = 1;
  194.     A[1][1] = 4;
  195.     A[1][2] = -1;
  196.     A[2][0] = -2;
  197.     A[2][1] = -1;
  198.     A[2][2] = 5;
  199.     B[2] = 5;
  200.     B[0] = 2;
  201.     B[1] = 3;
  202.  
  203.    
  204.  
  205.     //Вывод
  206.     /*for (i = 0; i < N; i++) {
  207.         for (j = 0; j < N; j++)
  208.             cout << A[i][j] << "\t";
  209.         cout << " = " << B[i];
  210.         cout << "; x[" << i << "] = " << x[i] << endl;
  211.     } cout << endl << endl;*/
  212.    
  213.     //Gauss_Seidel_method(A, B, x, N, deviation); //Работает
  214.     //Gradient_descent_method(A, B, x, N, deviation); //Работает
  215.    
  216.     max_lambda = Power_iteration(A, N, deviation);
  217.    
  218.     //Вывод
  219.     /*cout << endl << endl;
  220.     for (i = 0; i < N; i++) {
  221.         for (j = 0; j < N; j++)
  222.             cout << A[i][j] << "\t";
  223.         cout << " = " << B[i];
  224.         cout << "; x[" << i << "] = " << x[i] << endl;
  225.     }*/
  226.  
  227.     cout << endl;
  228.  
  229.     return 0;
  230. }
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment