實驗一 直接法解線性方程組(android)
一、實驗目的
掌握Guass列選主消去法，三角分解法解線性方程。
二、實驗內容
分別寫出Guass列選主元消去法，三角分解法的演算法，編寫程式上機除錯出結果，要求所程式設計序適用於任何線性方程組問題，即能解決這一類問題，而不是某一個問題。
實驗中以下列資料驗證程式的正確性
1、Guass列選主元消去法
[2.5 2.3 -5.1][x1] [3.7]
[5.3 9.6 1.5][x2]=[3.8]
[8.1 1.7 -4.3][x3] [5.5]
2、Doolittle三角分解法
[ 2 10 0 -3 ]
[-3 -4 -12 13]
[ 1 2 3 -4 ]
[ 4 14 9 -13]
android效果：（原始碼附在文章底部）
大致思路：
1、一共有5次實驗，採用比較方便的fragment，底部是5個button
2、每一個實驗中的分功能使用spinner進行選擇。
3、通過頂部的一個TextView來提示使用者輸入的內容。
4、讓使用者每次輸入矩陣中的一個值，方便儲存。
對fragment有興趣的讀者可以看一下筆者的另外幾篇部落格：
android viewpager+fragment做主介面(超容易理解的demo！)
android Fragment與Activity互動，互相發資料(附圖詳解)
主要的運算邏輯就在OneFragment中處理了，此處就僅貼上OneFragment的程式碼。
OneFragment：
package com.example.double2.numericcalculationtest;
import android.app.Fragment;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.LayoutInflater;
import android.view.View;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.ArrayAdapter;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.widget.Spinner;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Toast;
import java.text.DecimalFormat;
/**
* 專案名稱：NumericCalculationTest
* 建立人：Double2號
* 建立時間：2016/4/13 21:41
* 修改備註：
*/
public class OneFragment extends Fragment {
private View views;
private TextView tvGuidance;
private Button btnInPut;
private EditText etInput;
private Button btnClear;
private TextView tvProgress;
private TextView tvResult;
private Spinner spChose;
private final String[] spinnerChose = {"Guass消去法", "Doolittle分解法"};
private Double[][] aMatrix;//a矩陣
private Double[] bMatrix;//b矩陣
private int matrixSize;//矩陣大小
private int linePosition;//行座標
private int listPosition;//列座標
private String progressShow;//用來展示過程
private String resultShow;//用來展示結果
private DecimalFormat mDecimalFormat = new DecimalFormat("0.00");//保留兩位小數
@Override
public View onCreateView(LayoutInflater inflater, ViewGroup container, Bundle savedInstanceState) {
views = inflater.inflate(R.layout.act_one, null);
initView();
return views;
}
private void initView() {
tvGuidance = (TextView) views.findViewById(R.id.tv_one_guidance);
btnInPut = (Button) views.findViewById(R.id.btn_input);
etInput = (EditText) views.findViewById(R.id.et_input);
btnClear = (Button) views.findViewById(R.id.btn_clear);
tvProgress = (TextView) views.findViewById(R.id.tv_one_progress);
tvResult = (TextView) views.findViewById(R.id.tv_one_result);
spChose = (Spinner) views.findViewById(R.id.sp_one_chose);
tvGuidance.setText(R.string.input_size);
spChose.setAdapter(new ArrayAdapter<String>(getActivity(),
android.R.layout.simple_list_item_1, spinnerChose));
btnInPut.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
caculating();
}
});
btnClear.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
clearData();
}
});
}
private void caculating() {
//獲取到EditText中的String
//如果為空就提示使用者並且直接返回
String textInput = etInput.getText().toString();
etInput.setText("");
if (textInput.equals("")) {
Toast.makeText(getActivity(), R.string.not_input_null, Toast.LENGTH_SHORT).show();
return;
}
Log.d("xujiajia", spChose.getSelectedItemPosition() + "");
//判斷為GUASS消元法還是Doolittle分解法
if (spChose.getSelectedItemPosition() == 0) {
GuassCaculation(textInput);
} else {
DoolittleCaculation(textInput);
}
}
private void DoolittleCaculation(String textInput) {
String textGuidance = tvGuidance.getText().toString();
//需要輸入矩陣大小或者輸入矩陣中的值
Log.d("xujiajia", textGuidance);
//通過提示的TextView的text來判斷進行到哪一步
if (textGuidance.equals(getString(R.string.input_size))) {
matrixSize = Integer.parseInt(textInput);
Log.d("xujiajia", matrixSize + "");
aMatrix = new Double[matrixSize][matrixSize];
progressShow = "a矩陣的大小被定義為 " + matrixSize + "如下\n" + "[ ";
tvProgress.setText(progressShow);
tvGuidance.setText("請依次輸入a矩陣中的值");
linePosition = 0;
listPosition = 0;
} else {
aMatrix[listPosition][linePosition] = Double.parseDouble(textInput);
linePosition++;
progressShow += textInput + " ";
if (linePosition == matrixSize) {
progressShow += "]\n";
if (listPosition != matrixSize - 1)//如果不為最後一行就加前中括號
progressShow += "[ ";
linePosition = 0;
listPosition++;
}
tvProgress.setText(progressShow);
if (listPosition == matrixSize) {
//如果列座標與matrixSize相等，說明已經輸入完畢，進行運算
for (int i = 1; i < matrixSize; i++) {
aMatrix[i][0] /= aMatrix[0][0];
for (int j = 1; j < matrixSize; j++) {
if (i > j) {
for (int k = 0; k < j; k++) {
aMatrix[i][j] -= aMatrix[k][j] * aMatrix[i][k];
}
aMatrix[i][j] /= aMatrix[j][j];
} else if (i <= j) {
for (int k = 0; k < i; k++)
aMatrix[i][j] -= aMatrix[k][j] * aMatrix[i][k];
}
}
}
//運算完畢，建立L矩陣和U矩陣，賦值並顯示
Double[][] lMatrix = new Double[matrixSize][matrixSize];
Double[][] uMatrix = new Double[matrixSize][matrixSize];
for (int i = 0; i < matrixSize; i++) {
for (int j = 0; j < matrixSize; j++)
if (i == j) {
lMatrix[i][j] = 1.0;
} else if (i < j) {
lMatrix[i][j] = 0.0;
} else if (i > j) {
lMatrix[i][j] = aMatrix[i][j];
}
}
for (int i = 0; i < matrixSize; i++) {
for (int j = 0; j < matrixSize; j++)
if (i <= j) {
uMatrix[i][j] = aMatrix[i][j];
} else if (i > j) {
uMatrix[i][j] = 0.0;
}
}
resultShow = "最後算出的L如下\n";
for (int i = 0; i < matrixSize; i++) {
resultShow += "[ ";
for (int j = 0; j < matrixSize; j++) {
resultShow += mDecimalFormat.format(lMatrix[i][j]) + " ";//保留兩位小數輸出
}
resultShow += "]\n";
}
resultShow += "最後算出的U如下\n";
for (int i = 0; i < matrixSize; i++) {
resultShow += "[ ";
for (int j = 0; j < matrixSize; j++) {
resultShow += mDecimalFormat.format(uMatrix[i][j]) + " ";//保留兩位小數輸出
}
resultShow += "]\n";
}
tvResult.setText(resultShow);
btnInPut.setClickable(false);//運算結束時，禁止使用者點選輸入，必須點選清空
}
}
}
private void GuassCaculation(String textInput) {
String textGuidance = tvGuidance.getText().toString();
//需要輸入矩陣大小或者輸入矩陣中的值
Log.d("xujiajia", textGuidance);
if (textGuidance.equals(getString(R.string.input_size))) {
matrixSize = Integer.parseInt(textInput);
aMatrix = new Double[matrixSize][matrixSize];
progressShow = "a矩陣的大小被定義為 " + matrixSize + "如下\n" + "[ ";
tvProgress.setText(progressShow);
tvGuidance.setText(R.string.input_a_number);
linePosition = 0;
listPosition = 0;
} else if (textGuidance.equals(getString(R.string.input_a_number))) {
aMatrix[listPosition][linePosition] = Double.parseDouble(textInput);
linePosition++;
progressShow += textInput + " ";
if (linePosition == matrixSize) {
progressShow += "]\n";
if (listPosition != matrixSize - 1)//如果不為最後一行就加前中括號
progressShow += "[ ";
linePosition = 0;
listPosition++;
if (listPosition == matrixSize) {
//如果列座標與size相等，說明a已經輸入完畢，輸入b
tvGuidance.setText(R.string.input_b_number);
bMatrix = new Double[matrixSize];
progressShow += "b矩陣如下\n[ ";
}
}
tvProgress.setText(progressShow);
} else if (textGuidance.equals(getString(R.string.input_b_number))) {
bMatrix[linePosition] = Double.parseDouble(textInput);
linePosition++;
progressShow += textInput + " ";
if (linePosition == matrixSize) {
progressShow += "]\n";
}
tvProgress.setText(progressShow);
if (linePosition == matrixSize) {
caculateAB();
}
}
}
private void caculateAB() {
//ab矩陣都輸入完畢，接下來進入計算
for (int i = 0; i < matrixSize - 1; i++) {
linePosition = 0;
listPosition = 0;
Double maxNum = aMatrix[i][0];
for (int j = i; j < matrixSize; j++) {
if (Math.abs(aMatrix[j][i]) > Math.abs(maxNum))//標記最大的數以及所在行
{
maxNum = aMatrix[j][i];
listPosition = j;
}
}
//交換行
if (listPosition != i) {
Double[] aTemp = aMatrix[listPosition];
aMatrix[listPosition] = aMatrix[i];
aMatrix[i] = aTemp;
Double bTemp = bMatrix[listPosition];
bMatrix[listPosition] = bMatrix[i];
bMatrix[i] = bTemp;
}
//消元
for (int j = i + 1; j < matrixSize; j++) {
Double factor = aMatrix[j][i] / maxNum;
//a中迴圈計算
for (int k = 0; k < matrixSize; k++)
aMatrix[j][k] -= aMatrix[i][k] * factor;
//b中迴圈計算
bMatrix[j] -= bMatrix[i] * factor;
}
}
//建立X並且計算
resultShow = "最後算出的x如下\n[ ";
Double[] xMatrix = new Double[matrixSize];
for (int i = matrixSize - 1; i >= 0; i--) {
Double number = bMatrix[i];
for (int j = matrixSize - 1; j > i; j--)
number -= aMatrix[i][j] * xMatrix[j];
number /= aMatrix[i][i];
xMatrix[i] = number;
}
for (int i = 0; i < matrixSize; i++)
resultShow += mDecimalFormat.format(xMatrix[i]) + " ";//保留兩位小數輸出
resultShow += "]\n";
tvResult.setText(resultShow);
btnInPut.setClickable(false);//運算結束時，禁止使用者點選輸入，必須點選清空
}
//清空所有資料
private void clearData() {
tvGuidance.setText("請輸入矩陣的大小");
progressShow = "";
resultShow = "";
tvProgress.setText("");
tvResult.setText("");
listPosition = 0;
linePosition = 0;
aMatrix = null;
bMatrix = null;
btnInPut.setClickable(true);
}
}
原始碼地址：http://download.csdn.net/detail/double2hao/9491269
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