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高斯消元法模板

时间:2014-03-08 04:06:15      阅读:610      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

浮点数版(以hdu 3359为例):

#pragma comment(linker, "/STACK:102400000,102400000")
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <string>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <queue>
#include <stack>
#include <set>
#include <map>
using namespace std;
#define INF 0x3f3f3f3f
#define eps 1e-8
#define pi acos(-1.0)
typedef long long ll;
double s[20][20],a[200][200],x[200];
int equ,var;
int Guass(){//初始化时等号右边的常数放到x数组里,计算结果保存在x数组里。
	int i,j,k,col,max_r;
	for(k=0,col=0;k<equ&&col<var;k++,col++){
		max_r=k;
		for(i=k+1;i<equ;i++)
			if(fabs(a[i][col])>fabs(a[max_r][col]))
				max_r=i;
		if(fabs(a[max_r][col])<eps)return 0;
		if(k!=max_r){
			for(j=col;j<var;j++)
				swap(a[k][j],a[max_r][j]);
			swap(x[k],x[max_r]);
		}
		x[k]/=a[k][col];
		for(j=col+1;j<var;j++)a[k][j]/=a[k][col];
		a[k][col]=1;
		for(i=0;i<equ;i++)
			if(i!=k){
				x[i]-=x[k]*a[i][k];
				for(j=col+1;j<var;j++)
					a[i][j]-=a[k][j]*a[i][col];
				a[i][col]=0;
			}
	}
	return 1;
}
int main()
{
     //freopen("data.in","r",stdin);
     //freopen("data.out","w",stdout);
	 int d,tt=0,m,n;
     while(~scanf("%d%d%d",&m,&n,&d)&&(n+m+d)){
		 if(tt++)puts("");
		 for(int i=0;i<n;i++)
			 for(int j=0;j<m;j++)
				 scanf("%lf",&s[i][j]);
		 memset(a,0,sizeof(a));
		 equ=var=n*m;
		 for(int i=0;i<n;i++)
			 for(int j=0;j<m;j++){
				 int cnt=0;
				 for(int k=0;k<n;k++)
					 for(int p=0;p<m;p++)
						 if(abs(i-k)+abs(j-p)<=d){
							 a[i*m+j][k*m+p]=1;
							 cnt++;
						 }
				 x[i*m+j]=cnt*s[i][j];
			 }
		 Guass();
		// cout<<ha<<endl;
		 for(int i=0;i<n;i++){
			 for(int j=0;j<m;j++) 
				 printf ("%8.2lf", x[i*m+j]);
			 puts("");
		 }
	 }
     return 0;
}


整数版:

/* ***********************************************
Author :rabbit
Created Time :2014/3/7 15:19:27
File Name :11.cpp
************************************************ */
#pragma comment(linker, "/STACK:102400000,102400000")
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <string>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <queue>
#include <stack>
#include <set>
#include <map>
using namespace std;
#define INF 0x3f3f3f3f
#define eps 1e-8
#define pi acos(-1.0)
typedef long long ll;
const int maxn=50;
int a[maxn][maxn];//增广矩阵。
int x[maxn];//解集。
bool free_x[maxn];//标记是否为不确定的变元。
int gcd(int a,int b){
	if(a==0)return b;
	return gcd(b%a,a);
}
int lcm(int a,int b){
	return a/gcd(a,b)*b;
}
int Guass(int equ,int var){
	int max_r;//当前这一列最大的行。
	int ta,tb,LCM,temp,free_x_num,free_index,i,j,k,col;
	for(i=0;i<=var;i++)x[i]=0,free_x[i]=true;
	for(col=0,k=0;k<equ&&col<var;k++,col++){
		max_r=k;
		for(i=k+1;i<equ;i++)
			if(abs(a[i][col])>abs(a[max_r][col]))max_r=i;
		if(max_r!=k){
			for(j=k;j<var+1;j++)swap(a[k][j],a[max_r][j]);
		}
		if(a[k][col]==0){
			k--;continue;//col列第k行之下全是0.处理当前行的下一列。
		}
		for(i=k+1;i<equ;i++)
			if(a[i][col]){
				LCM=lcm(abs(a[i][col]),abs(a[k][col]));
				ta=LCM/abs(a[i][col]);
				tb=LCM/abs(a[k][col]);
				if(a[i][col]*a[k][col]<0)tb=-tb;
				for(j=col;j<var+1;j++)
					a[i][j]=a[i][j]*ta-a[k][j]*tb;
			}
	}
	for(i=k;i<equ;i++)if(a[i][col])return -1;//无解。
	if(k<var){
		for(i=k-1;i>=0;i--){
			free_x_num=0;
			for(j=0;j<var;j++)
				if(a[i][j]&&free_x[j])free_x_num++,free_index=j;
			if(free_x_num>1)continue;//无法求解出确定变元。
			temp=a[i][var];
			for(j=0;j<var;j++)
				if(a[i][j]&&j!=free_index)temp-=a[i][j]*x[j];
			x[free_index]=temp/a[i][free_index];//求出变元。
			free_x[free_index]=0;//该变元是确定的。
		}
		return var-k;//自由变元有var-k个。
	}
	for(i=var-1;i>=0;i--){
		temp=a[i][var];
		for(j=i+1;j<var;j++)
			if(a[i][j])temp-=a[i][j]*x[j];
		if(temp%a[i][i])return -2;//有浮点数解,但是无整数解。
		x[i]=temp/a[i][i];
	}
	return 0;
}
int main()
{
    int i, j;
    int equ,var;
    while (scanf("%d %d", &equ, &var) != EOF){
        memset(a, 0, sizeof(a));
        for (i = 0; i < equ; i++)
            for (j = 0; j < var + 1; j++)
                scanf("%d", &a[i][j]);
        int free_num = Guass(equ,var);
        if (free_num == -1) printf("无解!\n");
        else if (free_num == -2) printf("有浮点数解,无整数解!\n");
        else if (free_num > 0){
            printf("无穷多解! 自由变元个数为%d\n", free_num);
            for (i = 0; i < var; i++){
                if (free_x[i]) printf("x%d 是不确定的\n", i + 1);
                else printf("x%d: %d\n", i + 1, x[i]);
            }
        }
        else{
            for (i = 0; i < var; i++)
                printf("x%d: %d\n", i + 1, x[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
/*
4 4
2 1 -5 1 8
1 -3 0 -6 9
0 2 -1 2 -5
1 4 -7 6 0

4 4
1 1 1 1 5
1 2 -1 4 -2
2 -3 -1 -5 -2
3 1 2 11 0
*/ 

位运算高斯消元(以poj  1830为例):

代码:

/* ***********************************************
Author :xianxingwuguan
Created Time :2014/3/7 14:25:12
File Name :11.cpp
************************************************ */
#pragma comment(linker, "/STACK:102400000,102400000")
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <sstream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <limits.h>
#include <string>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <queue>
#include <stack>
#include <set>
#include <map>
using namespace std;
#define INF 0x3f3f3f3f
#define eps 1e-8
#define pi acos(-1.0)
typedef long long ll;
const int maxn=50;
int a[maxn][maxn];
int x[maxn];
int free_x[maxn];
int Guass(int equ,int var){
	int i,j,col,k;
	for(int i=0;i<=var;i++){
		x[i]=0;
		free_x[i]=1;
	}
	for(k=0,col=0;k<equ&&col<var;k++,col++){
		int max_r=k;
		for(i=k+1;i<equ;i++)
			if(abs(a[i][col])>abs(a[max_r][col]))max_r=i;
		if(max_r!=k){
			for(j=k;j<var+1;j++)
				swap(a[k][j],a[max_r][j]);
		}
		if(a[k][col]==0){
			k--;
			continue;
		}
		for(i=k+1;i<equ;i++)
			if(a[i][col]){
				for(j=col;j<var+1;j++)
					a[i][j]^=a[k][j];
			}
	}
	for(i=k;i<equ;i++)if(a[i][col])return -1;
	return var-k;
}
int start[maxn],end[maxn];
int main()
{
     //freopen("data.in","r",stdin);
     //freopen("data.out","w",stdout);
 	 int T,u,v,n;
	 scanf("%d",&T);
	 while(T--){
		 scanf("%d",&n);
		 for(int i=0;i<n;i++)scanf("%d",&start[i]);
		 for(int i=0;i<n;i++)scanf("%d",&end[i]);
		 memset(a,0,sizeof(a));
		 while(~scanf("%d%d",&u,&v)&&(u||v))a[v-1][u-1]=1;
		 for(int i=0;i<n;i++)a[i][i]=1;
		 for(int i=0;i<n;i++)a[i][n]=start[i]^end[i];
		 int ans=Guass(n,n);
        if(ans==-1)printf("Oh,it‘s impossible~!!\n");
        else printf("%d\n",1<<ans);
		 
	 }
     return 0;
}



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原文:http://blog.csdn.net/xianxingwuguan1/article/details/20716105

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