c語言求矩陣特徵值
❶ 如何用c語言求一般矩陣（非對稱矩陣）的特徵值和特徵向量
用C++或者VB編程很煩人的，matlab中命令：[a,b]=eig(A)就是求解矩陣A的特徵值和特徵值對應的向量，他們分別會構成一個由特徵值組成的對角矩陣b和一個由對應特徵值的特徵列向量組成的a矩陣。或者命令a=eig[A]就只有特徵值組成的對角矩陣a，別去想用C++和VB之類的，這些軟體用來求解矩陣和matlab相差太遠了。我之前也想過編程解決，人家一個命令就能解決的問題何不取巧呢？
❷ 如何用C語言編寫求對稱矩陣的特徵值和特徵向量的程序
//數值計算程序-特徵值和特徵向量
//////////////////////////////////////////////////////////////
//約化對稱矩陣為三對角對稱矩陣
//利用Householder變換將n階實對稱矩陣約化為對稱三對角矩陣
//a-長度為n*n的數組，存放n階實對稱矩陣
//n-矩陣的階數
//q-長度為n*n的數組，返回時存放Householder變換矩陣
//b-長度為n的數組，返回時存放三對角陣的主對角線元素
//c-長度為n的數組，返回時前n-1個元素存放次對角線元素
void eastrq(double a[],int n,double q[],double b[],double c[]);
//////////////////////////////////////////////////////////////
//求實對稱三對角對稱矩陣的全部特徵值及特徵向量
//利用變型QR方法計算實對稱三對角矩陣全部特徵值及特徵向量
//n-矩陣的階數
//b-長度為n的數組，返回時存放三對角陣的主對角線元素
//c-長度為n的數組，返回時前n-1個元素存放次對角線元素
//q-長度為n*n的數組，若存放單位矩陣，則返回實對稱三對角矩陣的特徵向量組
// 若存放Householder變換矩陣，則返回實對稱矩陣A的特徵向量組
//a-長度為n*n的數組，存放n階實對稱矩陣
int ebstq(int n,double b[],double c[],double q[],double eps,int l);
//////////////////////////////////////////////////////////////
//約化實矩陣為赫申伯格(Hessen berg)矩陣
//利用初等相似變換將n階實矩陣約化為上H矩陣
//a-長度為n*n的數組，存放n階實矩陣,返回時存放上H矩陣
//n-矩陣的階數
void echbg(double a[],int n);
//////////////////////////////////////////////////////////////
//求赫申伯格(Hessen berg)矩陣的全部特徵值
//返回值小於0表示超過迭代jt次仍未達到精度要求
//返回值大於0表示正常返回
//利用帶原點位移的雙重步QR方法求上H矩陣的全部特徵值
//a-長度為n*n的數組，存放上H矩陣
//n-矩陣的階數
//u-長度為n的數組，返回n個特徵值的實部
//v-長度為n的數組，返回n個特徵值的虛部
//eps-控制精度要求
//jt-整型變數，控制最大迭代次數
int edqr(double a[],int n,double u[],double v[],double eps,int jt);
//////////////////////////////////////////////////////////////
//求實對稱矩陣的特徵值及特徵向量的雅格比法
//利用雅格比(Jacobi)方法求實對稱矩陣的全部特徵值及特徵向量
//返回值小於0表示超過迭代jt次仍未達到精度要求
//返回值大於0表示正常返回
//a-長度為n*n的數組，存放實對稱矩陣，返回時對角線存放n個特徵值
//n-矩陣的階數
//u-長度為n*n的數組，返回特徵向量(按列存儲)
//eps-控制精度要求
//jt-整型變數，控制最大迭代次數
int eejcb(double a[],int n,double v[],double eps,int jt);
//////////////////////////////////////////////////////////////
選自<<徐世良數值計算程序集(C)>>
每個程序都加上了適當地注釋，陸陸續續幹了幾個月才整理出來的啊。
今天都給貼出來了
#include "stdio.h"
#include "math.h"
//約化對稱矩陣為三對角對稱矩陣
//利用Householder變換將n階實對稱矩陣約化為對稱三對角矩陣
//a-長度為n*n的數組，存放n階實對稱矩陣
//n-矩陣的階數
//q-長度為n*n的數組，返回時存放Householder變換矩陣
//b-長度為n的數組，返回時存放三對角陣的主對角線元素
//c-長度為n的數組，返回時前n-1個元素存放次對角線元素
void eastrq(double a[],int n,double q[],double b[],double c[])
{
int i,j,k,u,v;
double h,f,g,h2;
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
u=i*n+j; q[u]=a[u];
}
}
for (i=n-1; i>=1; i--)
{
h=0.0;
if (i>1)
{
for (k=0; k<=i-1; k++)
{
u=i*n+k;
h=h+q[u]*q[u];
}
}
if (h+1.0==1.0)
{
c[i-1]=0.0;
if (i==1)
{
c[i-1]=q[i*n+i-1];
}
b[i]=0.0;
}
else
{
c[i-1]=sqrt(h);
u=i*n+i-1;
if (q[u]>0.0)
{
c[i-1]=-c[i-1];
}
h=h-q[u]*c[i-1];
q[u]=q[u]-c[i-1];
f=0.0;
for (j=0; j<=i-1; j++)
{
q[j*n+i]=q[i*n+j]/h;
g=0.0;
for (k=0; k<=j; k++)
{
g=g+q[j*n+k]*q[i*n+k];
}
if (j+1<=i-1)
{
for (k=j+1; k<=i-1; k++)
{
g=g+q[k*n+j]*q[i*n+k];
}
}
c[j-1]=g/h;
f=f+g*q[j*n+i];
}
h2=f/(h+h);
for (j=0; j<=i-1; j++)
{
f=q[i*n+j];
g=c[j-1]-h2*f;
c[j-1]=g;
for (k=0; k<=j; k++)
{
u=j*n+k;
q[u]=q[u]-f*c[k-1]-g*q[i*n+k];
}
}
b[i]=h;
}
}
b[0]=0.0;
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
if ((b[i]!=0.0)&&(i-1>=0))
{
for (j=0; j<=i-1; j++)
{
g=0.0;
for (k=0; k<=i-1; k++)
{
g=g+q[i*n+k]*q[k*n+j];
}
for (k=0; k<=i-1; k++)
{
u=k*n+j;
q[u]=q[u]-g*q[k*n+i];
}
}
}
u=i*n+i;
b[i]=q[u];
q[u]=1.0;
if (i-1>=0)
{
for (j=0; j<=i-1; j++)
{
q[i*n+j]=0.0;
q[j*n+i]=0.0;
}
}
}
return;
//求實對稱三對角對稱矩陣的全部特徵值及特徵向量
//利用變型QR方法計算實對稱三對角矩陣全部特徵值及特徵向量
//n-矩陣的階數
//b-長度為n的數組，返回時存放三對角陣的主對角線元素
//c-長度為n的數組，返回時前n-1個元素存放次對角線元素
//q-長度為n*n的數組，若存放單位矩陣，則返回實對稱三對角矩陣的特徵向量組
// 若存放Householder變換矩陣，則返回實對稱矩陣A的特徵向量組
//a-長度為n*n的數組，存放n階實對稱矩陣
int ebstq(int n,double b[],double c[],double q[],double eps,int l)
{
int i,j,k,m,it,u,v;
double d,f,h,g,p,r,e,s;
c[n-1]=0.0;
d=0.0;
f=0.0;
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
it=0;
h=eps*(fabs(b[j])+fabs(c[j]));
if (h>d)
{
d=h;
}
m=j;
while ((m<=n-1)&&(fabs(c[m])>d))
{
m=m+1;
}
if (m!=j)
{
do
{
if (it==l)
{
printf("fail\n");
return(-1);
}
it=it+1;
g=b[j];
p=(b[j+1]-g)/(2.0*c[j]);
r=sqrt(p*p+1.0);
if (p>=0.0)
{
b[j]=c[j]/(p+r);
}
else
{
b[j]=c[j]/(p-r);
}
h=g-b[j];
for (i=j+1; i<=n-1; i++)
{
b[i]=b[i]-h;
}
f=f+h;
p=b[m];
e=1.0;
s=0.0;
for (i=m-1; i>=j; i--)
{
g=e*c[i];
h=e*p;
if (fabs(p)>=fabs(c[i]))
{
e=c[i]/p;
r=sqrt(e*e+1.0);
c[i+1]=s*p*r;
s=e/r;
e=1.0/r;
}
else
{
e=p/c[i];
r=sqrt(e*e+1.0);
c[i+1]=s*c[i]*r;
s=1.0/r;
e=e/r;
}
p=e*b[i]-s*g;
b[i+1]=h+s*(e*g+s*b[i]);
for (k=0; k<=n-1; k++)
{
u=k*n+i+1;
v=u-1;
h=q[u];
q[u]=s*q[v]+e*h;
q[v]=e*q[v]-s*h;
}
}
c[j]=s*p;
b[j]=e*p;
}
while (fabs(c[j])>d);
}
b[j]=b[j]+f;
}
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
k=i; p=b[i];
if (i+1<=n-1)
{
j=i+1;
while ((j<=n-1)&&(b[j]<=p))
{
k=j;
p=b[j];
j=j+1;
}
}
if (k!=i)
{
b[k]=b[i];
b[i]=p;
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
u=j*n+i;
v=j*n+k;
p=q[u];
q[u]=q[v];
q[v]=p;
}
}
}
return(1);
}
//約化實矩陣為赫申伯格(Hessen berg)矩陣
//利用初等相似變換將n階實矩陣約化為上H矩陣
//a-長度為n*n的數組，存放n階實矩陣,返回時存放上H矩陣
//n-矩陣的階數
void echbg(double a[],int n)
{ int i,j,k,u,v;
double d,t;
for (k=1; k<=n-2; k++)
{
d=0.0;
for (j=k; j<=n-1; j++)
{
u=j*n+k-1;
t=a[u];
if (fabs(t)>fabs(d))
{
d=t;
i=j;
}
}
if (fabs(d)+1.0!=1.0)
{
if (i!=k)
{
for (j=k-1; j<=n-1; j++)
{
u=i*n+j;
v=k*n+j;
t=a[u];
a[u]=a[v];
a[v]=t;
}
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
u=j*n+i;
v=j*n+k;
t=a[u];
a[u]=a[v];
a[v]=t;
}
}
for (i=k+1; i<=n-1; i++)
{
u=i*n+k-1;
t=a[u]/d;
a[u]=0.0;
for (j=k; j<=n-1; j++)
{
v=i*n+j;
a[v]=a[v]-t*a[k*n+j];
}
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
v=j*n+k;
a[v]=a[v]+t*a[j*n+i];
}
}
}
}
return;
}
//求赫申伯格(Hessen berg)矩陣的全部特徵值
//利用帶原點位移的雙重步QR方法求上H矩陣的全部特徵值
//返回值小於0表示超過迭代jt次仍未達到精度要求
//返回值大於0表示正常返回
//a-長度為n*n的數組，存放上H矩陣
//n-矩陣的階數
//u-長度為n的數組，返回n個特徵值的實部
//v-長度為n的數組，返回n個特徵值的虛部
//eps-控制精度要求
//jt-整型變數，控制最大迭代次數
int edqr(double a[],int n,double u[],double v[],double eps,int jt)
{
int m,it,i,j,k,l,ii,jj,kk,ll;
double b,c,w,g,xy,p,q,r,x,s,e,f,z,y;
it=0;
m=n;
while (m!=0)
{
l=m-1;
while ((l>0)&&(fabs(a[l*n+l-1])>eps*(fabs(a[(l-1)*n+l-1])+fabs(a[l*n+l]))))
{
l=l-1;
}
ii=(m-1)*n+m-1;
jj=(m-1)*n+m-2;
kk=(m-2)*n+m-1;
ll=(m-2)*n+m-2;
if (l==m-1)
{
u[m-1]=a[(m-1)*n+m-1];
v[m-1]=0.0;
m=m-1; it=0;
}
else if (l==m-2)
{
b=-(a[ii]+a[ll]);
c=a[ii]*a[ll]-a[jj]*a[kk];
w=b*b-4.0*c;
y=sqrt(fabs(w));
if (w>0.0)
{
xy=1.0;
if (b<0.0)
{
xy=-1.0;
}
u[m-1]=(-b-xy*y)/2.0;
u[m-2]=c/u[m-1];
v[m-1]=0.0; v[m-2]=0.0;
}
else
{
u[m-1]=-b/2.0;
u[m-2]=u[m-1];
v[m-1]=y/2.0;
v[m-2]=-v[m-1];
}
m=m-2;
it=0;
}
else
{
if (it>=jt)
{
printf("fail\n");
return(-1);
}
it=it+1;
for (j=l+2; j<=m-1; j++)
{
a[j*n+j-2]=0.0;
}
for (j=l+3; j<=m-1; j++)
{
a[j*n+j-3]=0.0;
}
for (k=l; k<=m-2; k++)
{
if (k!=l)
{
p=a[k*n+k-1];
q=a[(k+1)*n+k-1];
r=0.0;
if (k!=m-2)
{
r=a[(k+2)*n+k-1];
}
}
else
{
x=a[ii]+a[ll];
y=a[ll]*a[ii]-a[kk]*a[jj];
ii=l*n+l;
jj=l*n+l+1;
kk=(l+1)*n+l;
ll=(l+1)*n+l+1;
p=a[ii]*(a[ii]-x)+a[jj]*a[kk]+y;
q=a[kk]*(a[ii]+a[ll]-x);
r=a[kk]*a[(l+2)*n+l+1];
}
if ((fabs(p)+fabs(q)+fabs(r))!=0.0)
{
xy=1.0;
if (p<0.0)
{
xy=-1.0;
}
s=xy*sqrt(p*p+q*q+r*r);
if (k!=l)
{
a[k*n+k-1]=-s;
}
e=-q/s;
f=-r/s;
x=-p/s;
y=-x-f*r/(p+s);
g=e*r/(p+s);
z=-x-e*q/(p+s);
for (j=k; j<=m-1; j++)
{
ii=k*n+j;
jj=(k+1)*n+j;
p=x*a[ii]+e*a[jj];
q=e*a[ii]+y*a[jj];
r=f*a[ii]+g*a[jj];
if (k!=m-2)
{
kk=(k+2)*n+j;
p=p+f*a[kk];
q=q+g*a[kk];
r=r+z*a[kk];
a[kk]=r;
}
a[jj]=q;
a[ii]=p;
}
j=k+3;
if (j>=m-1)
{
j=m-1;
}
for (i=l; i<=j; i++)
{
ii=i*n+k;
jj=i*n+k+1;
p=x*a[ii]+e*a[jj];
q=e*a[ii]+y*a[jj];
r=f*a[ii]+g*a[jj];
if (k!=m-2)
{
kk=i*n+k+2;
p=p+f*a[kk];
q=q+g*a[kk];
r=r+z*a[kk];
a[kk]=r;
}
a[jj]=q;
a[ii]=p;
}
}
}
}
}
return(1);
}
//求實對稱矩陣的特徵值及特徵向量的雅格比法
//利用雅格比(Jacobi)方法求實對稱矩陣的全部特徵值及特徵向量
//返回值小於0表示超過迭代jt次仍未達到精度要求
//返回值大於0表示正常返回
//a-長度為n*n的數組，存放實對稱矩陣，返回時對角線存放n個特徵值
//n-矩陣的階數
//u-長度為n*n的數組，返回特徵向量(按列存儲)
//eps-控制精度要求
//jt-整型變數，控制最大迭代次數
int eejcb(double a[],int n,double v[],double eps,int jt)
{
int i,j,p,q,u,w,t,s,l;
double fm,cn,sn,omega,x,y,d;
l=1;
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
v[i*n+i]=1.0;
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
if (i!=j)
{
v[i*n+j]=0.0;
}
}
}
while (1==1)
{
fm=0.0;
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
d=fabs(a[i*n+j]);
if ((i!=j)&&(d>fm))
{
fm=d;
p=i;
q=j;
}
}
}
if (fm<eps)
{
return(1);
}
if (l>jt)
{
return(-1);
}
l=l+1;
u=p*n+q;
w=p*n+p;
t=q*n+p;
s=q*n+q;
x=-a[u];
y=(a[s]-a[w])/2.0;
omega=x/sqrt(x*x+y*y);
if (y<0.0)
{
omega=-omega;
}
sn=1.0+sqrt(1.0-omega*omega);
sn=omega/sqrt(2.0*sn);
cn=sqrt(1.0-sn*sn);
fm=a[w];
a[w]=fm*cn*cn+a[s]*sn*sn+a[u]*omega;
a[s]=fm*sn*sn+a[s]*cn*cn-a[u]*omega;
a[u]=0.0;
a[t]=0.0;
for (j=0; j<=n-1; j++)
{
if ((j!=p)&&(j!=q))
{
u=p*n+j;
w=q*n+j;
fm=a[u];
a[u]=fm*cn+a[w]*sn;
a[w]=-fm*sn+a[w]*cn;
}
}
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
if ((i!=p)&&(i!=q))
{
u=i*n+p;
w=i*n+q;
fm=a[u];
a[u]=fm*cn+a[w]*sn;
a[w]=-fm*sn+a[w]*cn;
}
}
for (i=0; i<=n-1; i++)
{
u=i*n+p;
w=i*n+q;
fm=v[u];
v[u]=fm*cn+v[w]*sn;
v[w]=-fm*sn+v[w]*cn;
}
}
return(1);
}
❸ c語言編寫，計算一矩陣的特徵值，按從大到小排序輸出。
#include<stdio.h>
int main()
{
int a[3][5],i,j,k,temp;
//通過讀取給3×5的數組賦值
for(i=0;i<3;i++)
for(j=0;j<5;j++)
scanf("%d",&a[i][j]);
//一行一行的判斷
for(k=0;k<3;k++)
{
//標准冒泡法
for (j = 0; j < 9; j++)
{
for (i = 0; i < 9 - j; i++)
{
if (a[k][i] < a[k][i + 1])
{
temp = a[k][i];
a[k][i] = a[k][i + 1];
a[k][i + 1] = temp;
}
}
}
for(i=0;i<3;i++)
{
for(j=0;j<5;j++)
printf("%d\t",a[i][j]);
printf("\n");
}
}
❹ 如何用C語言求一般矩陣的特徵值和特徵向量
C語言並沒有封裝這類函數，只能自己實現。MATLAB倒是可以直接求。
自己實現的話可以用雅克比迭代法、高斯-賽戴爾迭代法等演算法
❺ C語言Jacobi法求解實對稱矩陣的全部特徵值和特徵向量
最近也用到呢，網上下的代碼，未經驗證，給你參考一下吧
//雅可比法求實對稱矩陣的特徵值與特徵向量
void Jacobi(int n,float (*a)[7][7],float (*s)[8][8]) //n為矩陣階數,a為輸入矩陣，s為輸出矩陣
{
int i,j,i1,l,iq,iql,ip;
float g,s1,s2,s3,v1,v2,v3,u,st,ct;
for(i=0;i<=n;i++)
{
for(j=0;j<=i;j++)
{
if((i-j)==0)
(*s)[i][j]=1;
else
{
(*s)[i][j]=0.0;
(*s)[j][i]=0.0;
}
}
}
g=0;
for(i=1;i<n;i++)
{
i1=i-1;
for(j=0;j<=i1;j++)
g=g+2*(*a)[i][j]*(*a)[i][j];
}
s1=sqrt(g);
s2=min/(n)*s1;
s3=s1;
do
{
s3=s3/(n);
do
{
l=0;
for(iq=1;iq<n;iq++)
{
iql=iq-1;
for(ip=0;ip<=iql;ip++)
{
if(fabs((*a)[ip][iq])>=s3)
{
l=1;
v1=(*a)[ip][ip];
v2=(*a)[ip][iq];
v3=(*a)[iq][iq];
u=0.5*(v1-v3);
if(u==0)
g=1;
if(fabs(u)>=1e-10)
g=-(u/fabs(u)*l)*v2/sqrt(v2*v2+u*u);
st=g/sqrt(2*(l+sqrt(l-g*g)));
ct=sqrt(1-st*st);
for(i=0;i<n;i++)
{
g=(*a)[i][ip]*ct-(*a)[i][iq]*st;
(*a)[i][iq]=(*a)[i][ip]*st+(*a)[i][iq]*ct;
(*a)[i][ip]=g;
g=(*s)[i][ip]*ct-(*s)[i][iq]*st;
(*s)[i][iq]=(*s)[i][ip]*st+(*s)[i][iq]*ct;
(*s)[i][ip]=g;
}
for(i=0;i<n;i++)
{
(*a)[ip][i]=(*a)[i][ip];
(*a)[iq][i]=(*a)[i][iq];
}
g=2*v2*st*ct;
(*a)[ip][ip]=v1*ct*ct+v3*st*st-g;
(*a)[iq][iq]=v1*st*st+v3*ct*ct+g;
(*a)[ip][iq]=(v1-v3)*st*ct+v2*(ct*ct-st*st);
(*a)[iq][ip]=(*a)[ip][iq];
}
}
}
}while(l==1);
}while(s3>s2);
}