我正在尝试在 Java 中获取 3x3 矩阵的零空间(内核)。我尝试过使用Efficient Java Matrix Library (不一定是那个,这只是一个例子。我已经尝试过其他人,比如 apache one 并获得了相同的结果)。
这是我的代码:
public static void main(String[] args) {
double[][] data = new double[][] {
{1,2,3},
{1,2,3},
{1,2,3}
};
SimpleMatrix m = new SimpleMatrix(data);
SimpleSVD svd = m.svd();
SimpleMatrix nullSpace = svd.nullSpace();
nullSpace.print();
}
问题是我得到了正交法线并且我想要它的基础
0,964 0,000
-0,148 -0,832
-0,222 0,555
这里是使用Matlab获得的基础:null(M,'r')
-2 -3
1 0
0 1
最佳答案
所以我自己找到了答案。我注意到 MATLAB 脚本可以编辑并打开我想要的脚本,然后用 Java 实现相同的脚本。我会将其发布给所有可能需要它的人,但请记住,该脚本是原始 .m 脚本的制作不太好的副本。
我按照之前的说明使用 Apache Matrix 库,此外还有另外两个东西。
- 我使用this class that I found navigating into apache test files 。
- 我用它this function that a guy made in another java question (只是 rref 函数,但对其进行了一些更改,所以我将在此处添加它以及我的内核函数)
现在是代码(我将大部分代码放在 MatrixFunctions.java 中,主要是为了节省空间):
MatrixFunctions.java
//...Some other stuff
public static double[][] rref(double[][] matrix, List<Integer> pivot) {
double[][] rref = new double[matrix.length][];
for (int i = 0; i < matrix.length; i++)
rref[i] = Arrays.copyOf(matrix[i], matrix[i].length);
int r = 0;
for (int c = 0; c < rref[0].length && r < rref.length; c++) {
int j = r;
for (int i = r + 1; i < rref.length; i++)
if (Math.abs(rref[i][c]) > Math.abs(rref[j][c]))
j = i;
if (Math.abs(rref[j][c]) < 0.00001)
continue;
//Remember where we pivoted
pivot.add(j);
double[] temp = rref[j];
rref[j] = rref[r];
rref[r] = temp;
double s = 1.0 / rref[r][c];
for (j = 0; j < rref[0].length; j++)
rref[r][j] *= s;
for (int i = 0; i < rref.length; i++) {
if (i != r) {
double t = rref[i][c];
for (j = 0; j < rref[0].length; j++)
rref[i][j] -= t * rref[r][j];
}
}
r++;
}
return rref;
}
public static RealMatrix kernel(RealMatrix A) {
int m = A.getRowDimension(), n = A.getColumnDimension();
List<Integer> pivot = new ArrayList<>();
RealMatrix R = MatrixUtils.createRealMatrix(MatrixFunctions.rref(A.getData(), pivot));
int r = pivot.size();
HashMap<Integer, Integer> nopiv = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < n; i++) {
nopiv.put(i, i+1);
}
for (Integer e : pivot) {
if (nopiv.containsValue(e+1))
nopiv.remove(e, e+1);
}
//Remove ones contained inside pivot from nopiv
for (int j = 0; j < r; j++) {
int index = pivot.get(j);
if (nopiv.containsValue(index))
nopiv.remove(index);
}
double[][] Z = new double[n][n-r];
//Add 1(s) in the main diagonal
if (n > r) {
double[][] eye = new double[n-r][n-r];
for (int i = 0; i < eye.length; i++) {
for (int j = 0; j < eye[i].length; j++) {
if (j==i)
eye[i][j] = 1;
else
eye[i][j] = 0;
}
}
//Add eye in Z
Integer[] loc = nopiv.values().toArray(new Integer[nopiv.size()]);
for (int i = 0; i < loc.length; i++) {
int index = loc[i];
for (int j = 0; j < Z[0].length; j++) {
Z[index-1][j] = eye[i][j];
}
}
if (r > 0) {
for (int i = 0; i < r; i++) {
int indexi = pivot.get(i);
for (int j = 0; j < loc.length; j++) {
int indexd = loc[j]-1;
Z[indexi][j] = -R.getEntry(i, indexd);
}
}
}
}
return MatrixUtils.createRealMatrix(Z);
}
//...NnanananananaBATMAN!!
最后是测试它的主要内容:
public static void main(String[] args) {
double[][] matrix = new double[][] {
{1,2,3},
{1,2,3},
{1,2,3}
};
//Calculate
RealMatrix A = MatrixFunctions.kernel(MatrixUtils.createRealMatrix(matrix));
System.out.println(A); // displays C formatted appropriately
}
输出:
Array2DRowRealMatrix{
{-2.0,-3.0},
{1.0,0.0},
{0.0,1.0}
}
这符合我需要的......
我用更多元素测试了这个函数,只是为了确保它工作得很好。但我不能保证它一直都能正常工作,而且肯定不是最有效的方法。
关于java - 用 Java 计算矩阵的零空间基,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/50434827/