已知矩阵A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9],计算矩阵A的行列式及逆矩阵,应该调用什么函数指令?
A.det(A) inv(A)
B.rank(A) inv(A)
C.det(A) rank(A)
D.eig(A) rank(A)
第1题:
第2题:
请编写程序fun,函数的功能是:实现B=A+Aˊ,即把矩阵A加上A的转置,存放在矩阵B中。计算结果在main函数中输出。
例如,输入下面的矩阵: 其转置矩阵为:
1 2 3 1 4 7
4 5 6 2 5 8
7 8 9 3 6 9
程序输出:
2 6 10
6 10 14
10 14 18
注意:部分源程序在文件PROGl.C中。
请勿改动主函数main和其他函数中的任何内容,仅在函数fun的花括号中填入你编写的若干语句。
第3题:
以下程序是一个函数,功能是求二阶矩阵(m行n列矩阵)的所有靠外侧的各元素值之和。(本程序中二阶矩阵用一维数组来表示。)
例如,矩阵为:
3 0 0 3
2 5 7 3
1 0 4 2
则所有靠外侧的各元素值之和为3+0+0+3+2+3+1+0+4+2=18。
add(int m,int n,int arr[])
{ int i,j,sum=0;
for(i=0;i
for(j=0;j<N;J++)
sum=sum+ (7) ;
for(j=0;j
for(i=1; (8) ;i++)
sum=sum+arr[i*n+j];
return(sum);
}
第4题:
第5题:
第6题:
二维图形变换使用了齐次坐标表示法,其变换矩阵是()。
第7题:
函数determ(S)返回S矩阵的行列式值。
第8题:
已知矩阵A[123;456;789],A(6)()A(1,3)()
第9题:
设3阶矩阵,已知A的伴随矩阵的秩为1,则a=()。
第10题:
第11题:
transpose(S)
determ(S)
colspace(S)
factor(S)
第12题:
第13题:
下列程序的功能是( )。 main() { static int s[3][3]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,),m,n; for(m=0;m<3;m++) { for(n=0;n<=m;n++) printf("%d",s[m][n]);printf("\n'); } }
A.输出3×3矩阵的下三角的元素
B.输出3×3矩阵的上三角的元素
C.输出3×3矩阵的对角线上的元素
D.输出3×3矩阵的元素
第14题:
试题四(15分)
阅读下列说明和C代码,回答问题1至问题3,将解答写在答题纸的对应栏内。
【说明】
某工程计算中要完成多个矩阵相乘(链乘)的计算任务。
两个矩阵相乘要求第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数,计算量主要由进行乘法运算的次数决定。采用标准的矩阵相乘算法,计算Am*n*Bn*p,需要m*n*p次乘法运算。
矩阵相乘满足结合律,多个矩阵相乘,不同的计算顺序会产生不同的计算量。以矩阵A110*100,A2100*5,A35*50三个矩阵相乘为例,若按(A1*A2)*A3计算,则需要进行10*100*5+10*5*50=7500次乘法运算;若按A1*(A2*A3)计算,则需要进行100*5*50+10*100*50=75000次乘法运算。可见不同的计算顺序对计算量有很大的影响。
矩阵链乘问题可描述为:给定n个矩阵<A1,A2,….An>,矩阵Ai的维数为pi-1*Pi,其中i = 1,2,….n。确定一种乘法顺序,使得这n个矩阵相乘时进行乘法的运算次数最少。
由于可能的计算顺序数量非常庞大,对较大的n,用蛮力法确定计算顺序是不实际的。经过对问题进行分析,发现矩阵链乘问题具有最优子结构,即若A1*A2*…*An的一个最优计算顺序从第k个矩阵处断开,即分为A1*A2*….Ak和Ak+1*Ak+2*…*An两个子问题,则该最优解应该包含A1*A2*…*Ak的一个最优计算顺序和Ak+1*Ak+2*…An的一个最优计算顺序。据此构造递归式,
其中,cost[i][j]表示Ai+1*Ai+2*...Aj+1的最优计算的计算代价。最终需要求解cost[0][n-1]。
【C代码】
算法实现采用自底向上的计算过程。首先计算两个矩阵相乘的计算量,然后依次计算3个矩阵、4个矩阵、…、n个矩阵相乘的最小计算量及最优计算顺序。下面是算法的C语言实现。
(1)主要变量说明
n:矩阵数
seq[]:矩阵维数序列
cost[][]:二维数组,长度为n*n,其中元素cost[i][j]表示Ai+1*Ai+2*…Aj+1的最优计算的计算代价
trace[][]:二维数组,长度为n*n,其中元素trace[i][j]表示Ai+1*Ai+2*Aj+1的最优计算对应的划分位置,即k
(2)函数cmm
define N 100
intcost[N][N];
inttrace[N][N];
int cmm(int n,int seq[]){
int tempCost;
int tempTrace;
int i,j,k,p;
int temp;
for( i=0;i<n;i++){ cost[i][i] =0;}
for(p=1;p<n;p++){
for(i=0; (1) ;i++){
(2);
tempCost = -1;
for(k = i;k<j;k++){
temp = (3) ;
if(tempCost==-1||tempCost>temp){
tempCost = temp;
(4) ;
}
}
cost[i][j] = tempCost;
trace[i][j] = tempTrace;
}
}
return cost[0][n-1];
}
【问题1】(8分)
根据以上说明和C代码,填充C代码中的空(1)~(4)。
【问题2】(4分)
根据以上说明和C代码,该问题采用了 (5) 算法设计策略,时间复杂度 (6) 。(用O符号表示)
【问题3】(3分)
考虑实例n=6,各个矩阵的维数:A1为5*10,A2为10*3,A3为3*12,A4为12*5,A5为5*50,A6为50*6,即维数序列为5,10,3,12,5,50,6。则根据上述C代码得到的一个最优计算顺序为 (7) (用加括号方式表示计算顺序),所需要的乘法运算次数为 (8) 。
试题四分析
在解答本题时,需要注意的第一个问题便是矩阵的乘法到底是怎么进行的。
一个n行m列的矩阵可以乘以一个m行p列的矩阵,得到的结果是一个n行p列的矩阵,其中的第i行第j列位置上的数等于前一个矩阵第i行上的m个数与后一个矩阵第j列上的m个数对应相乘后所有m个乘积的和。如:
在本题中,题干部分提到“发现矩阵链乘问题具有最优子结构”,这是利用动态规划法求解最优解问题的典型特征。所以(5)应填动态规划法。
接下来分析(1)-(4)空,这几个空中,最容易回答的是(3)和(4)。(3)空可通过题目给出的递归式分析得到,其中cost数组部分与公式完全一致,而p数组在程序中是seq,所以回答时修正即可,(3)填:cost[i][k]+cost[k+1][j]+seq[i]*seq[k+1]*seq[j+1]。第(4)空的上一句为:tempCost = temp,即保存当前状态最优解,由于在保存最优解时,不仅涉及cost的记录,还涉及其位置k的记录,所以需要在此进行tempTrace=k的操作。
(1)与(2)相对复杂,其中(1)是对i值范围的确定,而(2)是对j的赋值操作(由于后面用到了j,但程序中没有对j的赋值,从而断定该空是对j的赋值)。两者一并起到一个效果,对cost数组操作时的操作范围与顺序。由于在进行矩阵链乘操作时,分析解空间所用到的是cost右上角的三角矩阵,而操作时,是对这个三角矩阵从左至右,呈斜线的访问(如图所示)。所以(1)和(2)分别填i<n-p和j=i+p。
该程序由于涉及3重循环,所以时间复杂度为:O(n3)。通过手动运行程序的方式可知最优解为:
(A1A2)((A3A4)(A5A6))。
总计算次数为2010。
参考答案
【问题1】
(1)i<n-p
(2)j=i+p
(3)cost[i][k]+cost[k+1][j]+seq[i]*seq[k+1]*seq[j+1]
(4)tempTrace=k
【问题2】
(5)动态规划法 (6)O(n3)
【问题3】
(7)(A1A2)((A3A4)(A5A6)) (8)2010
第15题:
第16题:
第17题:
编写函数文件myfunction.m,求任意矩阵的均方根值,且当矩阵aa=[1,2,3;3,4,5]时,完成在MATLAB COMMAND窗口下的调用。
第18题:
求可逆矩阵A的逆矩阵的指令是()
第19题:
MATLAB中用()函数完成矩阵的求逆运算,用()函数求矩阵的行列式。
第20题:
设A为4阶魔术矩阵,分别对A进行如下操作: 求矩阵A的逆; 求矩阵A的行列式; 求矩阵A的秩; 求矩阵A的迹;
第21题:
第22题:
-2
-1
1
2
第23题:
2×2矩阵
3×3矩阵
4×4矩阵
5×5矩阵
第24题: