/*我所设计的矩阵类包含以下功能:（不只是加法功能和转置功能）
* 1.三种普通构造方法以及一种复制构造方法
* 2.矩阵的加法、减法、数乘、求负以及矩阵乘法的运算
* 3.矩阵的转置
* 4.矩阵的三种判断：矩阵是否同型、矩阵是否相等以及矩阵是否为方阵
* 5.计算矩阵的迹、矩阵中所有元素的和以及矩阵的乘方
* 6.获取矩阵的行数和列数
* 7.输出矩阵相关的所有信息
* 8.获取行列数确定的单位矩阵的静态方法
*/
public class Basematrix
{
private double[][] matrix;//用二维数组存储矩阵，数据成员声明为私有保证封装性和安全性
private int column,row;//分别声明矩阵的行数和列数
//声明了三种普通构造方法和一种复制构造方法
public Basematrix() {}//默认构造方法，只是为了方便创建一个矩阵对象
public Basematrix(int column,int row)//以行数和列数为参数的构造方法，确定矩阵的类型但是还不填充元素
{
this.column=column;
this.row=row;
this.matrix=new double[column][row];//此处容易出错，尽管只给出行数和列数，但是也应该对作为引用类型的数据成员matrix进行创建
}
public Basematrix(double [][]matrix)//以一个二维数组作为参数的构造方法，由二维数组的相关性质便可以确定矩阵的行数和列数
{
this.column=matrix.length;
this.row=matrix[0].length;
this.matrix=new double[column][row];
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
this.matrix[i][j]=matrix[i][j];
}
}
public Basematrix(Basematrix Matrix)//复制构造函数
{
this.column=Matrix.column;
this.row=Matrix.row;
this.matrix=new double[column][row];//不直接使用this.matrix=Matrix.matrix是为了实现深复制
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
this.matrix[i][j]=matrix[i][j];
}
}
//声明了矩阵的加法、减法、数乘和乘法运算
public Basematrix add(Basematrix Matrix)//矩阵的加法运算
{
Basematrix temp=new Basematrix(column,row);//两个矩阵是同型矩阵时，对应位置的元素相加
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
{
temp.matrix[i][j]=this.matrix[i][j]+Matrix.matrix[i][j];
}
}
return temp;
}
public Basematrix substract(Basematrix Matrix)//矩阵的减法运算，与加法运算类似
{
if(!this.SameKind(Matrix))
{
System.out.println("You can't substract two kinds of matrix");
return (new Basematrix(1,1));
}
Basematrix temp=new Basematrix(column,row);
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
temp.matrix[i][j]=this.matrix[i][j]-Matrix.matrix[i][j];
}
return temp;
}
public Basematrix multiple(double n)//矩阵的数乘运算，每个元素分别数乘即可
{
Basematrix temp=new Basematrix(this.matrix);
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
temp.matrix[i][j]*=n;
}
return temp;
}
public Basematrix multiple(Basematrix Matrix)//矩阵的乘法运算，是矩阵运算中较为复杂的运算，使用了方法重载
{
if(this.row!=Matrix.column)//判断两个矩阵是否能进行乘法运算
{
System.out.println("You can't mutiple these two kinds of matrixs");
return (new Basematrix(1,1));
}
Basematrix temp=new Basematrix(this.column,Matrix.row);//能进行乘法运算时，执行下列语句
for(int i=0;i<temp.column;i++)
{
for(int j=0;j<temp.row;j++)
{
double sum=0;
for(int k=0;k<this.row;k++)
sum+=(this.matrix[i][k]*Matrix.matrix[k][j]);
temp.matrix[i][j]=sum;//通过上述算法计算每一个元素的值
}
}
return temp;
}
//声明了求负矩阵的方法
public Basematrix negative()
{
Basematrix temp=new Basematrix(this.matrix);
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
temp.matrix[i][j]=-this.matrix[i][j];
}
return temp;
}
//声明了矩阵的转置方法
public Basematrix reverse()
{
Basematrix temp=new Basematrix(row,column);//新建一个行数与列数与原矩阵相反的矩阵
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
temp.matrix[j][i]=this.matrix[i][j];//填充新矩阵中的元素
}
return temp;
}
//声明了判断矩阵同型、矩阵相等和是否为方阵的方法，返回值均为boolean类型
public boolean SameKind(Basematrix Matrix)//判断两个矩阵是否同型
{
if(this.column==Matrix.column&&this.row==Matrix.row)
return true;
else
return false;
}
public boolean equal(Basematrix Matrix)//判断两个矩阵是否相等
{
if(!this.SameKind(Matrix))//矩阵相等的前提条件是两个矩阵同型
return false;
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
if(this.matrix[i][j]!=Matrix.matrix[i][j])
return false;
}
return true;
}
public boolean phalanx()//判断矩阵是否为方阵
{
if(column==row)
return true;
else
return false;
}
//声明了计算矩阵的迹和所有元素之和的方法
public double trail()//计算矩阵的迹
{
if(!phalanx())//矩阵有迹的前提是矩阵是一个方阵
{
System.out.println("Not a phalanx!");
return 0;
}
else//对角线上的元素相加
{
double Trail=0;
for(int i=0;i<column;i++)
Trail+=this.matrix[i][i];
return Trail;
}
}
public double sum()//计算矩阵中所有元素的和
{
double Sum=0;
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
Sum+=this.matrix[i][j];
}
return Sum;
}
public Basematrix pow(int n)//计算矩阵的乘方
{
if(!this.phalanx())//首先判断矩阵是否是方阵
{
System.out.println("You can't calculate the pow of a non-phalanx!");
return (new Basematrix(1,1));
}
Basematrix temp=Basematrix.unit(this.column);
for(int i=1;i<=n;i++)//通过循环方式多次矩阵相乘的方法来计算乘方
temp=temp.multiple(this);
return temp;
}
//获取行列数确定的单位矩阵的方法，由于该方法不属于类中的某一个对象，因此设置为静态方法
public static Basematrix unit(int n)
{
Basematrix unit=new Basematrix(n,n);
for(int i=0;i<unit.column;i++)
unit.matrix[i][i]=1;
return unit;
}
//声明了矩阵的两个对外公有接口，分别获取行数和列数
public int getColumn() {return column;}
public int getRow() {return row;}
//声明了获取矩阵所有信息并输出的方法
public void show()
{
//首先输出行数和列数
System.out.println("This is a matrix with "+column+" columns and "+row+" rows.");
System.out.println("The elements of the matrix:");
for(int i=0;i<column;i++)
{
for(int j=0;j<row;j++)
System.out.printf("%5.2f", matrix[i][j]);//以格式化方法输出矩阵中每一个元素的值
System.out.println("");
}
}
}
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