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#include "matrix.h"
#include <math.h>
Matrix* initMatrix(int rows,int columns) //初始化一个矩阵
{
Matrix *matrix = NULL;
if (rows>0 && columns>0)
{
matrix = (Matrix*)malloc(sizeof(Matrix));
if (matrix == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
return NULL;
}
matrix->rows = rows;
matrix->columns = columns;
matrix->data = (double*)malloc(sizeof(double)*rows*columns);
if (matrix->data == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
free(matrix); // 释放已分配的matrix结构体内存
return NULL;
}
memset(matrix->data, 0, sizeof(double)*rows*columns);
return matrix;
}
else
return NULL;
}
// 保证array大小与matrix.row*columns一致
void assignMatrix(Matrix *matrix,double *array) //给矩阵赋值
{
if (matrix->data != NULL && array != NULL)
{
memcpy(matrix->data, array, (matrix->rows * matrix->columns) * sizeof(double));
}
}
int capacityMatrix(Matrix *matrix)
{
return matrix->rows * matrix->columns;
}
void freeMatrix(Matrix *matrix)
{
if (matrix != NULL) {
//free(matrix->data); // 释放矩阵的数据存储区
SAFE_FREE(matrix->data); // 安全释放矩阵的数据存储区
free(matrix); // 释放矩阵结构体本身
printf("ptr released successfully\n");
}
}
void copyMatrix(Matrix *matrix_A, Matrix *matrix_B)
{
if (matrix_B == NULL || matrix_A == NULL) return;
matrix_B->rows = matrix_A->rows;
matrix_B->columns = matrix_A->columns;
if (matrix_B->data != NULL) {
SAFE_FREE(matrix_B->data); // 释放旧的内存
}
matrix_B->data = (double*)malloc(capacityMatrix(matrix_A) * sizeof(double));
if (matrix_B->data == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
return;
}
memcpy(matrix_B->data, matrix_A->data, capacityMatrix(matrix_A) * sizeof(double));
}
//切片索引向量A[left:right] [left-1, right)
/*
Matrix* indexVector(Matrix *vector_A, int left, int right){
Matrix* vector_slice = NULL;
if (vector_slice == NULL || vector_A == NULL) return;
fprintf(stderr, "Memory allocation failed or the vector is Null\n");
vector_slice = initMatrix();
}
*/
void printMatrix(Matrix *matrix)
{
int i =0;
int j =0;
for (i=0; i<matrix->rows; i++)
{
for(j=0; j<matrix->columns; j++){
printf("%lf\t", matrix->data[i * matrix->columns + j]);
}
//if (i != matrix->rows -1)
printf("\n");
}
}
//创建对角矩阵
Matrix* diagMatrix(double* diag_elements, int n) {
// 创建一个 n x n 的矩阵,所有元素初始化为零
int i = 0;
Matrix* result = initMatrix(n, n); // 使用 initMatrix 初始化矩阵
if (result == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
return NULL;
}
// 将 diag_elements 中的元素设置到结果矩阵的对角线
for (i = 0; i < n; i++) {
result->data[i * n + i] = diag_elements[i]; // 设置对角线元素
}
return result;
}
//加法
Matrix* addMatrix(Matrix *matrix_A,Matrix *matrix_B)
{
int i =0;
int j =0;
Matrix *matrix_C = NULL;
if (matrix_A->rows == matrix_B->rows && matrix_A->columns == matrix_B->columns)
{
matrix_C = initMatrix(matrix_A->rows,matrix_A->columns);
if (matrix_C == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed for matrix_C\n");
return NULL;
}
for (i=0;i<matrix_A->rows;i++)
{
for (j=0;j<matrix_A->columns;j++)
{
matrix_C->data[i*matrix_C->columns + j] = \
matrix_A->data[i*matrix_A->columns + j] + matrix_B->data[i*matrix_B->columns + j];
}
}
return matrix_C;
}
else
{
printf("矩阵形状不一致..\n");
return NULL;
}
}
//减法
Matrix* subMatrix(Matrix *matrix_A,Matrix *matrix_B)
{
int i =0;
int j =0;
Matrix *matrix_C = NULL;
if (matrix_A->rows == matrix_B->rows && matrix_A->columns == matrix_B->columns)
{
matrix_C = initMatrix(matrix_A->rows,matrix_A->columns);
if (matrix_C == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
for (i=0;i<matrix_A->rows;i++)
{
for (j=0;j<matrix_A->columns;j++)
{
matrix_C->data[i*matrix_C->columns + j] = \
matrix_A->data[i*matrix_A->columns + j] - matrix_B->data[i*matrix_B->columns + j];
}
}
return matrix_C;
}
else
{
printf("矩阵形状不一致..\n");
return NULL;
}
}
//矩阵乘法
Matrix* mulMatrix(Matrix *matrix_A,Matrix *matrix_B)
{
int i =0;
int j =0;
int k =0;
double sum = 0.0;
Matrix *matrix_C = NULL;
if (matrix_A->columns == matrix_B->rows) //列==行
{
matrix_C = initMatrix(matrix_A->rows, matrix_B->columns);
if (matrix_C == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
for (i=0; i<matrix_A->rows; i++)
{
for (j=0; j<matrix_B->columns; j++)
{
sum = 0.0;
for (k=0; k<matrix_A->columns; k++)
{
sum += matrix_A->data[i * matrix_A->columns + k] * matrix_B->data[k * matrix_B->rows + j];
}
matrix_C->data[i*matrix_C->columns + j] = sum;
}
}
return matrix_C;
}
else
{
printf("不可相乘\n");
return NULL;
}
}
// Element-wise product
Matrix* dotProductMatrix(Matrix *matrix_A, Matrix *matrix_B) {
int i = 0;
int j = 0;
Matrix *matrix_C = NULL;
// 检查矩阵A和矩阵B的形状是否一致
if (matrix_A->rows != matrix_B->rows || matrix_A->columns != matrix_B->columns) {
printf("矩阵A和矩阵B的形状不一致,无法进行点积运算\n");
return NULL;
}
// 初始化结果矩阵C,行数和列数与A、B相同
matrix_C = initMatrix(matrix_A->rows, matrix_A->columns);
if (matrix_C == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
return NULL;
}
// 执行元素级别的乘法(Hadamard积)
for (i = 0; i < matrix_A->rows; i++) {
for (j = 0; j < matrix_A->columns; j++) {
matrix_C->data[i * matrix_C->columns + j] =
matrix_A->data[i * matrix_A->columns + j] * matrix_B->data[i * matrix_B->columns + j];
}
}
return matrix_C;
}
//提取子矩阵
Matrix* getsubMatrix(Matrix *matrix, int row, int col) {
int i = 0;
int j = 0;
int minorRow = 0, minorCol = 0;
Matrix *minor = NULL;
// 参数检查
if (!matrix || matrix->rows <= 1 || matrix->columns <= 1) {
fprintf(stderr, "Error: Invalid matrix or matrix dimensions are too small.\n");
return NULL;
}
if (row < 0 || row >= matrix->rows || col < 0 || col >= matrix->columns) {
fprintf(stderr, "Error: Row or column index out of bounds.\n");
return NULL;
}
// 创建新的子矩阵
minor = initMatrix(matrix->rows - 1, matrix->columns - 1);
if (!minor) {
fprintf(stderr, "Error: Memory allocation failed for minor matrix.\n");
return NULL;
}
for (i = 0; i < matrix->rows; i++) {
for (j = 0; j < matrix->columns; j++) {
if (i != row && j != col) {
// 复制非指定行和列的元素
minor->data[minorRow * minor->columns + minorCol] = matrix->data[i * matrix->columns + j];
minorCol++;
// 如果一行填满,重置列索引并进入下一行
if (minorCol == minor->columns) {
minorCol = 0;
minorRow++;
}
}
}
}
return minor;
}
// 计算矩阵行列式
double detMatrix(Matrix *matrix) {
double det = 0.0;
int col = 0;
double minorDet = 0.0;
double cofactor = 0.0;
// 参数检查
if (!matrix) {
fprintf(stderr, "Error: Null matrix passed to Determinant.\n");
return 0.0;
}
if (matrix->rows != matrix->columns) {
fprintf(stderr, "Error: Non-square matrix has no determinant.\n");
return 0.0;
}
if (matrix->rows == 0) {
fprintf(stderr, "Error: The matrix has no element.\n");
return 0.0; // 空矩阵
}
// 基本情况:1x1 矩阵
if (matrix->rows == 1) {
return matrix->data[0];
}
// 基本情况:2x2 矩阵
if (matrix->rows == 2) {
return matrix->data[0] * matrix->data[3] - matrix->data[1] * matrix->data[2];
}
// 通用情况:递归计算
for (col = 0; col < matrix->columns; col++) {
// 获取子矩阵
Matrix *minor = getsubMatrix(matrix, 0, col);
if (!minor) {
fprintf(stderr, "Error: Failed to compute minor matrix.\n");
return 0.0;
}
// 递归计算子矩阵的行列式
minorDet = detMatrix(minor);
freeMatrix(minor);
// 使用拉普拉斯展开公式
cofactor = matrix->data[col]; // 主元素
if (col % 2 != 0) {
cofactor = -cofactor; // 交替符号
}
det += cofactor * minorDet;
}
return det;
}
//矩阵转置
void transMatrix(Matrix *matrix) //方阵
{
int i =0;
int j =0;
if (matrix->rows == matrix->columns)
{
Matrix *matrixTemp = initMatrix(matrix->rows,matrix->columns); //创建一个临时矩阵
if (matrixTemp == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return;
}
copyMatrix(matrix,matrixTemp);
for (i = 0; i < matrix->rows; i++)
{
for (j = 0; j < matrix->columns; j++)
{
matrix->data[i * matrix->columns + j] = matrixTemp->data[j * matrix->columns + i];
}
}
// 释放临时矩阵的内存
freeMatrix(matrixTemp);
}
else
{
printf("转置的矩阵必须为方阵\n");
}
}
//矩阵转置 非方阵
Matrix* transMatrix2(Matrix *matrix) // 非方阵的转置
{
int i =0;
int j =0;
Matrix *matrix_T = NULL;
if (matrix->rows == matrix->columns){
transMatrix(matrix);
return matrix;
}
if (matrix->rows != matrix->columns)
{
// 创建一个新的Matrix结构体来存储转置后的矩阵
matrix_T = initMatrix(matrix->columns, matrix->rows);
if (matrix_T == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
for (int i = 0; i < matrix->columns; i++)
{
for (int j = 0; j < matrix->rows; j++)
{
matrix_T->data[i * matrix_T->columns + j] = matrix->data[j * matrix->columns + i];
}
}
return matrix_T;
}
else
{
printf("输入的矩阵是方阵,不需要转置\n");
return NULL;
}
}
// 2-3阶矩阵是否可逆
bool isInvertible(Matrix *matrix) {
double det = 0.0;
if (matrix->rows != matrix->columns) {
return 0; // 非方阵不可逆
}
// 2x2矩阵的行列式
if (matrix->rows == 2) {
det = matrix->data[0] * matrix->data[3] - matrix->data[1] * matrix->data[2];
return fabs(det) > 1e-9; // 检查行列式是否接近于0
}
// 3x3矩阵的行列式
if (matrix->rows == 3) {
det = matrix->data[0] * (matrix->data[4] * matrix->data[8] - matrix->data[5] * matrix->data[7]) -
matrix->data[1] * (matrix->data[3] * matrix->data[8] - matrix->data[5] * matrix->data[6]) +
matrix->data[2] * (matrix->data[3] * matrix->data[7] - matrix->data[4] * matrix->data[6]);
return fabs(det) > 1e-9;
}
// 对于更大的矩阵,我们需要更复杂的算法
return false; // 目前只支持2x2和3x3矩阵
}
// 判断n阶矩阵是否可逆的函数
bool isInvertiblenx_n(Matrix *matrix) {
double det = 0.0;
if (matrix == NULL || matrix->rows != matrix->columns) {
// 非方阵或空矩阵直接返回不可逆
fprintf(stderr, "Memory allocation failed or matrix is non-square\n");
return false;
}
det = detMatrix(matrix);
// 如果行列式为0,矩阵不可逆;否则,矩阵可逆
return !FLOAT_EQUAL(det, 0.0);
}
// 矩阵的逆 2-3阶
Matrix* invMatrix(Matrix *matrix) {
Matrix *inverse = NULL;
double det = 0.1; //保证除法安全
double inv_det = 0.0;
if (!isInvertible(matrix)) {
return NULL;
}
inverse = initMatrix(matrix->rows, matrix->columns);
if (inverse == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
// 2x2矩阵的逆
if (matrix->rows == 2) {
det = matrix->data[0] * matrix->data[3] - matrix->data[1] * matrix->data[2];
if (det == 0) {
return NULL; // 防止除以零
}
inverse->data[0] = matrix->data[3] / det;
inverse->data[1] = -matrix->data[1] / det;
inverse->data[2] = -matrix->data[2] / det;
inverse->data[3] = matrix->data[0] / det;
}
// 3x3矩阵的逆
if (matrix->rows == 3) {
det = matrix->data[0] * (matrix->data[4] * matrix->data[8] - matrix->data[5] * matrix->data[7]) -
matrix->data[1] * (matrix->data[3] * matrix->data[8] - matrix->data[5] * matrix->data[6]) +
matrix->data[2] * (matrix->data[3] * matrix->data[7] - matrix->data[4] * matrix->data[6]);
if (det == 0) {
return NULL; // 防止除以零
}
inv_det = 1 / det;
inverse->data[0] = (matrix->data[4] * matrix->data[8] - matrix->data[5] * matrix->data[7]) * inv_det;
inverse->data[1] = -(matrix->data[1] * matrix->data[8] - matrix->data[2] * matrix->data[7]) * inv_det;
inverse->data[2] = (matrix->data[1] * matrix->data[5] - matrix->data[2] * matrix->data[4]) * inv_det;
inverse->data[3] = -(matrix->data[3] * matrix->data[8] - matrix->data[5] * matrix->data[6]) * inv_det;
inverse->data[4] = (matrix->data[0] * matrix->data[8] - matrix->data[2] * matrix->data[6]) * inv_det;
inverse->data[5] = -(matrix->data[0] * matrix->data[5] - matrix->data[3] * matrix->data[2]) * inv_det;
inverse->data[6] = (matrix->data[3] * matrix->data[7] - matrix->data[4] * matrix->data[6]) * inv_det;
inverse->data[7] = -(matrix->data[0] * matrix->data[7] - matrix->data[1] * matrix->data[6]) * inv_det;
inverse->data[8] = (matrix->data[0] * matrix->data[4] - matrix->data[1] * matrix->data[3]) * inv_det;
}
return inverse;
}
// 安全的高斯消元法求矩阵逆 n阶矩阵
Matrix* safeMatrixInv(Matrix *matrix, int n) {
int i, j, k, principal;
double* aug = NULL; // 增广矩阵
double max = 0.0;
double tmp = 0.0;
double factor = 0.0;
double diag_factor = 0.0;
Matrix* inverse = NULL;
if (matrix == NULL || n <= 0) {
fprintf(stderr, "Invalid input matrix.\n");
return NULL;
}
aug = (double*)malloc(sizeof(double) * n * n * 2); // 增广矩阵
if (aug == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed for augmented matrix.\n");
return NULL;
}
// 初始化增广矩阵
for (i = 0; i < n; i++) {
for (j = 0; j < n; j++) {
aug[i * 2 * n + j] = matrix->data[i * n + j]; // 原矩阵部分
aug[i * 2 * n + (j + n)] = (i == j) ? 1.0 : 0.0; // 单位矩阵部分
}
}
// 高斯消元
for (j = 0; j < n; j++) {
// 选主元
principal = j;
max = fabs(aug[principal * 2 * n + j]);
for (i = j + 1; i < n; i++) {
if (fabs(aug[i * 2 * n + j]) > max) {
principal = i;
max = fabs(aug[i * 2 * n + j]);
}
}
// 检查主元是否为0
if (fabs(max) < 1e-9) {
fprintf(stderr, "Matrix is singular or nearly singular.\n");
SAFE_FREE(aug);
return NULL;
}
// 交换行
if (j != principal) {
for (k = 0; k < 2 * n; k++) {
tmp = aug[j * 2 * n + k];
aug[j * 2 * n + k] = aug[principal * 2 * n + k];
aug[principal * 2 * n + k] = tmp;
}
}
// 化为行阶梯形式
for (i = 0; i < n; i++) {
if (i != j) {
factor = aug[i * 2 * n + j] / aug[j * 2 * n + j];
for (k = 0; k < 2 * n; k++) {
aug[i * 2 * n + k] -= factor * aug[j * 2 * n + k];
}
}
}
// 主对角线化为1
diag_factor = aug[j * 2 * n + j];
for (k = 0; k < 2 * n; k++) {
aug[j * 2 * n + k] /= diag_factor;
}
}
// 提取逆矩阵
inverse = initMatrix(n, n);
if (inverse == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed for inverse matrix.\n");
SAFE_FREE(aug);
return NULL;
}
for (i = 0; i < n; i++) {
for (j = 0; j < n; j++) {
inverse->data[i * n + j] = aug[i * 2 * n + (j + n)];
}
}
SAFE_FREE(aug); // 释放增广矩阵
return inverse;
}
//矩阵除法 右除 2-3阶
Matrix* rightDivMatrix(Matrix *matrix_A, Matrix *matrix_B) {
Matrix *inverse_B = NULL;
Matrix *result = NULL;
// 检查 B 是否是方阵
if (matrix_B->rows != matrix_B->columns) {
printf("矩阵 B 必须是方阵\n");
return NULL;
}
// 检查 A 是否可逆
if (!isInvertible(matrix_A)) {
printf("矩阵 A 不可逆\n");
return NULL;
}
// 计算 B 的逆矩阵
inverse_B = invMatrix(matrix_B);
if (inverse_B == NULL) {
printf("计算矩阵 B 的逆矩阵失败\n");
return NULL;
}
// 计算 A * B^-1 来得到结果 X
result = mulMatrix(matrix_A, inverse_B);
if (result == NULL) {
printf("矩阵乘法失败\n");
freeMatrix(inverse_B);
return NULL;
}
// 释放中间结果的内存
freeMatrix(inverse_B);
return result;
}
//矩阵除法 左除 2-3阶
Matrix* leftDivMatrix(Matrix *matrix_A, Matrix *matrix_B) {
Matrix *inverse_A = NULL;
Matrix *result = NULL;
// 检查 A 是否是方阵
if (matrix_A->rows != matrix_A->columns) {
printf("矩阵 A 必须是方阵\n");
return NULL;
}
// 检查 A 是否可逆
if (!isInvertible(matrix_A)) {
printf("矩阵 A 不可逆\n");
return NULL;
}
// 计算 A 的逆矩阵
inverse_A = invMatrix(matrix_A);
if (inverse_A == NULL) {
printf("计算矩阵 A 的逆矩阵失败\n");
return NULL;
}
// 计算 A^-1 * B 来得到结果 X
result = mulMatrix(inverse_A, matrix_B);
if (result == NULL) {
printf("矩阵乘法失败\n");
freeMatrix(inverse_A);
return NULL;
}
// 释放中间结果的内存
freeMatrix(inverse_A);
return result;
}
// n阶矩阵左除 无方阵限制
Matrix* leftDivMatrix_n(Matrix *matrix_A,Matrix *matrix_B){
Matrix *inverse_A = NULL;
Matrix *result = NULL;
// 检查 A 是否是方阵
if (matrix_A->rows != matrix_A->columns) {
printf("矩阵 A 必须是方阵\n");
return NULL;
}
// 检查 A 是否可逆
if (!isInvertiblenx_n(matrix_A)) {
printf("矩阵 A 不可逆\n");
return NULL;
}
// 计算 A 的逆矩阵
inverse_A = safeMatrixInv(matrix_A, matrix_A->rows);
if (inverse_A == NULL) {
printf("计算矩阵 A 的逆矩阵失败\n");
return NULL;
}
// 计算 A^-1 * B 来得到结果 X
result = mulMatrix(inverse_A, matrix_B);
if (result == NULL) {
printf("矩阵乘法失败\n");
freeMatrix(inverse_A);
return NULL;
}
// 释放中间结果的内存
freeMatrix(inverse_A);
return result;
}
// n阶矩阵右除 无方阵限制
Matrix* rightDivMatrix_n(Matrix *matrix_A,Matrix *matrix_B){
Matrix *inverse_B = NULL;
Matrix *result = NULL;
// 检查 B 是否是方阵
if (matrix_B->rows != matrix_B->columns) {
printf("矩阵 B 必须是方阵\n");
return NULL;
}
// 检查 B 是否可逆
if (!isInvertiblenx_n(matrix_B)) {
printf("矩阵 B 不可逆\n");
return NULL;
}
// 计算 B 的逆矩阵
inverse_B = safeMatrixInv(matrix_B, matrix_B->rows);
if (inverse_B == NULL) {
printf("计算矩阵 B 的逆矩阵失败\n");
return NULL;
}
// 计算 A * B^-1 来得到结果 X
result = mulMatrix(matrix_A, inverse_B);
if (result == NULL) {
printf("矩阵乘法失败\n");
freeMatrix(inverse_B);
return NULL;
}
// 释放中间结果的内存
freeMatrix(inverse_B);
return result;
}
// 向量叉积
Matrix* crossProduct(Matrix *vector_A, Matrix *vector_B) {
Matrix *result = NULL;
// 假设vector_A和vector_B是3x1的矩阵
if (vector_A->rows != 3 || vector_A->columns != 1 || vector_B->rows != 3 || vector_B->columns != 1) {
printf("Only 3D vectors are supported for cross product.\n");
return NULL;
}
result = initMatrix(3, 1);
if (result == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
// 计算叉乘的每个分量
result->data[0] = vector_A->data[1] * vector_B->data[2] - vector_A->data[2] * vector_B->data[1]; // x
result->data[1] = vector_A->data[2] * vector_B->data[0] - vector_A->data[0] * vector_B->data[2]; // y
result->data[2] = vector_A->data[0] * vector_B->data[1] - vector_A->data[1] * vector_B->data[0]; // z
return result;
}
// 矩阵叉乘 A和B必须至少具有一个长度为 3 的维度。
Matrix* crossMatrix(Matrix *matrix_A, Matrix *matrix_B) {
Matrix *result = NULL;
int i = 0;
Matrix vec_A;
Matrix vec_B;
Matrix *cross = NULL;
// 检查矩阵是否满足叉乘要求:3xN 或 Nx3
if (matrix_A->columns == 3 && matrix_B->columns == 3) {
// 3x3矩阵叉乘
if (matrix_A->rows != matrix_B->rows) {
printf("矩阵的行数不匹配,无法进行叉乘\n");
return NULL;
}
result = initMatrix(matrix_A->rows, 3);
if (result == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
// 对每一行进行向量叉乘
for (i = 0; i < matrix_A->rows; i++) {
//Matrix vec_A = {3, 1, &matrix_A->data[i * 3]};
//Matrix vec_B = {3, 1, &matrix_B->data[i * 3]};
vec_A.rows = 3;
vec_A.columns = 1;
vec_A.data = &matrix_A->data[i * 3];
vec_B.rows = 3;
vec_B.columns = 1;
vec_B.data = &matrix_B->data[i * 3];
cross = crossProduct(&vec_A, &vec_B);
if (cross == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
freeMatrix(result);
return NULL;
}
memcpy(&result->data[i * 3], cross->data, 3 * sizeof(double));
freeMatrix(cross);
}
return result;
} else if (matrix_A->columns == 1 && matrix_B->columns == 1) {
// 向量叉乘 (3x1 矩阵)
if (matrix_A->rows != 3 || matrix_B->rows != 3) {
printf("只能对3D列向量进行叉乘。\n");
return NULL;
}
return crossProduct(matrix_A, matrix_B);
} else {
printf("不支持的矩阵形状。\n");
return NULL;
}
}
// 计算向量的一范数
Matrix* normVector1(Matrix *vector) {
Matrix *norm = NULL;
int i = 0;
double sum = 0.0;
if (vector->columns != 1) {
return NULL; // 仅支持行向量(一列)
}
norm = initMatrix(1, 1); // 一范数结果为标量
if (!norm) {
return NULL;
}
for (i = 0; i < vector->rows; i++) {
sum += fabs(vector->data[i]);
}
norm->data[0] = sum;
return norm;
}
// 计算向量的二范数
Matrix* normVector2(Matrix *vector) {
Matrix *norm = NULL;
int i = 0;
double sum = 0.0;
if (vector->columns != 1) {
return NULL; // 仅支持行向量(一列)
}
norm = initMatrix(1, 1); // 二范数结果为标量
if (!norm) {
return NULL;
}
for (i = 0; i < vector->rows; i++) {
sum += vector->data[i] * vector->data[i];
}
norm->data[0] = sqrt(sum);
return norm;
}
//绕x轴旋转矩阵
Matrix* rotationMatrix_x (double element){
Matrix* result = initMatrix(3, 3);
if (result == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
// 将 elements 中的元素设置到结果矩阵的对角线
result->data[0] = 1;
result->data[1] = 0;
result->data[2] = 0;
result->data[3] = 0;
result->data[4] = cos(element);
result->data[5] = sin(element);
result->data[6] = 0;
result->data[7] = -sin(element);
result->data[8] = cos(element);
return result;
}
//绕y轴旋转矩阵
Matrix* rotationMatrix_y (double element){
Matrix* result = initMatrix(3, 3);
if (result == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
// 将 elements 中的元素设置到结果矩阵的对角线
result->data[0] = cos(element);
result->data[1] = 0;
result->data[2] = -sin(element);
result->data[3] = 0;
result->data[4] = 1;
result->data[5] = 0;
result->data[6] = sin(element);
result->data[7] = 0;
result->data[8] = cos(element);
return result;
}
//绕z轴旋转矩阵
Matrix* rotationMatrix_z (double element){
Matrix* result = initMatrix(3, 3);
if (result == NULL) {
fprintf(stderr, "Memory allocation failed!\n");
return NULL;
}
// 将 elements 中的元素设置到结果矩阵的对角线
result->data[0] = cos(element);
result->data[1] = sin(element);
result->data[2] = 0;
result->data[3] = -sin(element);
result->data[4] = cos(element);
result->data[5] = 0;
result->data[6] = 0;
result->data[7] = 0;
result->data[8] = 1;
return result;
}