利用稀疏矩阵的程序.docx
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利用稀疏矩阵的程序
#defineR1
#defineG2
#defineVS3
#defineCS4
#defineVCCS5
#defineVCVS6
#defineCCCS7
#defineCCVS8
#defineOPAMP9
typedefstructtagBranch{
intnumber;//支路号
chartype;//类型号
intnfrom;//始节点
intnto;//终节点
floatvalue;//参数值
intncfrom;//控制始节点/控制终节点;G/R支路的“设置为电压定义支路”标记
intncto;//控制终节点;G/R支路的“控制用电压定义支路”标记
}BRANCH;
BRANCHBranch0;*BRANCH;
Branch=newBRANCH[BranchNumber+1];
intBranchNumber;
intNodeNumber;
intvBranchNumber;
intNN;
doubleval[NN];
introw[NN];
intcol[NN];
intup[NN];
intdown[NN];
intleft[NN];
intright[NN];
intrp[NN];
intcp[NN];
intdel[NN];
intnza;
intn;
typedefstructtagLINKED_LIST{
intnza;//非零元素个数
intn;//矩阵阶数
int*row;//元素行号
int*col;//元素列号
int*up;//元素的上邻元素号
int*down;//元素的下邻元素号
int*left;//元素的左邻元素号
int*right;//元素的右邻元素号
int*rp;//行链指针
int*cp;//列链指针
char*del;//元素删除标志;1=删除
}LINKED_LIST;
typedefstructtagTRIANGULAR_TABLE{
intnza;//非零元素个数
intn;//矩阵阶数
double*val;//矩阵及右端向量/中间解向量元素值
int*roco;//对角元素行列号,U元素列号,L元素行号
int*urp;//U阵行指针
int*lcp;//L阵列指针
intlun;//由符号LU分解确定的需修正的元素个数
intfen;//由符号前消确定的需修正的向量元素个数
int*lup;//由符号LU分解确定的需修正的元素号
int*fep;//前消需修正的元素号
}TRIANGULAR_TABLE;
typedefstructtagTRIANGULAR_TABLE_C{
intnza;
intn;
intlun;
intfen;
double*vre;
double*vim;
int*roco;
int*urp;
int*lcp;
int*lup;
int*fep;
}tagTRIANGULAR_TABLE_C;
#include"XISHU.h"
//创建双重链接表
voidnew_list(intrank_max,intnonzero,LINKED_LIST*list)
{
row=newint[nonzero];
col=newint[nonzero];
up=newint[nonzero];
down=newint[nonzero];
left=newint[nonzero];
right=newint[nonzero];
rp=newint[rank_max];
cp=newint[rank_max];
del=newint[nonzero];
nza=0;//创建时尚无元素
inti;
for(i=0;i rp[i]=0; cp[i]=0; } for(i=0;i row[i]=0; col[i]=0; up[i]=0; down[i]=0; left[i]=0; right[i]=0; del[i]=0; } } //----------------------------------------------------------------- charinsert_row(intnza,intx,inty,LINKED_LIST*list) { intk,kl,z; k=(*list).rp[x]; if(k==0){//第x行还未有非零元素,a[x][y]为第一个元素 (*list)->rp[x]=nza; (*list)->left[nza]=0; (*list)->right[nza]=0; return(0); }//成功插入 for(;;){//搜索第x行非零元素 z=(*list).col[k];//a[x][y]为非零元素 if(y kl=(*list).left[k]; if(kl==0){//k为原行首,nza在其左,为新行首 (*list)->left[nza]=0; (*list)->right[nza]=k; (*list)->left[k]=nza; (*list)->rp[x]=nza; } else{//nza在kl和k之间 (*list)->left[nza]=kl; (*list)->right[nza]=k; (*list)->left[k]=nza; (*list)->right[k]=nza; } return(0); } elseif(y>z){//nza在k右 kl=(*list).right[k]; if(kl==0){//k为原行尾,nza在其中,为新行尾 (*list)->right[nza]=0; (*list)->right[k]=nza; (*list)->left[nza]=k; return(0); } k=kl;//右边还有非零元素,继续向右搜索 continue; } else{//y=z,a[x][y]已存在 return (1);//已有,未插入 } } } //---------------------------------------------------------------- charinsert_col(intnza,intx,inty,LINKED_LIST*list) { intk,kl,z; k=(*list).cp[y]; if(k==0){//第y列还未有非零元素,a[x][y]为第一个元素 (*list)->cp[y]=nza; (*list)->up[nza]=0; (*list)->down[nza]=0; return(0); }//成功插入 for(;;){//搜索第y列非零元素 z=(*list).row[k];//a[x][y]为非零元素 if(x kl=(*list).up[k]; if(kl==0){//k为原列首,nza在其上,为新列首 (*list)->up[nza]=0; (*list)->down[nza]=k; (*list)->up[k]=nza; (*list)->cp[x]=nza; } else{//nza在kl和k之间 (*list)->up[nza]=kl; (*list)->down[nza]=k; (*list)->up[k]=nza; (*list)->down[k]=nza; } return(0); } elseif(x>z){//nza在k下 kl=(*list).down[k]; if(kl==0){//k为原列尾,nza在其下,为新列尾 (*list)->down[nza]=0; (*list)->down[k]=nza; (*list)->up[nza]=k; return(0); } k=kl;//下面还有非零元素,继续向下搜索 continue; } else{//x=z,a[x][y]已存在 return (1);//已有,未插入 } } } //---------------------------------------------------------------- //在双链接表list所描述的稀疏矩阵行链中,插入元素a[x][y],返回其标 //号;如果未插入,返回0 intinsert_ele(intx,inty,LINKED_LIST*list) { intk,kl,z,nza; nza=(*list).nza; nza++; if(insert_row(nza,x,y,list)==1)return(0);//插入行链,如果已有,则不插入 insert_col(nza,x,y,list);//插入列链 (*list).del[nza]=0; (*list).row[nza]=x; (*list).col[nza]=y; (*list).nza=nza; return(nza); } //---------------------------------------------------------------- //创建三角形表结构变量 voidnew_table(intrank_max,intnonzero,TRIANGULAR_TABLE*table) {//生成三角形表结构table,最大阶数为rank_max,非零元素数为nonzero inti,non; (*table).val=newdouble[nonzero]; (*table)->roco=newint[nonzero]; (*table)->urp=newint[rank_max]; (*table)->lcp=newint[rank_max]; (*table)->lup=newint[nonzero]; non=rank_max*5;//一般前消需要修正的元素数不超过阶数的5倍 (*table)->fep=newint[non]; for(i=0;i } //---------------------------------------------------------------- //双链表-三角形表转换 voidlist_tablel(LINKED_LIST*list,int*prow,int*pcol,int*old_newr int*old_newc,TRIANGULAR_TABLE*table) { intn;//矩阵阶数 inti,ii,jj,kr,kc,x,y,nn; intnza; intsi,sj,sm,sim,st,sst,ss[500]; n=(*list).n; (*table)->n=n; (*table)->nza=(*list).nza; for(i=1;i nza=n+1;//已建立n个非零元素 for(i=1;i (*table)->urp[i]=nza; ii=prow[i];//取原行号ii kr=(*list).rp[ii]; sm=0; while(kr! 0){//扫描第i/ii行,将新列号保存在ss[] y=(*list).col[kr]; y=old_newc[y];//将旧列号转换为新列号 if(y>i){//U行元素 ss[sm]=y; sm++;//U行非零元个数 } kr=(*list).right[kr]; } if(sm>0){ for(si=0,;si sim=si; sst=ss[si]; for(sj=si+1;sj if(sst>ss[sj]){ sim=sj; sst=ss[sj]; } } (*table)->roco[nza]=sst; nza++; ss[sim]=ss[si]; } (*table)->roco[nza]=ss[sm-1]; nza++; } (*table)->lcp[i]=nza; jj=pcol[i];//取原列号jj kc=(*list).cp[jj]; sm=0; while(kc! 0){//扫描第i/jj列 x=(*list).row[kc]; x=old_newr[x];//将旧行号转换为新行号 if(x>i){//L列元素 ss[sm]=x; sm++; } kc=(*list).down[kc]; } if(sm>0){ for(si=0,;si sim=si; sst=ss[si]; for(sj=si+1;sj if(sst>ss[sj]){ sim=sj; sst=ss[sj]; } } (*table)->roco[nza]=sst; nza++; ss[sim]=ss[si]; } (*table)->roco[nza]=ss[sm-1]; nza++; } } for(i=1;i } //---------------------------------------------------------------- //符号LU分解,生成table.lup[] voidsym_lu(TRIANGULAR_TABLE*table) { intn;//矩阵阶数 intk,kk,kkk,r,rr,i,c,cc,j,m,t; intlu;//LU分解修正元素号 n=(*table).n; lu=0; for(k=1;k r=(*table).lcp[k];//主列指针 c=(*table).urp[k];//主行指针 rr=(*table).urp[k+1];//主列非零元素号从r到rr-1 cc=(*table).lcp[k];//主行非零元素号从c到cc-1 for(kk=r;kk i=(*table).roco[kk];//i为主列非零元素行号 for(kkk=c;kkk j=(*table).roco[kkk];//j为主行非零元素列号 if(i==j)m=j;//对角元素 elseif(i m=(*table).urp[i]; while(j! =(*table)->roco[m])m++;//扫描第iL行 } else{//L列元素 m=(*table).lcp[j]; while(i! =(*table)->roco[m])m++;//扫描第jU列 } lu++; (*table)->lup[lu]=m; } } } (*table)->lun=lu;//LU分解需要修正的元素个数 } //---------------------------------------------------------------- //数值LU分解 charnum_lu(TRIANGULAR_TABLE*table) { intn;//矩阵阶数 intk,kk,kkk,r,rr,c,cc,t; intlu;//LU分解修正元素号 doublex,val; n=(*table).n; lu=0; for(k=1;k x=(*table).val[k]; if(x==0)return (1); x=1.0/x; c=(*table).urp[k];//主行指针 cc=(*table).lcp[k];//k-U行非零元素号从c到cc-1 for(kk=c;kk (*table)->val[kk]=(*table)->val[kk]*x;//归一化U主行 r=(*table).lcp[k];//主列指针 rr=(*table).urp[k+1];//k-L列非零元素号从r到rr-1 for(kk=r;kk for(kkk=c;kkk lu++; t=(*table).lup[lu];//修正元素号 (*table)->val[t]=(*table)->val[t]- (*table)->val[kk]*(*table)->val[kkk]; } } } return(0); } //---------------------------------------------------------------- //右端向量填元处理 voidvector_fillin(TRIANGULAR_TABLE*table) { charf; intn;//矩阵阶数 intb;//右端元素向量号 intnza;//非零元素个数 intk,kk,l,ll,i,r,p; n=(*table).n; nza=(*table).nza; b=(*table).lcp[n];//右端元素从lup[n]开始存放 while(b k=(*table).roco[b];//向量行号 if(k==n){//最后一个向量元素不会产生填元 (*table)->nza=nza; return; } l=(*table).lcp[k];//第k-L列 ll=(*table).urp[k+1];//第k-L列非零元素号从l到ll-1 for(kk=l;kk f=0; i=(*table)->roco[kk];//kk号右端向量非零元素行号 r=b+1;//b号的下一个右端向量非零元素号 while(r if((*table)->roco[r] elseif((*table)->roco[r]==i){ f=1; break;//已有,此kk非填元 } elseif((*table)->roco[r]>i){//b和kk生成r之上的i行向量填元 nza++; p=nza; while(p>r){//r及其后的向量元素后移一位 (*table)->roco[p]=(*table)->roco[p-1]; p--; } (*table)->roco[r]=i;//插入填元 f=1; break; } } if(f==0){ nza++; (*table)->roco[nza]=i; } } b++; } (*table)->nza=nza; } //---------------------------------------------------------------- //符号前消 voidsym_fe(TRIANGULAR_TABLE*table) { intn;//矩阵阶数 intb;//右端元素向量号 intnza;//非零元素个数 intfe; intk,kk,l,ll,i,r; n=(*table).n; nza=(*table).nza; b=(*table).lcp[n];//右端元素从lup[n]开始存放 fe=0;//fep[]标号 while(b k=(*table).roco[b];//向量行号 l=(*table).lcp[k];//第k-L列 ll=(*table).urp[k+1];//第k-L列非零元素号从l到ll-1 r=b+1; for(kk=l;kk i=(*table)->roco[kk];//kk号右端向量非零元素行号 while(r if((*table)->ro
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- 利用 稀疏 矩阵 程序