Python实现的矩阵类实例

概述本文实例讲述了Python实现的矩阵类。分享给大家供大家参考，具体如下：科学计算离不开矩阵的运算。当然，python已经有非常好的现成的库：numpy(numpy的简单安装与使用可参考https://www.oudahe.com/p/34434/)。

本文实例讲述了Python实现的矩阵类。分享给大家供大家参考，具体如下：

科学计算离不开矩阵的运算。当然，python已经有非常好的现成的库：numpy(numpy的简单安装与使用可参考https://www.oudahe.com/p/34434/)。

我写这个矩阵类，并不是打算重新造一个轮子，只是作为一个练习，记录在此。

注：这个类的函数还没全部实现，慢慢在完善吧。

全部代码：

import copyclass Matrix:  '''矩阵类'''  def __init__(self,row,column,fill=0.0):    self.shape = (row,column)    self.row = row    self.column = column    self._matrix = [[fill]*column for i in range(row)]  # 返回元素m(i,j)的值: m[i,j]  def __getitem__(self,index):    if isinstance(index,int):      return self._matrix[index-1]    elif isinstance(index,tuple):      return self._matrix[index[0]-1][index[1]-1]  # 设置元素m(i,j)的值为s: m[i,j] = s  def __setitem__(self,index,value):    if isinstance(index,int):      self._matrix[index-1] = copy.deepcopy(value)    elif isinstance(index,tuple):      self._matrix[index[0]-1][index[1]-1] = value  def __eq__(self,N):    '''相等'''    # A == B    assert isinstance(N,Matrix),"类型不匹配，不能比较"    return N.shape == self.shape # 比较维度，可以修改为别的  def __add__(self,N):    '''加法'''    # A + B    assert N.shape == self.shape,"维度不匹配，不能相加"    M = Matrix(self.row,self.column)    for r in range(self.row):      for c in range(self.column):        M[r,c] = self[r,c] + N[r,c]    return M  def __sub__(self,N):    '''减法'''    # A - B    assert N.shape == self.shape,"维度不匹配，不能相减"    M = Matrix(self.row,c] - N[r,c]    return M  def __mul__(self,N):    '''乘法'''    # A * B (或：A * 2.0)    if isinstance(N,int) or isinstance(N,float):      M = Matrix(self.row,self.column)      for r in range(self.row):        for c in range(self.column):          M[r,c]*N    else:      assert N.row == self.column,"维度不匹配，不能相乘"      M = Matrix(self.row,N.column)      for r in range(self.row):        for c in range(N.column):          sum = 0          for k in range(self.column):            sum += self[r,k] * N[k,r]          M[r,c] = sum    return M  def __div__(self,N):    '''除法'''    # A / B    pass  def __pow__(self,k):    '''乘方'''    # A**k    assert self.row == self.column,"不是方阵，不能乘方"    M = copy.deepcopy(self)    for i in range(k):      M = M * self    return M  def rank(self):    '''矩阵的秩'''    pass  def trace(self):    '''矩阵的迹'''    pass  def adjoint(self):    '''伴随矩阵'''    pass  def invert(self):    '''逆矩阵'''    assert self.row == self.column,"不是方阵"    M = Matrix(self.row,self.column*2)    I = self.IDentity() # 单位矩阵    I.show()#############################    # 拼接    for r in range(1,M.row+1):      temp = self[r]      temp.extend(I[r])      M[r] = copy.deepcopy(temp)    M.show()#############################    # 初等行变换    for r in range(1,M.row+1):      # 本行首元素(M[r,r])若为 0，则向下交换最近的当前列元素非零的行      if M[r,r] == 0:        for rr in range(r+1,M.row+1):          if M[rr,r] != 0:            M[r],M[rr] = M[rr],M[r] # 交换两行          break      assert M[r,r] != 0,'矩阵不可逆'      # 本行首元素(M[r,r])化为 1      temp = M[r,r] # 缓存      for c in range(r,M.column+1):        M[r,c] /= temp        print("M[{0},{1}] /= {2}".format(r,c,temp))      M.show()      # 本列上、下方的所有元素化为 0      for rr in range(1,M.row+1):        temp = M[rr,r] # 缓存        for c in range(r,M.column+1):          if rr == r:            continue          M[rr,c] -= temp * M[r,c]          print("M[{0},{1}] -= {2} * M[{3},{1}]".format(rr,temp,r))        M.show()    # 截取逆矩阵    N = Matrix(self.row,self.column)    for r in range(1,self.row+1):      N[r] = M[r][self.row:]    return N  def jIEti(self):    '''行简化阶梯矩阵'''    pass  def transpose(self):    '''转置'''    M = Matrix(self.column,self.row)    for r in range(self.column):      for c in range(self.row):        M[r,c] = self[c,r]    return M  def cofactor(self,column):    '''代数余子式（用于行列式展开）'''    assert self.row == self.column,"不是方阵，无法计算代数余子式"    assert self.row >= 3,"至少是3*3阶方阵"    assert row <= self.row and column <= self.column,"下标超出范围"    M = Matrix(self.column-1,self.row-1)    for r in range(self.row):      if r == row:        continue      for c in range(self.column):        if c == column:          continue        rr = r-1 if r > row else r        cc = c-1 if c > column else c        M[rr,cc] = self[r,c]    return M  def det(self):    '''计算行列式(determinant)'''    assert self.row == self.column,"非行列式，不能计算"    if self.shape == (2,2):      return self[1,1]*self[2,2]-self[1,2]*self[2,1]    else:      sum = 0.0      for c in range(self.column+1):        sum += (-1)**(c+1)*self[1,c]*self.cofactor(1,c).det()      return sum  def zeros(self):    '''全零矩阵'''    M = Matrix(self.column,self.row,fill=0.0)    return M  def ones(self):    '''全1矩阵'''    M = Matrix(self.column,fill=1.0)    return M  def IDentity(self):    '''单位矩阵'''    assert self.row == self.column,"非n*n矩阵，无单位矩阵"    M = Matrix(self.column,self.row)    for r in range(self.row):      for c in range(self.column):        M[r,c] = 1.0 if r == c else 0.0    return M  def show(self):    '''打印矩阵'''    for r in range(self.row):      for c in range(self.column):        print(self[r+1,c+1],end=' ')      print()if __name__ == '__main__':  m = Matrix(3,3,fill=2.0)  n = Matrix(3,fill=3.5)  m[1] = [1.,1.,2.]  m[2] = [1.,2.,1.]  m[3] = [2.,1.]  p = m * n  q = m*2.1  r = m**3  #r.show()  #q.show()  #print(p[1,1])  #r = m.invert()  #s = r*m  print()  m.show()  print()  #r.show()  print()  #s.show()  print()  print(m.det())

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

总结

以上是内存溢出为你收集整理的Python实现的矩阵类实例全部内容，希望文章能够帮你解决Python实现的矩阵类实例所遇到的程序开发问题。

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