JZXC.rar_大矩阵相乘

import java.util.Date; import java.util.Random; public class JZXC { public static void main(String[] args){ System.out.println(new Date()); //打印系统时间 Matrix m1=new Matrix(10,10); m1.randomInitMatrix(); //对矩阵m1进行随机数初始化 // m1.infoMatrix(); //打印矩阵m1的信息 Matrix m2=new Matrix(10,10); m2.randomInitMatrix(); //对矩阵m2进行随机数初始化 // m2.infoMatrix(); //打印矩阵m2的信息 Matrix m3=m1.matrixmulti(m2); //m3为矩阵m1与m2相乘普通算法求得结果 // m3.infoMatrix(); //打印矩阵m3的信息 System.out.println(new Date()); //打印系统时间 //Strasson算法 Matrix m4=m1.Strassen(m1, m2); //矩阵m4为矩阵m1与m2的strassen算法求得矩阵 // m4.infoMatrix(); System.out.println(new Date()); //打印系统时间 } } class Matrix{ static int matrixNum=1; //当前矩阵数 boolean chgtoStranssen=false; //判断矩阵是否已经转换成stransson矩阵 int xNum; //二维数组的第一维 int yNum; //二维数组的第二维 int myMatrix[][]; //二维数组 private static Random rm=new Random(); //随机数产生器 Matrix(int xNum,int yNum){ //构造方法 this.xNum=xNum; this.yNum=yNum; myMatrix=new int[xNum][yNum]; } public void randomInitMatrix(){ //矩阵随机数初始化方法 for(int i=0;i<xNum;i++){ for(int j=0;j<yNum;j++){ int y=rm.nextInt(20); //产生0-20以内的数 myMatrix[i][j]=y; } } } public void matrixInitMatrix(Matrix m){ //矩阵初始化矩阵 for(int i=0;i<m.xNum;i++){ for(int j=0;j<m.yNum;j++){ myMatrix[i][j]=m.myMatrix[i][j]; } } } public Matrix matrixPlus(Matrix a){ //矩阵相加,矩阵相加 if(a.xNum!=this.xNum||a.yNum!=this.yNum){ System.out.println("矩阵维数不相符,无法相加"); System.exit(-1); } Matrix tmpMatrix=new Matrix(a.xNum,a.yNum); for(int i=0;i<a.xNum;i++){ for(int j=0;j<a.yNum;j++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=a.myMatrix[i][j]+this.myMatrix[i][j]; } } return tmpMatrix; } public Matrix matrixMinus(Matrix a){ //矩阵相减,减数为所传所矩阵 if(a.xNum!=this.xNum||a.yNum!=this.yNum){ System.out.println("矩阵维数不相符,无法相减"); System.exit(-1); } Matrix tmpMatrix=new Matrix(a.xNum,a.yNum); for(int i=0;i<a.xNum;i++){ for(int j=0;j<a.yNum;j++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=this.myMatrix[i][j]-a.myMatrix[i][j]; } } return tmpMatrix; } public Matrix matrixmulti(Matrix m){ //任意矩阵相乘算法 if(this.yNum!=m.xNum){ System.out.println("矩阵维数不相符,无法相乘"); System.exit(-1); } Matrix tmpMatrix=new Matrix(xNum,m.yNum); for(int i=0;i<xNum;i++){ for(int j=0;j<m.yNum;j++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=0; for(int k=0;k<yNum;k++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]+=myMatrix[i][k]*m.myMatrix[k][j]; } } } return tmpMatrix; } public Matrix Strassen(Matrix a,Matrix b){ Matrix m=new Matrix(a.xNum,b.yNum); if(a.yNum!=b.xNum){ System.out.println("矩阵维数不相符,无法相乘"); System.exit(-1); } if(!this.chgtoStranssen){ m=new Matrix(a.xNum,b.yNum); a=a.creMatrix(a); b=b.creMatrix(b); chgtoStranssen=true; } Matrix tmpMatrix=new Matrix(a.xNum,b.yNum); int tmpX=a.xNum/2; int tmpY=a.yNum/2; Matrix ms[]=new Matrix[15]; for(int i=0;i<15;i++){ ms[i]=new Matrix(tmpX,tmpY); } if(tmpX>=2){ for(int i=0;i<tmpX;i++){ //矩阵左上角赋值 for(int j=0;j<tmpY;j++){ ms[7].myMatrix[i][j]=a.myMatrix[i][j]; ms[11].myMatrix[i][j]=b.myMatrix[i][j]; } } for(int i=0,h=0;i<tmpX;i++,h++){ //矩阵右上角赋值 for(int j=tmpY,k=0;j<a.yNum;j++,k++){ ms[8].myMatrix[h][k]=a.myMatrix[i][j]; ms[12].myMatrix[h][k]=b.myMatrix[i][j]; } } for(int i=tmpX,h=0;i<a.xNum;i++,h++){ //矩阵左下角赋值 for(int j=0,k=0;j<tmpY;j++,k++){ ms[9].myMatrix[h][k]=a.myMatrix[i][j]; ms[13].myMatrix[h][k]=b.myMatrix[i][j]; } } for(int i=tmpX,h=0;i<a.xNum;i++,h++){ //矩阵右下角赋值 for(int j=tmpY,k=0;j<a.yNum;j++,k++){ ms[10].myMatrix[h][k]=a.myMatrix[i][j]; ms[14].myMatrix[h][k]=b.myMatrix[i][j]; } } Strassen(ms[7].matrixPlus(ms[10]),ms[11].matrixPlus(ms[14])); Strassen(ms[9].matrixPlus(ms[10]),ms[11]); Strassen(ms[7],ms[12].matrixMinus(ms[14])); Strassen(ms[10],ms[13].matrixMinus(ms[11])); Strassen(ms[7].matrixPlus(ms[8]),ms[14]); Strassen(ms[9].matrixMinus(ms[7]),ms[11].matrixPlus(ms[12])); Strassen(ms[8].matrixMinus(ms[10]),ms[13].matrixPlus(ms[14])); ms[0]=ms[7].matrixPlus(ms[10]).matrixmulti(ms[11].matrixPlus(ms[14])); ms[1]=ms[9].matrixPlus(ms[10]).matrixmulti(ms[11]); ms[2]=ms[7].matrixmulti(ms[12].matrixMinus(ms[14])); ms[3]=ms[10].matrixmulti(ms[13].matrixMinus(ms[11])); ms[4]=ms[7].matrixPlus(ms[8]).matrixmulti(ms[14]); ms[5]=ms[9].matrixMinus(ms[7]).matrixmulti(ms[11].matrixPlus(ms[12])); ms[6]=ms[8].matrixMinus(ms[10]).matrixmulti(ms[13].matrixPlus(ms[14])); } for(int i=0;i<tmpX;i++){ //矩阵左上角赋值 for(int j=0;j<tmpY;j++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=ms[0].matrixPlus(ms[3]).matrixMinus(ms[4]).matrixPlus(ms[6]).myMatrix[i][j]; } } for(int i=0,h=0;i<tmpX;i++,h++){ //矩阵右上角赋值 for(int j=tmpY,k=0;j<a.yNum;j++,k++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=ms[2].matrixPlus(ms[4]).myMatrix[h][k]; } } for(int i=tmpX,h=0;i<a.xNum;i++,h++){ //矩阵左下角赋值 for(int j=0,k=0;j<tmpY;j++,k++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=ms[1].matrixPlus(ms[3]).myMatrix[h][k]; } } for(int i=tmpX,h=0;i<a.xNum;i++,h++){ //矩阵右下角赋值 for(int j=tmpY,k=0;j<a.yNum;j++,k++){ tmpMatrix.myMatrix[i][j]=ms[0].matrixPlus(ms[2]).matrixMinus(ms[1]).matrixPlus(ms[5]).myMatrix[h][k]; } } for(int i=0;i<m.xNum;i++){ for(int j=0;j<m.yNum;j++){ m.myMatrix[i][j]=tmpMatrix.myMatrix[i][j]; } } return m; } public Matrix creMatrix(Matrix a){ //将矩阵a转成2^n阶的矩阵 int tmpX=a.xNum; int tmpY=a.yNum; if(a.xNum<a.yNum){ while(Logarithm.log(a.yNum, 2)%1!=0){ a.yNum++; } a.xNum=a.yNum; } else{ while(Logarithm.log(a.xNum, 2)%1!=0){ a.xNum++; } a.yNum=a.xNum; } Matrix b=new Matrix(a.xNum,a.yNum); for(int i=0;i<tmpX;i++){ for(int j=0;j<tmpY;j++){ b.myMatrix[i][j]=a.myMatrix[i][j]; } } for(int i=tmpX;i<a.xNum;i++){ for(int j=tmpY;j<a.yNum;j++){ b.myMatrix[i][j]=0; } } return b; } public void infoMatrix(){ //打印矩阵信息 System.out.println("第"+matrixNum+"个矩阵:"); for(int i=0;i<xNum;i++){ for(int j=0;j<yNum;j++){ System.out.print(myMatrix[i][j]+" "); } System.out.println(); } matrixNum+=1; } } class Logarithm { //求底数的类 static public double log(double value, double base) { return Math.log(value)/Math.log(base); } }