Gauss-Seidel迭代算法的Python实现详解

yipeiwu_com6年前Python基础
import numpy as np
import time

1.1 Gauss-Seidel迭代算法

def GaussSeidel_tensor_V2(A,b,Delta,m,n,M):
start=time.perf_counter()
find=0
X=np.ones(n)
d=np.ones(n)
m1=m-1
m2=2-m
for i in range(M):
print('X',X)
x=np.copy(X)
#迭代更新
for j in range(n):
a=np.copy(A)
for k in range(m-2):
a=np.dot(a,x)
for k in range(n):
d[k]=a[k,k]
a[k,k]=m2*a[k,k] 
x[j]=(b[j]-np.dot(a[j],x))/(m1*d[j])
#判断是否满足精度要求
if np.max(np.fabs(X-x))<Delta:
find=1
break 
X=np.copy(x)
end=time.perf_counter()
print('时间:',end-start)
print('迭代',i)
return X,find,i,end-start

1.2张量A的生成函数和向量b的生成函数:

def Creat_A(m,n):#生成张量A
size=np.full(m, n)
X=np.ones(n)
while 1:
#随机生成给定形状的张量A
A=np.random.randint(-49,50,size=size)
#判断Dx**(m-2)是否非奇异,如果是,则满足要求,跳出循环
D=np.copy(A)
for i1 in range(n):
for i2 in range(n):
if i1!=i2:
D[i1,i2]=0
for i in range(m-2):
D=np.dot(D,X)
det=np.linalg.det(D)
if det!=0:
break
#将A的对角面张量扩大十倍,使对角面占优
for i1 in range(n):
for i2 in range(n):
if i1==i2:
A[i1,i2]=A[i1,i2]*10
print('A:')
print(A)
return A
#由A和给定的X根据Ax**(m-1)=b生成向量b
def Creat_b(A,X,m):
a=np.copy(A)
for i in range(m-1):
a=np.dot(a,X)
print('b:')
print(a)
return a

1.3 对称张量S的生成函数:

def Creat_S(m,n):#生成对称张量B
size=np.full(m, n)
S=np.zeros(size)
print('S',S)
for i in range(4):
#生成n为向量a
a=np.random.random(n)*np.random.randint(-5,6)
b=np.copy(a)
#对a进行m-1次外积,得到秩1对称张量b
for j in range(m-1):
b=outer(b,a)
#将不同的b叠加得到低秩对称张量S
S=S+b
print('S:')
print(S)
return S
def outer(a,b):
c=[]
for i in b:
c.append(i*a)
return np.array(c)
return a

1.4 实验二

def test_2():
Delta=0.01#精度
m=3#A的阶数
n=3#A的维数
M=200#最大迭代步数
X_real=np.array( [2,3,4])
A=Creat_A(m,n) 
b=Creat_b(A,X_real,m)
GaussSeidel_tensor_V2(A,b,Delta,m,n)

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持【听图阁-专注于Python设计】。

相关文章

python tkinter窗口最大化的实现

最近学习python,刚好学到了gui(tkinter)相关的知识,顺便一提,我学python用的是《programming python 4edition》这本书,在这里小小的推荐一下...

Python加密模块的hashlib,hmac模块使用解析

这篇文章主要介绍了Python加密模块的hashlib,hmac模块使用解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 在写搬砖脚...

Python3基础之函数用法

一般来说,函数(function)是组织好的、可重复使用的、具有一定功能的代码段。函数能提高应用的模块性和代码的重复利用率,在Python中已经提供了很多的内建函数,比如print(),...

Python实现的自定义多线程多进程类示例

本文实例讲述了Python实现的自定义多线程多进程类。分享给大家供大家参考,具体如下: 最近经常使用到对大量文件进行操作的程序以前每次写的时候都要在函数中再写一个多线程多进程的函数,做了...

python 识别图片中的文字信息方法

python 识别图片中的文字信息方法

最近朋友需要一个可以识别图片中的文字的程序,以前做过java验证码识别的程序; 刚好最近在做一个python项目,所以顺便用Python练练手 1.需要的环境: 2.7或者3.4版本的p...