[已解决]怎么写啊

2207122216

编写一个设计通用矩阵类的程序，实现下列要求：
（1）定义数据域：使用二维数组表示一个m×n阶矩阵，数组元素为double类型；
（2）定义若干个构造方法（至少包含以下三个）：
一个默认无参数的构造方法；
一个创建指定二维数组具体值的矩阵的构造方法；
一个创建指定矩阵维数（m×n）的随机数的矩阵的构造方法；
（3）属性的访问器方法；
（4）toString()方法：返回矩阵的维数和按矩阵行列排列的元素值；
（5）矩阵常见运算的方法
矩阵加法：将两个矩阵作为参数，首先判断两个矩阵维数是否相同，然后按矩阵加法运算规则将两个矩阵相加，返回相加后的矩阵；
矩阵相乘：将两个矩阵作为参数，首先判断矩阵相乘运算中的左矩阵的行数和右矩阵的列数是否相同，然后按照矩阵乘法运算规则进行两个矩阵相乘，返回相乘后的矩阵；
矩阵转置：实现矩阵转置，返回转置矩阵。
数除矩阵：将一个常数、数组作为参数，并将矩阵的每个元素整除该常数，返回相除后的新矩阵；
获取某列向量：获取矩阵中某一列向量，并返回该列向量；
获取某行向量：获取矩阵中某一行向量，并返回该行向量；

编写一个方阵类的程序，实现下列要求：
（1）方阵类要求继承通用矩阵类，并定义相应的数据域，数组元素为double类型；
（2）定义方阵类的相应构造方法：
一个默认无参数的构造方法；
调用父类构造方法；
（3）属性的访问器方法；
（4）求方阵主对角线和的方法，返回和值；

编写一个矩阵的自定义异常类的程序，实现下列要求：
（1）矩阵相加时维数不相等时的异常，显示两个矩阵的维数；
（2）矩阵相乘是左矩阵的行数与右矩阵的列数不相等时的异常，显示两个矩阵的维数；

另外编程一个测试类，在main方法中使用创建矩阵实例，能够测试类中的所有方法，成员方法返回的矩阵要求调用toString()方法输出相应的矩阵，运行结果的截图体现在实验报告中，并以相应的文字说明。

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FishC_GPT

2023-12-3 21:53:50

以下是一个基于Java语言的编程示例，实现了上述要求：

通用矩阵类 Matrix：

1. public class Matrix {
2.     private double[][] data; // 数据域
4.     // 默认无参数构造方法
5.     public Matrix() {
6.     }
8.     // 创建指定二维数组具体值的矩阵的构造方法
9.     public Matrix(double[][] data) {
10.         this.data = data;
11.     }
13.     // 创建指定矩阵维数（m×n）的随机数的矩阵的构造方法
14.     public Matrix(int m, int n) {
15.         this.data = new double[m][n];
16.         for (int i = 0; i < m; i++) {
17.             for (int j = 0; j < n; j++) {
18.                 data[i][j] = Math.random();
19.             }
20.         }
21.     }
23.     // 获取矩阵维数的访问器方法
24.     public int getRows() {
25.         return data.length;
26.     }
28.     public int getCols() {
29.         return data[0].length;
30.     }
32.     // 返回矩阵的字符串表示
33.     @Override
34.     public String toString() {
35.         StringBuilder result = new StringBuilder();
36.         result.append("Matrix " + getRows() + "x" + getCols() + ":\n");
37.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
38.             for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
39.                 result.append(data[i][j] + "\t");
40.             }
41.             result.append("\n");
42.         }
43.         return result.toString();
44.     }
46.     // 矩阵加法
47.     public Matrix add(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {
48.         if (getRows() != matrix.getRows() || getCols() != matrix.getCols()) {
49.             throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);
50.         }
52.         double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];
53.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
54.             for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
55.                 resultData[i][j] = data[i][j] + matrix.data[i][j];
56.             }
57.         }
59.         return new Matrix(resultData);
60.     }
62.     // 矩阵相乘
63.     public Matrix multiply(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {
64.         if (getCols() != matrix.getRows()) {
65.             throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);
66.         }
68.         double[][] resultData = new double[getRows()][matrix.getCols()];
69.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
70.             for (int j = 0; j < matrix.getCols(); j++) {
71.                 double sum = 0;
72.                 for (int k = 0; k < getCols(); k++) {
73.                     sum += data[i][k] * matrix.data[k][j];
74.                 }
75.                 resultData[i][j] = sum;
76.             }
77.         }
79.         return new Matrix(resultData);
80.     }
82.     // 矩阵转置
83.     public Matrix transpose() {
84.         double[][] resultData = new double[getCols()][getRows()];
85.         for (int i = 0; i < getCols(); i++) {
86.             for (int j = 0; j < getRows(); j++) {
87.                 resultData[i][j] = data[j][i];
88.             }
89.         }
91.         return new Matrix(resultData);
92.     }
94.     // 数除矩阵
95.     public Matrix divide(double number) {
96.         double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];
97.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
98.             for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
99.                 resultData[i][j] = data[i][j] / number;
100.             }
101.         }
103.         return new Matrix(resultData);
104.     }
106.     // 获取某列向量
107.     public Matrix getColumn(int col) throws IndexOutOfBoundsException {
108.         if (col < 0 || col >= getCols()) {
109.             throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid column index: " + col);
110.         }
112.         double[][] resultData = new double[getRows()][1];
113.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
114.             resultData[i][0] = data[i][col];
115.         }
117.         return new Matrix(resultData);
118.     }
120.     // 获取某行向量
121.     public Matrix getRow(int row) throws IndexOutOfBoundsException {
122.         if (row < 0 || row >= getRows()) {
123.             throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid row index: " + row);
124.         }
126.         double[][] resultData = new double[1][getCols()];
127.         for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
128.             resultData[0][j] = data[row][j];
129.         }
131.         return new Matrix(resultData);
132.     }
133. }

复制代码

方阵类 SquareMatrix：

1. public class SquareMatrix extends Matrix {
2.     // 调用父类构造方法
3.     public SquareMatrix(int n) {
4.         super(n, n);
5.     }
7.     // 求主对角线和的方法
8.     public double sumOfMainDiagonal() {
9.         double sum = 0;
10.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
11.             sum += super.data[i][i];
12.         }
13.         return sum;
14.     }
15. }

复制代码

矩阵维度不匹配时的自定义异常类 MatrixDimensionMismatchException：

1. public class MatrixDimensionMismatchException extends Exception {
2.     public MatrixDimensionMismatchException(Matrix matrix1, Matrix matrix2) {
3.         super("Matrix dimension mismatch: (" + matrix1.getRows() + "x" + matrix1.getCols()
4.                 + ") and (" + matrix2.getRows() + "x" + matrix2.getCols() + ")");
5.     }
6. }

复制代码

测试类 Main：

1. public class Main {
2.     public static void main(String[] args) {
3.         Matrix matrix1 = new Matrix(new double[][]{{1, 2}, {3, 4}});
4.         Matrix matrix2 = new Matrix(new double[][]{{5, 6}, {7, 8}});
6.         try {
7.             System.out.println("Matrix1:");
8.             System.out.println(matrix1);
10.             System.out.println("Matrix2:");
11.             System.out.println(matrix2);
13.             System.out.println("Matrix1 + Matrix2:");
14.             System.out.println(matrix1.add(matrix2));
16.             System.out.println("Matrix1 * Matrix2:");
17.             System.out.println(matrix1.multiply(matrix2));
19.             System.out.println("Transpose of Matrix1:");
20.             System.out.println(matrix1.transpose());
22.             System.out.println("Matrix1 / 2:");
23.             System.out.println(matrix1.divide(2));
25.             System.out.println("Column 1 of Matrix1:");
26.             System.out.println(matrix1.getColumn(0));
28.             System.out.println("Row 0 of Matrix1:");
29.             System.out.println(matrix1.getRow(0));
31.             SquareMatrix squareMatrix = new SquareMatrix(3);
32.             System.out.println("SquareMatrix:");
33.             System.out.println(squareMatrix);
35.             System.out.println("Sum of main diagonal of SquareMatrix:");
36.             System.out.println(squareMatrix.sumOfMainDiagonal());
38.         } catch (MatrixDimensionMismatchException e) {
39.             System.out.println(e.getMessage());
40.         } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
41.             System.out.println(e.getMessage());
42.         }
43.     }
44. }

复制代码

上述代码中创建了一个通用矩阵类 Matrix 和一个方阵类 SquareMatrix，以及一个自定义异常类 MatrixDimensionMismatchException。测试类 Main 中展示了如何使用这些类进行矩阵相关操作，并处理可能抛出的异常。

请根据实际需求修改代码，例如添加其他所需的方法或属性，适配不同的问题场景。

以上回复来自 -- ChatGPT（FishC官方接口），如未能正确解答您的问题，请继续追问。

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FishC_GPT

以下是一个基于Java语言的编程示例，实现了上述要求：

通用矩阵类 Matrix：

1. public class Matrix {
2.     private double[][] data; // 数据域
4.     // 默认无参数构造方法
5.     public Matrix() {
6.     }
8.     // 创建指定二维数组具体值的矩阵的构造方法
9.     public Matrix(double[][] data) {
10.         this.data = data;
11.     }
13.     // 创建指定矩阵维数（m×n）的随机数的矩阵的构造方法
14.     public Matrix(int m, int n) {
15.         this.data = new double[m][n];
16.         for (int i = 0; i < m; i++) {
17.             for (int j = 0; j < n; j++) {
18.                 data[i][j] = Math.random();
19.             }
20.         }
21.     }
23.     // 获取矩阵维数的访问器方法
24.     public int getRows() {
25.         return data.length;
26.     }
28.     public int getCols() {
29.         return data[0].length;
30.     }
32.     // 返回矩阵的字符串表示
33.     @Override
34.     public String toString() {
35.         StringBuilder result = new StringBuilder();
36.         result.append("Matrix " + getRows() + "x" + getCols() + ":\n");
37.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
38.             for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
39.                 result.append(data[i][j] + "\t");
40.             }
41.             result.append("\n");
42.         }
43.         return result.toString();
44.     }
46.     // 矩阵加法
47.     public Matrix add(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {
48.         if (getRows() != matrix.getRows() || getCols() != matrix.getCols()) {
49.             throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);
50.         }
52.         double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];
53.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
54.             for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
55.                 resultData[i][j] = data[i][j] + matrix.data[i][j];
56.             }
57.         }
59.         return new Matrix(resultData);
60.     }
62.     // 矩阵相乘
63.     public Matrix multiply(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {
64.         if (getCols() != matrix.getRows()) {
65.             throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);
66.         }
68.         double[][] resultData = new double[getRows()][matrix.getCols()];
69.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
70.             for (int j = 0; j < matrix.getCols(); j++) {
71.                 double sum = 0;
72.                 for (int k = 0; k < getCols(); k++) {
73.                     sum += data[i][k] * matrix.data[k][j];
74.                 }
75.                 resultData[i][j] = sum;
76.             }
77.         }
79.         return new Matrix(resultData);
80.     }
82.     // 矩阵转置
83.     public Matrix transpose() {
84.         double[][] resultData = new double[getCols()][getRows()];
85.         for (int i = 0; i < getCols(); i++) {
86.             for (int j = 0; j < getRows(); j++) {
87.                 resultData[i][j] = data[j][i];
88.             }
89.         }
91.         return new Matrix(resultData);
92.     }
94.     // 数除矩阵
95.     public Matrix divide(double number) {
96.         double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];
97.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
98.             for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
99.                 resultData[i][j] = data[i][j] / number;
100.             }
101.         }
103.         return new Matrix(resultData);
104.     }
106.     // 获取某列向量
107.     public Matrix getColumn(int col) throws IndexOutOfBoundsException {
108.         if (col < 0 || col >= getCols()) {
109.             throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid column index: " + col);
110.         }
112.         double[][] resultData = new double[getRows()][1];
113.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
114.             resultData[i][0] = data[i][col];
115.         }
117.         return new Matrix(resultData);
118.     }
120.     // 获取某行向量
121.     public Matrix getRow(int row) throws IndexOutOfBoundsException {
122.         if (row < 0 || row >= getRows()) {
123.             throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid row index: " + row);
124.         }
126.         double[][] resultData = new double[1][getCols()];
127.         for (int j = 0; j < getCols(); j++) {
128.             resultData[0][j] = data[row][j];
129.         }
131.         return new Matrix(resultData);
132.     }
133. }

复制代码

方阵类 SquareMatrix：

1. public class SquareMatrix extends Matrix {
2.     // 调用父类构造方法
3.     public SquareMatrix(int n) {
4.         super(n, n);
5.     }
7.     // 求主对角线和的方法
8.     public double sumOfMainDiagonal() {
9.         double sum = 0;
10.         for (int i = 0; i < getRows(); i++) {
11.             sum += super.data[i][i];
12.         }
13.         return sum;
14.     }
15. }

复制代码

矩阵维度不匹配时的自定义异常类 MatrixDimensionMismatchException：

1. public class MatrixDimensionMismatchException extends Exception {
2.     public MatrixDimensionMismatchException(Matrix matrix1, Matrix matrix2) {
3.         super("Matrix dimension mismatch: (" + matrix1.getRows() + "x" + matrix1.getCols()
4.                 + ") and (" + matrix2.getRows() + "x" + matrix2.getCols() + ")");
5.     }
6. }

复制代码

测试类 Main：

1. public class Main {
2.     public static void main(String[] args) {
3.         Matrix matrix1 = new Matrix(new double[][]{{1, 2}, {3, 4}});
4.         Matrix matrix2 = new Matrix(new double[][]{{5, 6}, {7, 8}});
6.         try {
7.             System.out.println("Matrix1:");
8.             System.out.println(matrix1);
10.             System.out.println("Matrix2:");
11.             System.out.println(matrix2);
13.             System.out.println("Matrix1 + Matrix2:");
14.             System.out.println(matrix1.add(matrix2));
16.             System.out.println("Matrix1 * Matrix2:");
17.             System.out.println(matrix1.multiply(matrix2));
19.             System.out.println("Transpose of Matrix1:");
20.             System.out.println(matrix1.transpose());
22.             System.out.println("Matrix1 / 2:");
23.             System.out.println(matrix1.divide(2));
25.             System.out.println("Column 1 of Matrix1:");
26.             System.out.println(matrix1.getColumn(0));
28.             System.out.println("Row 0 of Matrix1:");
29.             System.out.println(matrix1.getRow(0));
31.             SquareMatrix squareMatrix = new SquareMatrix(3);
32.             System.out.println("SquareMatrix:");
33.             System.out.println(squareMatrix);
35.             System.out.println("Sum of main diagonal of SquareMatrix:");
36.             System.out.println(squareMatrix.sumOfMainDiagonal());
38.         } catch (MatrixDimensionMismatchException e) {
39.             System.out.println(e.getMessage());
40.         } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
41.             System.out.println(e.getMessage());
42.         }
43.     }
44. }

复制代码

上述代码中创建了一个通用矩阵类 Matrix 和一个方阵类 SquareMatrix，以及一个自定义异常类 MatrixDimensionMismatchException。测试类 Main 中展示了如何使用这些类进行矩阵相关操作，并处理可能抛出的异常。

请根据实际需求修改代码，例如添加其他所需的方法或属性，适配不同的问题场景。

以上回复来自 -- ChatGPT（FishC官方接口），如未能正确解答您的问题，请继续追问。