[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：

public class Matrix {    private double[][] data; // 数据域    // 默认无参数构造方法    public Matrix() {    }    // 创建指定二维数组具体值的矩阵的构造方法    public Matrix(double[][] data) {        this.data = data;    }    // 创建指定矩阵维数（m×n）的随机数的矩阵的构造方法    public Matrix(int m, int n) {        this.data = new double[m][n];        for (int i = 0; i < m; i++) {            for (int j = 0; j < n; j++) {                data[i][j] = Math.random();            }        }    }    // 获取矩阵维数的访问器方法    public int getRows() {        return data.length;    }    public int getCols() {        return data[0].length;    }    // 返回矩阵的字符串表示    @Override    public String toString() {        StringBuilder result = new StringBuilder();        result.append("Matrix " + getRows() + "x" + getCols() + ":\n");        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < getCols(); j++) {                result.append(data[i][j] + "\t");            }            result.append("\n");        }        return result.toString();    }    // 矩阵加法    public Matrix add(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {        if (getRows() != matrix.getRows() || getCols() != matrix.getCols()) {            throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);        }        double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < getCols(); j++) {                resultData[i][j] = data[i][j] + matrix.data[i][j];            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 矩阵相乘    public Matrix multiply(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {        if (getCols() != matrix.getRows()) {            throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);        }        double[][] resultData = new double[getRows()][matrix.getCols()];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < matrix.getCols(); j++) {                double sum = 0;                for (int k = 0; k < getCols(); k++) {                    sum += data[i][k] * matrix.data[k][j];                }                resultData[i][j] = sum;            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 矩阵转置    public Matrix transpose() {        double[][] resultData = new double[getCols()][getRows()];        for (int i = 0; i < getCols(); i++) {            for (int j = 0; j < getRows(); j++) {                resultData[i][j] = data[j][i];            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 数除矩阵    public Matrix divide(double number) {        double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < getCols(); j++) {                resultData[i][j] = data[i][j] / number;            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 获取某列向量    public Matrix getColumn(int col) throws IndexOutOfBoundsException {        if (col < 0 || col >= getCols()) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid column index: " + col);        }        double[][] resultData = new double[getRows()][1];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            resultData[i][0] = data[i][col];        }        return new Matrix(resultData);    }    // 获取某行向量    public Matrix getRow(int row) throws IndexOutOfBoundsException {        if (row < 0 || row >= getRows()) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid row index: " + row);        }        double[][] resultData = new double[1][getCols()];        for (int j = 0; j < getCols(); j++) {            resultData[0][j] = data[row][j];        }        return new Matrix(resultData);    }}

方阵类 SquareMatrix：

public class SquareMatrix extends Matrix {    // 调用父类构造方法    public SquareMatrix(int n) {        super(n, n);    }    // 求主对角线和的方法    public double sumOfMainDiagonal() {        double sum = 0;        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            sum += super.data[i][i];        }        return sum;    }}

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

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

测试类 Main：

public class Main {    public static void main(String[] args) {        Matrix matrix1 = new Matrix(new double[][]{{1, 2}, {3, 4}});        Matrix matrix2 = new Matrix(new double[][]{{5, 6}, {7, 8}});        try {            System.out.println("Matrix1:");            System.out.println(matrix1);            System.out.println("Matrix2:");            System.out.println(matrix2);            System.out.println("Matrix1 + Matrix2:");            System.out.println(matrix1.add(matrix2));            System.out.println("Matrix1 * Matrix2:");            System.out.println(matrix1.multiply(matrix2));            System.out.println("Transpose of Matrix1:");            System.out.println(matrix1.transpose());            System.out.println("Matrix1 / 2:");            System.out.println(matrix1.divide(2));            System.out.println("Column 1 of Matrix1:");            System.out.println(matrix1.getColumn(0));            System.out.println("Row 0 of Matrix1:");            System.out.println(matrix1.getRow(0));            SquareMatrix squareMatrix = new SquareMatrix(3);            System.out.println("SquareMatrix:");            System.out.println(squareMatrix);            System.out.println("Sum of main diagonal of SquareMatrix:");            System.out.println(squareMatrix.sumOfMainDiagonal());        } catch (MatrixDimensionMismatchException e) {            System.out.println(e.getMessage());        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {            System.out.println(e.getMessage());        }    }}

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：

public class Matrix {    private double[][] data; // 数据域    // 默认无参数构造方法    public Matrix() {    }    // 创建指定二维数组具体值的矩阵的构造方法    public Matrix(double[][] data) {        this.data = data;    }    // 创建指定矩阵维数（m×n）的随机数的矩阵的构造方法    public Matrix(int m, int n) {        this.data = new double[m][n];        for (int i = 0; i < m; i++) {            for (int j = 0; j < n; j++) {                data[i][j] = Math.random();            }        }    }    // 获取矩阵维数的访问器方法    public int getRows() {        return data.length;    }    public int getCols() {        return data[0].length;    }    // 返回矩阵的字符串表示    @Override    public String toString() {        StringBuilder result = new StringBuilder();        result.append("Matrix " + getRows() + "x" + getCols() + ":\n");        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < getCols(); j++) {                result.append(data[i][j] + "\t");            }            result.append("\n");        }        return result.toString();    }    // 矩阵加法    public Matrix add(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {        if (getRows() != matrix.getRows() || getCols() != matrix.getCols()) {            throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);        }        double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < getCols(); j++) {                resultData[i][j] = data[i][j] + matrix.data[i][j];            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 矩阵相乘    public Matrix multiply(Matrix matrix) throws MatrixDimensionMismatchException {        if (getCols() != matrix.getRows()) {            throw new MatrixDimensionMismatchException(this, matrix);        }        double[][] resultData = new double[getRows()][matrix.getCols()];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < matrix.getCols(); j++) {                double sum = 0;                for (int k = 0; k < getCols(); k++) {                    sum += data[i][k] * matrix.data[k][j];                }                resultData[i][j] = sum;            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 矩阵转置    public Matrix transpose() {        double[][] resultData = new double[getCols()][getRows()];        for (int i = 0; i < getCols(); i++) {            for (int j = 0; j < getRows(); j++) {                resultData[i][j] = data[j][i];            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 数除矩阵    public Matrix divide(double number) {        double[][] resultData = new double[getRows()][getCols()];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            for (int j = 0; j < getCols(); j++) {                resultData[i][j] = data[i][j] / number;            }        }        return new Matrix(resultData);    }    // 获取某列向量    public Matrix getColumn(int col) throws IndexOutOfBoundsException {        if (col < 0 || col >= getCols()) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid column index: " + col);        }        double[][] resultData = new double[getRows()][1];        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            resultData[i][0] = data[i][col];        }        return new Matrix(resultData);    }    // 获取某行向量    public Matrix getRow(int row) throws IndexOutOfBoundsException {        if (row < 0 || row >= getRows()) {            throw new IndexOutOfBoundsException("Invalid row index: " + row);        }        double[][] resultData = new double[1][getCols()];        for (int j = 0; j < getCols(); j++) {            resultData[0][j] = data[row][j];        }        return new Matrix(resultData);    }}

方阵类 SquareMatrix：

public class SquareMatrix extends Matrix {    // 调用父类构造方法    public SquareMatrix(int n) {        super(n, n);    }    // 求主对角线和的方法    public double sumOfMainDiagonal() {        double sum = 0;        for (int i = 0; i < getRows(); i++) {            sum += super.data[i][i];        }        return sum;    }}

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

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

测试类 Main：

public class Main {    public static void main(String[] args) {        Matrix matrix1 = new Matrix(new double[][]{{1, 2}, {3, 4}});        Matrix matrix2 = new Matrix(new double[][]{{5, 6}, {7, 8}});        try {            System.out.println("Matrix1:");            System.out.println(matrix1);            System.out.println("Matrix2:");            System.out.println(matrix2);            System.out.println("Matrix1 + Matrix2:");            System.out.println(matrix1.add(matrix2));            System.out.println("Matrix1 * Matrix2:");            System.out.println(matrix1.multiply(matrix2));            System.out.println("Transpose of Matrix1:");            System.out.println(matrix1.transpose());            System.out.println("Matrix1 / 2:");            System.out.println(matrix1.divide(2));            System.out.println("Column 1 of Matrix1:");            System.out.println(matrix1.getColumn(0));            System.out.println("Row 0 of Matrix1:");            System.out.println(matrix1.getRow(0));            SquareMatrix squareMatrix = new SquareMatrix(3);            System.out.println("SquareMatrix:");            System.out.println(squareMatrix);            System.out.println("Sum of main diagonal of SquareMatrix:");            System.out.println(squareMatrix.sumOfMainDiagonal());        } catch (MatrixDimensionMismatchException e) {            System.out.println(e.getMessage());        } catch (IndexOutOfBoundsException e) {            System.out.println(e.getMessage());        }    }}

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。