矩阵求逆
/ / 阅读耗时 4 分钟 介绍矩阵求逆算法。
对于两个方阵$A$和$B$,若有$AB=E$,$E$为单位阵,则称$A$与$B$互为逆矩阵。一个方阵不一定有逆矩阵,它可逆的充要条件是矩阵满秩。
容易知道,若公式$AB=E$成立,则这里的A与B必定满秩,且A可以看做一系列初等矩阵的乘积,它左乘矩阵B,相当于对B做了初等行变换。于是可以构造矩阵:
那么有:
于是可以构造矩阵P,对其进行初等行变换,使其前n列部分成为单位矩阵,则剩下的部分就是逆矩阵。这种方法称为初等行变换法,算法上可以通过高斯消元实现。
模板题。注意这里需要求模,于是可以在进行除法时利用乘法逆元来进行计算,乘法逆元可以通过费马小定理来求。1
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using namespace std;
long long op[450][850];
int n;
long long qPow(long long x, long long y = MOD - 2) {
long long ans = 1l, s = x;
while (y) {
if (y & 1)ans *= s, ans %= MOD;
s *= s, s %= MOD, y >>= 1;
}
return ans;
}
int main() {
ios::sync_with_stdio(false);
cin >> n;
for (int i = 1; i <= n; i++)
for (int j = 1; j <= n; j++)cin >> op[i][j];
for (int i = n + 1; i <= (n << 1); i++)op[i - n][i] = 1;//补充矩阵
for (int i = 1; i <= n; i++) {
int maxn = i;
for (int j = i + 1; j <= n; j++)if (abs(op[j][i]) > abs(op[maxn][i]))maxn = j;
if (!op[maxn][i]) {//不满秩,输出不可逆
cout << "No Solution";
return 0;
}
swap(op[maxn], op[i]);
long long div = qPow(op[i][i]);//费马小定理+快速幂求乘法逆元
for (int j = i; j <= (n << 1); j++)op[i][j] = op[i][j] * div % MOD;//处理本行
for (int j = i + 1; j <= n; j++) {
div = op[j][i];
for (int p = i; p <= (n << 1); p++)op[j][p] = (op[j][p] - div * op[i][p]) % MOD;//处理其它行
}
}
for (int i = n; i >= 1; i--) {//化为单位阵
for (int j = 1; j < i; j++) {
long long div = op[j][i];
for (int p = 1; p <= (n << 1); p++)op[j][p] = (op[j][p] - div * op[i][p]) % MOD;
}
}
for (int i = 1; i <= n; i++) {//输出结果
for (int j = n + 1; j <= (n << 1); j++)cout << (op[i][j] % MOD + MOD) % MOD << " ";
cout << endl;
}
return 0;
}