小结:高斯消元

对于一组多项式方程(增广矩阵中,x[i, n+1]表示式子的值;x[i,j]表示第i个方程第j项的系数,在这里,增广矩阵可能不一定是n个,可能多可能少;opt表示运算规则):

(x[1,1]*a[1]) opt (x[1,2]*a[2]) opt ... opt (x[1,n]*a[n])=x[1, n+1]

(x[2,1]*a[1]) opt (x[2,2]*a[2]) opt ... opt (x[2,n]*a[n])=x[2, n+1]

...

(x[n,1]*a[1]) opt (x[n,2]*a[2]) opt ... opt (x[n,n]*a[n])=x[n, n+1]

如果使用高斯消元,那么opt必须满足以下性质:

  1. a opt b = b opt a
  2. 对于x[i]*a[i]和x[j]*a[i],存在一种方式能将x[i]或x[j]变成0(不一定是opt操作)
  3. 对于a opt b = c存在一种方式使得a = c opt2 b,这里opt2表示一种操作(不一定是opt本身)

大概就这样吧。。。

消元:我们对于每个方程,假设为i,且x[i][now]不为0(now是当前被消元的变元,更一般的,只要能支持消掉后边方程的系数即可),然后对所有的j>i的方程,我们将所有x[j][now]不为0(或者需要消元的)用一种方式消掉。

回代:最后我们得到的是一个x[i][i]均不为0的方程(除法无解或此方程无意义)的倒三角矩阵。然后根据性质3将当前方程的其它j>i的a[j]和系数根据性质3转移到右式消去即可(此时a[j]一定是求出来的)

无解的情况:当存在一个矩阵使得左式=0而右式!=0(实数注意特判),那么无解。。

自由变元:自由变元就是当这些未知量一旦确定,整个方程就确定了。但是这些量是未知的。(例如x+y=5,自由变元就是1,因为无论是x还是y确定,另一个就能唯一确定),而答案要求的是方案,那么显然因为自由变元是可以随便赋值的,而这些值只有2个,开和不开,那么方案数就是2^自由变元。而自由变元的求法很简单,具体解释看白书,其实就是仅当n个不同的方程(就是无论怎么通过其它方程都不会将这两个方程变成一样)才能确定n个解。那么我们如果只确定了x个方程,那么自由变元的数量就是n-x。(这个x可以轻易得到,因为在高斯消元过程中,会消元,而消元会将相同的方程消成这个样子:0=0。那么这个就是没用的方程。

例题:

【BZOJ】1013: [JSOI2008]球形空间产生器sphere(高斯消元)

最基本的高斯消元,题目已经保证有解。

【POJ】1222 EXTENDED LIGHTS OUT(高斯消元)

异或方程(mod 2方程),因为异或方程满足上边那3个性质,因此可以用高斯消元。只是要会建模,将每个点看做一个变元,值只有两个,0和1,表示不开和开。那么系数就表示是否被关联(即改变系数为1变元时,其它系数为1的变元均会改变),然后每个方程对应一个值,即这个变元最终的状态

【POJ】1830 开关问题(高斯消元)

异或方程,需要判断无解和求自由变元的数目。

【POJ】2947 Widget Factory(高斯消元)

mod k方程。因为mod意义下的方程同样满足上边的3个性质,因此可以考虑高斯消元。只不过在回代时要注意,因为是mod意义下的,即出现x[i][i]*a[i]=x[i][n+1] (mod k)的情况,所以我们要求出a[i]的话可以用拓展欧几里得,也可以直接一直加k求得。(要保证mod意义下有解)

时间: 2024-11-07 09:09:40

小结:高斯消元的相关文章

高斯消元小结

这里只是丢了一个板子,毕竟高斯消元这个东西原理说起来很简单,就是模拟了普通人手工解方程的过程,还是直接上代码来的方便 一道模板题:luogu2455 (在这里不推荐luogu的模板题,数据过水,此题数据强度还可以需要适当的和精度搏斗) 主要提一下判断无解和无穷解的情况 一般的高斯消元是给出\(n\)个方程求\(n\)个未知数的解,但是有的时候会出现给出方程重复(\(x+y=2,2x+2y=4\))或者方程矛盾(\(x+y=2,2x+2y=2\)),这个时候我们进行高斯消元的话,最后的一个(或几个

高斯消元小小结

所谓高斯消元,就是一种解线性方程组的算法. 学过线性代数的同学都知道,线性方程组本质就是一个向量X1左乘一个系数矩阵A得到另一个向量X2,我们要求解的就是所有未知数构成的向量X1. 设一个n元一次方程组,我们把所有未知数的系数以及等号右边的常数在保持相对位置不变的情况下组成一个n行n+1列的矩阵, a11 a12 a13 ...... a1n b1a21 a22 a23 ...... a2n b2......an1 an2 an3 ...... ann bn 然后我们通过矩阵的初等变换,每个方程

poj_1222_高斯消元

第一次学习使用高斯消元,将灯板化为线性方程组,进行求解. /*######################################################################### # File Name: poj_1222.cpp # Author: CaoLei # Created Time: 2015/7/20 15:48:04 ###################################################################

HDU 4870 Rating(高斯消元)

HDU 4870 Rating 题目链接 题意:一个人注册两个账号,初始rating都是0,他每次拿低分的那个号去打比赛,赢了加50分,输了扣100分,胜率为p,他会打到直到一个号有1000分为止,问比赛场次的期望 思路:f(i, j)表示i >= j,第一个号i分,第二个号j分时候,达到目标的期望,那么可以列出转移为f(i, j) = p f(i', j') + (1 - p) f(i'' + j'') + 1 f(i', j')对应的是赢了加分的状态,f(i'', j'')对应输的扣分的状态

【BZOJ 4171】 4171: Rhl的游戏 (高斯消元)

4171: Rhl的游戏 Time Limit: 20 Sec  Memory Limit: 128 MBSubmit: 74  Solved: 33[Submit][Status][Discuss] Description RHL最近迷上一个小游戏:Flip it.游戏的规则很简单,在一个N*M的格子上,有一些格子是黑色,有一些是白色 .每选择一个格子按一次,格子以及周围边相邻的格子都会翻转颜色(边相邻指至少与该格子有一条公共边的格子 ),黑变白,白变黑.RHL希望把所有格子都变成白色的.不幸

POJ 1830 开关问题 高斯消元,自由变量个数

http://poj.org/problem?id=1830 如果开关s1操作一次,则会有s1(记住自己也会变).和s1连接的开关都会做一次操作. 那么设矩阵a[i][j]表示按下了开关j,开关i会被操作一次,记得a[i][i] = 1是必须的,因为开关i操作一次,本身肯定会变化一次. 所以有n个开关,就有n条方程, 每个开关的操作次数总和是:a[i][1] + a[i][2] + ... + a[i][n] 那么sum % 2就代表它的状态,需要和(en[i] - be[i] + 2) % 2

BZOJ 3105: [cqoi2013]新Nim游戏 [高斯消元XOR 线性基]

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[bzoj1013][JSOI2008]球形空间产生器sphere-题解[高斯消元]

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[spoj104][Highways] (生成树计数+矩阵树定理+高斯消元)

In some countries building highways takes a lot of time... Maybe that's because there are many possiblities to construct a network of highways and engineers can't make up their minds which one to choose. Suppose we have a list of cities that can be c