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MyMathLib 向量矩陣庫:枚舉、解結構、初等變換記錄設計

     編輯:關於C++

設計目標

為線性代數計算(高斯消元、矩陣求逆、方程組求解)提供可復用的 C# 基礎類型,支援過程演示與數值穩定。

核心類型

1. 公共枚舉

  • BasicTransMethod:行/列初等變換類型(交換、乘常數、加倍減、線性組合)。
  • TransRowOrCol:區分行/列操作。
  • SolutionType:方程組解類型(無解、唯一零解、唯一非零解、無限解)。

2. 方程求解結果

class SolutionOfEquation {
    SolutionType Type;
    List SolutionVectors;      // 基礎解系/特解
    List PrimaryUnknowns;           // 主變量索引
    List FreeUnknowns;              // 自由變量索引
}

3. 初等變換記錄項

記錄每一步操作參數,支援回放、教學演示、矩陣求逆(對擴廣矩陣同步操作)。提供靜態工廠方法創建各類變換。

數值類型選擇

初期用 `decimal` 高精度,但矩陣運算易溢出(範圍較小),改用 `double`,犧牲精度換取動態範圍,工程實踐常見權衡。

擴展建議

  • 加入分塊矩陣、稀疏矩陣支援。
  • 集成 LAPACK/Intel MKR 等高性能後端。
  • 提供單元測試覆蓋邊界情況(奇異矩陣、病態條件數)。

總結

良好的數學庫始於清晰的領域建模:枚舉語義化操作、結構體承載語義豐富的結果、記錄類實現可審計的計算過程。此設計為後續高斯消元、特徵值等模組奠定基礎。

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