Python练习题:矩阵乘法(选自蓝桥杯)

题目要求:

给定一个N阶矩阵A，输出A的M次幂（M是非负整数）
输入格式
第一行是一个正整数N、M（1<=N<=30, 0<=M<=5），表示矩阵A的阶数和要求的幂数
接下来N行，每行N个绝对值不超过10的非负整数，描述矩阵A的值
输出格式
输出共N行，每行N个整数，表示A的M次幂所对应的矩阵。相邻的数之间用一个空格隔开
样例输入
2 2
1[0,0] 2[0,1] 1[0,0] 2[0,1]
3[1,0] 4[1,1] 3[1,0] 4[1,1]
样例输出11+23 12+24
7 10
15 22

问题分析:

为了让代码简单易懂,在这个题直接采用了创建类方法,将需要实现的功能赋予类的各个函数,可以将矩
阵看两层的元列表list[][],以及根据矩阵相乘的运算规则,将矩阵乘法运算分解成矩阵翻转MatrixReversal()
以及矩阵的相乘运算MatrixMultiplication(),最后再设计一个函数将矩阵的输出PrintMatrix()

代码图:

代码如下:

import copy#引入copy模块
class MatrixOperation(object):#定义一个类,矩阵算法
    def __init__(self):
        self.list1=[]#储存用户输入的矩阵
        
    def main(self):#函数主体 
        N,M=map(int,input().strip().split(' '))#获得矩阵的阶数和要求的幂数
        for i in range(N): #获得用户输入的矩阵      
            lst=input().strip().split(' ')
            self.list1=self.list1+[lst]
        if M>0:#矩阵幂大于0时结果输出
            MatrixR=copy.deepcopy(self.list1)
            for i in range(1,M):
                MatrixR=self.MatrixMultiplication(MatrixR,self.list1)
            self.PrintMatrix(MatrixR)
        else:#矩阵幂等于0时结果输出
            Matrix0=copy.deepcopy(self.list1)
            for x in range(len(self.list1)):
                for y in range(len(self.list1)):
                    if x==y:
                        Matrix0[x][y]=1
                    else:
                        Matrix0[x][y]=0
            self.PrintMatrix(Matrix0)
              
    def MatrixReversal(self,matrixA):#矩阵翻转函数
        matrixB=[]
        lst=[]
        for i in range(len(matrixA)):
            for j in range(len(matrixA)):            
                lst.append(matrixA[j][i])
            matrixB=matrixB+[lst]
            lst=[]
        return matrixB
                
    def MatrixMultiplication(self,matrixA,matrixB):#两个矩阵的乘法运算
        matrixC=copy.deepcopy(matrixA)
        matrixB=self.MatrixReversal(matrixB)
        x,y,Sum=0,0,0
        while x<len(matrixA):
            for i in range(len(matrixB)):
                count=0
                for num in matrixB[i]:
                    Sum=Sum+int(matrixA[x][count])*int(num)
                    count+=1
                matrixC[x][y]=Sum
                Sum,count=0,0
                
                if y==len(matrixA[x])-1:
                    y=0
                else:
                    y+=1
            x+=1
        return matrixC

    def PrintMatrix(self,matrix):#矩阵输出函数
        for x in range(len(matrix)):
            for y in range(len(matrix[0])):
                if y<len(matrix[0])-1:
                    print(matrix[x][y],end=' ')                        
                else:
                    print(matrix[x][y])
        
matrix_operation=MatrixOperation()
matrix_operation.main()

运行结果图: