MethodGaussa

/*
 * To change this license header, choose License Headers in Project Properties.
 * To change this template file, choose Tools | Templates
 * and open the template in the editor.
 */

package vm_lab1_methodgaussa;

import java.util.Arrays;
import java.io.*;
/**
 *
 * @author Alex
 */

class MethodGaussa {

    double[][] A;          //матрица коэффициентов при неизвестных
    double[] X;            //матрица-столбец неизвестных
    double[] B;            //матрица-столбец свободных членов

    int n;                //количество уравнений
    int m;                //количество неизвестных


    public MethodGaussa(double[][] A, double[] X, double[] B)
    {
       this.A = A.clone();
       this.X = X;
       this.B = B.clone();

       this.n = A.length;
       this.m = A[0].length;
    }

    public void toTriangularMatrix() {

       for(int i = 0; i < m; i++)
       {
           for(int k = i; k < n-1; k++)
           {
             if(0 != A[i][i])
             {
                 double mn = A[k+1][i]/A[i][i];
                 if(mn == 0) continue;
                 for(int j=0; j < m; j++)
                 {
                     A[i][j] *= mn;
                     A[k+1][j] -= A[i][j];

                 }
                 A[k+1][i]=0;
                 B[i] *= mn;
                 B[k+1] -= B[i];
             } else if( i != n-1) {
                 for(int j=0; j < m; j++)
                 {
                     double temp = A[i][j];
                     A[i][j] = A[i+1][j];
                     A[i+1][j] = temp;

                 }
                 double temp = B[i];
                 B[i] = B[i+1];
                 B[i+1] = temp;
                 i--;
             }
           }
       }
    }

    public double getDet(double[][] matrix) throws ArithmeticException {

      double result = 0;

      // для матрицы из одного столбца и строчки
      if(matrix.length == 1) {
        result = matrix[0][0];
        if(result == 0) throw new ArithmeticException("Определитель равен 0. Система не имеет решений");
        return result;
      }

      // для матрицы 2х2
      if(matrix.length == 2) {
        result = matrix[0][0] * matrix[1][1] - matrix[0][1] * matrix[1][0];
        if(result == 0) throw new ArithmeticException("Определитель равен 0. Система не имеет решений");
        return result;
      }

      for(int i = 0; i < matrix[0].length; i++)
          {
        double temp[][] = new double[matrix.length - 1][matrix[0].length - 1];


        for(int j = 1; j < matrix.length; j++) {

          System.arraycopy(matrix[j], 0, temp[j-1], 0, i);
          System.arraycopy(matrix[j], i+1, temp[j-1], i, matrix[0].length-i-1);
        }


        result += matrix[0][i] * Math.pow(-1, i) * getDet(temp);
      }
      if(result == 0) throw new ArithmeticException("Определитель равен 0. Система не имеет решений");
      return result;
    }

    public double[] solve() throws ArithmeticException{

        B[m-1] /= A[n-1][m-1];
        A[n-1][m-1] /= A[n-1][m-1];

        for(int i = m-2; i>=0; i--)
        {
            if(A[i][i] == 0) { throw new ArithmeticException("Система не имеет решений"); }
            for(int j = i; j >= 0; j--)
            {
                B[j] -= (B[i+1]*A[j][i+1]);
                A[j][i+1] = 0.0;
            }
            B[i] /=A[i][i];

            A[i][i] = 1;
        }
        X = B;
    return this.X;
    }


}
public class VM_Lab1_MethodGaussa {

    static double[][] A1;
    static double[] B;

    public static double[][] copyArr(double[][] A)
    {
        double[][] N = new double[A.length][];
        for(int i=0; i< A.length; i++)
        {
            N[i] = Arrays.copyOf(A[i], A[i].length);
        }
        return N;
    }
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException {

        System.out.println("Введите путь к файлу или введите n для ввода в консоли: ");
        BufferedReader stdin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        String str = stdin.readLine();

        if(str.equals("n"))
        {
            String line = null;
            String text = "";
            System.out.println("Введите расширенную матрицу уравнения: ");
            line = stdin.readLine();
            while (!line.equals("q")) {
            //variable line does NOT have new-line-character at the end

            text += line +"\n";
            line = stdin.readLine();
        }
            convertStringToMat( text);
        }
        else
        {
        readFile(str);
        }
        double[] X = {1.0,1.0,1.0};



        MethodGaussa My = new MethodGaussa(copyArr(A1),X,B);

        //Выводим определитель
        try {
        double Det  =  My.getDet(My.A);
        System.out.println("Определитель матрицы: " + Det);
        }
        catch(ArithmeticException e)
        {
            System.out.println(e.getMessage());
        }

        //Выводим треугольную матрицу
        My.toTriangularMatrix();
        System.out.println("Треугольная матрица:");
        for(double[] r : My.A)
        {
            for(double n: r)
            {
                System.out.print(Math.floor(n)+"\t");
            }
            System.out.println();
        }

        //Выводим неизвестные
        System.out.println("Решение системы:");
            try {
            X = My.solve();
            }
            catch(ArithmeticException e)
            {
                System.out.println(e.getMessage());
            }

            for(double x : X)
            {
                System.out.println(x);
            }

            //Выводим столбец невязок
            System.out.println("Столбец невязок:");
            for(int i = 0; i < X.length; i++)
            {
               double n = 0;
               for(int j = 0; j < X.length; j++)
               {
                   n += (X[j]*A1[i][j]);
               }
               System.out.println(B[i]-n);
            }
    }

    public static void convertStringToMat(String str)
    {
        String[] lines = str.split("\\r?\\n");
        B = new double[lines.length];
        A1 = new double[lines.length][lines.length];
        for(int i = 0; i < lines.length; i++)
        {
            String[] ch = lines[i].split(" ");
            for(int k=0;  k < ch.length; k++)
            {
                if( k < lines.length) {
                    A1[i][k] = Double.parseDouble(ch[k].replaceAll("", ""));
                }
                else {
                    B[i] = Double.parseDouble(ch[k].replaceAll("", ""));
                }
            }
        }
    }
    public static void readFile(String path)  throws FileNotFoundException, IOException
    {
        File file = new File( path );

        BufferedReader br = new BufferedReader (
            new InputStreamReader(
                new FileInputStream( file ), "UTF-8"
            )
        );

        String line = null;
        String text = "";
        while ((line = br.readLine()) != null) {
            //variable line does NOT have new-line-character at the end
            text += line +"\n";
        }
        br.close();
        convertStringToMat(text);

    }
}