矩阵加法的奥秘与Lua实现 矩阵加法的运算规律

你是否对矩阵加法感到好奇？它不仅是数学中的一个基础概念，更是计算机图形学等领域的重要工具。今天，我们就来一起探索矩阵加法的奥秘，并用Lua编程语言轻松实现它！

矩阵加法的定义

矩阵加法，简单来说，就是将两个矩阵对应位置的元素相加。假设我们有两个矩阵A和B，它们的维度（即行数和列数）必须相同。矩阵A和B的加法就是将A和B对应位置的元素相加，结果仍然是一个与A、B维度相同的矩阵。

Lua实现矩阵加法

在Lua中，我们可以使用二维表来表示矩阵。下面是一个简单的Lua函数，用于实现矩阵加法：

function matrix_add(A, B)
    local rowsA = #A
    local colsA = #A[1]
    local rowsB = #B
    local colsB = #B[1]


    -- 检查两个矩阵的维度是否相同
    if rowsA ~= rowsB or colsA ~= colsB then
        error("矩阵A和B的维度不同")
    end


    local result = {}
    for i = 1, rowsA do
        result[i] = {}
        for j = 1, colsA do
            result[i][j] = A[i][j] + B[i][j] 
        end
    end
    return result
end

这个函数首先分别获取矩阵A和B的行数和列数，然后检查这两个矩阵的维度是否相同。如果维度不同，函数会抛出一个错误。接下来，它创建一个新的矩阵来存储结果，并遍历两个输入矩阵的每一个元素，将它们相加，并将结果存储在结果矩阵的对应位置。

使用示例

为了展示如何使用matrix_add函数，我们可以定义两个矩阵作为变量，并将它们作为参数传递给函数。下面是一个更灵活的示例，它允许我们输入任意维度的矩阵：

-- 输入矩阵
function input_matrix(name, rows, cols)
    print(string.format("请输入%d*%d的矩阵%s：", rows, cols, name))
    local matrix = {}
    for i = 1, rows do
        matrix[i] = {}
        for j = 1, cols do
            matrix[i][j] = io.read("n")
        end
    end
    return matrix
end


print("请输入矩阵的行数和列数（以空格分隔）：")
local rows, cols = io.read("n", "n")
A = input_matrix("A", rows, cols)
B = input_matrix("B", rows, cols)


C = matrix_add(A, B)


print("矩阵A+B的结果为：")
for i, row in ipairs(C) do
    for j, val in ipairs(row) do
        io.write(val .. " ")
    end
    io.write("\n")
end

在这个示例中，我们定义了一个名为input_matrix的函数，用于从标准输入接收矩阵的元素值。然后，我们使用这个函数来获取两个矩阵A和B，并将它们传递给matrix_add函数进行加法运算。最后，我们打印出加法运算的结果。

io.read("n")可以从标准输入读取一个数值（以空白字符结束），调用函数时可以指定多个输入选项，例如io.read("n", "n")，函数在读取一个数值后，跳过空白符读取下一个数值。因此，在这个示例中，可以在一行中输入所有需要输入的值，也可以按矩阵维度的格式输入。例如以下执行示例：

请输入矩阵的行数和列数（以空格分隔）：
2 3
请输入2*3的矩阵A：
1 3 5
2 4 6
请输入2*3的矩阵B：
1 2 3
4 5 6
矩阵A+B的结果为：
2 5 8 
6 9 12