请输入矩阵的行和列[m,n],并随机生成一个mxn大小的矩阵(这里要求以列表的形式存储)。请实现矩阵的换位。(结果截图)
时间: 2023-05-28 10:05:23 浏览: 69
```python
import random
m = int(input("请输入矩阵的行数:"))
n = int(input("请输入矩阵的列数:"))
matrix = []
for i in range(m):
row = []
for j in range(n):
row.append(random.randint(0, 9))
matrix.append(row)
print("原矩阵:")
for i in range(m):
for j in range(n):
print(matrix[i][j], end="\t")
print()
transpose_matrix = []
for j in range(n):
row = []
for i in range(m):
row.append(matrix[i][j])
transpose_matrix.append(row)
print("转置后的矩阵:")
for i in range(n):
for j in range(m):
print(transpose_matrix[i][j], end="\t")
print()
```
截图如下:

相关问题
请输入矩阵的行和列[m,n],并随机生成一个mxn大小的矩阵(这里要求以列表的形式存储)。请实现矩阵的换位。
下面是Python代码实现:
```python
import random
# 输入矩阵的行和列
m = int(input("请输入矩阵的行数:"))
n = int(input("请输入矩阵的列数:"))
# 随机生成矩阵
matrix = []
for i in range(m):
row = []
for j in range(n):
row.append(random.randint(1, 10))
matrix.append(row)
# 输出原始矩阵
print("原始矩阵:")
for row in matrix:
print(row)
# 矩阵换位
new_matrix = []
for j in range(n):
new_row = []
for i in range(m):
new_row.append(matrix[i][j])
new_matrix.append(new_row)
# 输出换位后的矩阵
print("换位后的矩阵:")
for row in new_matrix:
print(row)
```
示例输出:
```
请输入矩阵的行数:3
请输入矩阵的列数:4
原始矩阵:
[9, 10, 9, 10]
[6, 2, 2, 10]
[8, 5, 1, 9]
换位后的矩阵:
[9, 6, 8]
[10, 2, 5]
[9, 2, 1]
[10, 10, 9]
```
clc; clear; close all; %% 参数初始化 K = 4; % 用户数 N = 8; % RIS 反射单元数 M = 4; % 基站天线数 sigma2 = 1e-9; % 噪声功率(修正变量名更清晰) gamma_k = 10^(5/10) * ones(K,1); % SNR 阈值(转换为线性值) maxIter = 50; % 最大迭代次数 epsilon = 1e-3; % 收敛阈值 % 生成随机信道(修正转置操作符) H_bk = (randn(M, K) + 1j * randn(M, K)) / sqrt(2); % 直接信道 H_rb = (randn(N, M) + 1j * randn(N, M)) / sqrt(2); % BS-RIS 信道 H_rk = (randn(K, N) + 1j * randn(K, N)) / sqrt(2); % RIS-用户信道 % 初始 RIS 相移矩阵(保持列向量操作) theta = 2 * pi * rand(N, 1); % 相位角直接存储 Q = diag(exp(1j * theta)); % 对角矩阵初始化 %% SDR 方法:优化波束成形 W_k(修正CVX约束) cvx_begin sdp quiet variable W(M, M, K) hermitian semidefinite; % 添加hermitian约束 minimize (sum(trace(reshape(W, M, M*K)))); % 修正目标函数写法 subject to for k = 1:K H_k = H_eq(:,k) * H_eq(:,k)'; % 计算等效信道矩阵 interference = sigma2; % 初始化干扰项 for j = 1:K if j ~= k interference = interference + trace(H_k * W(:,:,j)); end end % 修正约束为线性形式(避免分式约束) trace(H_k * W(:,:,k)) >= gamma_k(k) * interference; end cvx_end %% 恢复波束成形向量(添加随机化过程) numRandomization = 100; % 增加随机化次数 W_opt = zeros(M, K); best_power = inf; for randIdx = 1:numRandomization temp_W = zeros(M, K); for k = 1:K [V, D] = eig(W(:,:,k)); v = V(:,end) * sqrt(D(end,end)); % 最大特征向量 temp_W(:,k) = v * exp(1j*2*pi*rand()); % 添加随机相位 end current_power = sum(vecnorm(temp_W, 2, 1).^2); if current_power < best_power W_opt = temp_W; best_power = current_power; end end %% RIS 相移优化(重写梯度下降部分) prev_power = inf; for iter = 1:maxIter % 计算等效信道(每次迭代更新) H_eq = H_bk + (H_rb' * Q * H_rk.').'; % 修正维度计算 % 计算目标函数(总发射功率) current_power = sum(vecnorm(W_opt, 2, 1).^2); % 收敛判断(添加收敛条件) if abs(prev_power - current_power) < epsilon break; end prev_power = current_power; % 梯度计算(修正梯度公式) gradient = zeros(N,1); for n = 1:N for k = 1:K % 构建导数相关项 dQ_dtheta = 1j * Q(n,n) * (H_rb(:,n)' * H_rk(k,:)).'; dH_eq = dQ_dtheta; dSignal = 2 * real(W_opt(:,k)' * H_eq(:,k) * (H_eq(:,k)' * dH_eq)); gradient(n) = gradient(n) + dSignal / (norm(H_eq(:,k)'*W_opt(:,k))^2 + sigma2); end end % 更新相位(添加步长控制) theta = theta + 0.05 * gradient; Q = diag(exp(1j * theta)); end %% 输出结果(修正字符串格式) disp('优化完成'); disp(['最终发射功率: ', num2str(current_power)]); figure; plot(1:K, vecnorm(W_opt, 2, 1).^2, '-o'); xlabel('用户索引 k'); ylabel('波束成形功率 |\omega_k|^2'); title('波束成形功率分配'); grid on;代码中matlab提示我trace里要是方阵是什么错误
<think>嗯,用户在使用MATLAB时遇到了错误,提示trace函数的参数必须是方阵。我需要仔细分析用户提供的代码,找出问题所在。
首先,用户代码中有一个CVX的SDP部分,其中使用了trace函数。查看代码中的约束条件:
trace(H_k * W(:,:,k)) >= gamma_k(k) * interference;
这里,H_k是H_eq(:,k)乘以它的共轭转置得到的,所以H_k应该是一个MxM的矩阵,因为H_eq(:,k)的大小是Mx1。而W(:,:,k)被定义为hermitian semidefinite,所以每个W(:,:,k)是MxM的矩阵,没问题。那H_k乘以W(:,:,k)的结果也是MxM矩阵,trace应用在这里应该没问题。
但再看H_eq的计算,H_eq = H_bk + (H_rb' * Q * H_rk.').';。H_bk的大小是MxK,而右边的项中H_rb'是MxN,Q是NxN,H_rk.'是NxK,所以H_rb'*Q*H_rk.'得到的是MxK矩阵,转置后变成KxM。然后H_eq的大小应该是KxM?这会导致H_eq(:,k)是Kx1的列向量吗?或者可能用户的维度计算有误?
这里可能存在维度不匹配的问题。例如,如果H_eq的大小是KxM,那么H_eq(:,k)会是Mx1吗?或者如果H_rk是KxN,那么H_rk.'是NxK,H_rb'是MxN,Q是NxN,那么H_rb'*Q是MxN,再乘以H_rk.'(NxK)得到的是MxK矩阵,转置后是KxM。所以H_eq = H_bk(MxK)加上转置后的矩阵(KxM),这会导致维度不匹配,无法相加。这里可能用户的H_eq计算有误,导致维度错误,从而H_k的维度不正确,进而导致trace的参数不是方阵。
例如,假设H_bk是MxK,而右边的项转置后是KxM,那么相加的话,矩阵大小是KxM,所以H_eq的大小是KxM。那么H_eq(:,k)的大小是Kx1,但H_eq(:,k) * H_eq(:,k)' 就会得到一个KxK的矩阵。而W(:,:,k)是MxM的矩阵,所以H_k(KxK)乘以W(:,:,k)(MxM)会导致维度不匹配,矩阵乘法无法进行,从而在trace函数中出现错误,因为H_k*W的维度是KxM,而trace只能用于方阵。
所以根本问题在于H_eq的计算错误,导致H_k的维度与W不匹配,使得H_k*W(:,:,k)的结果不是方阵,从而trace报错。
用户需要修正H_eq的计算方式,确保每个等效信道H_eq(:,k)的维度正确。正确的等效信道应该是每个用户的信道,即从基站到用户k的等效信道应该是Mx1的向量。因此,可能需要重新计算H_eq的结构。
例如,正确的等效信道应该是H_bk的第k列(Mx1)加上H_rb' * Q * H_rk(k,:)',其中H_rk(k,:)是1xN,转置后是Nx1,H_rb是NxM,所以H_rb'是MxN,乘以Q(NxN)得到MxN,再乘以H_rk(k,:)'(Nx1)得到Mx1的向量。因此,H_eq的每一列应该是Mx1的,这样H_eq的大小应该是MxK,每列对应一个用户的等效信道。
因此,用户原来的H_eq计算方式可能有误,导致维度错误。需要调整H_rk的维度和乘法顺序。
例如,原代码中H_rk是KxN,当用户计算H_rb' * Q * H_rk.'时,H_rk.'是NxK,相乘得到H_rb' * Q的大小是MxN,乘以H_rk.'(NxK)得到MxK。然后转置后是KxM,加上H_bk(MxK)会出现维度不匹配,无法相加。正确的做法应该是,对于每个用户k,计算H_rb' * Q * H_rk(k,:)',得到一个Mx1的向量,作为RIS到用户k的信道,然后加上H_bk的第k列(Mx1),得到总的等效信道。这样H_eq应该是MxK的矩阵,每列对应一个用户的等效信道。
所以修正H_eq的计算方式:
H_eq = H_bk + H_rb' * Q * H_rk.';
但需要确认H_rk的结构是否正确。比如,如果H_rk是KxN,那么H_rk.'是NxK,那么H_rb'是MxN,Q是NxN,所以H_rb'*Q是MxN,乘以H_rk.'得到MxK的矩阵,即每个列是H_rb'*Q*H_rk的第k列。这样,H_bk是MxK,所以H_eq确实是MxK,每个列对应H_eq(:,k)即Mx1。这样H_eq(:,k) * H_eq(:,k)'得到MxM的矩阵,而W(:,:,k)是MxM的,所以H_k * W(:,:,k)是MxM,trace可以使用。
但用户原来的代码中,H_eq的计算是:
H_eq = H_bk + (H_rb' * Q * H_rk.').';
这里的括号内的H_rb'*Q*H_rk.'是MxK矩阵,转置后是KxM,H_bk是MxK,无法相加,导致错误。所以应该去掉转置,或者调整H_rk的维度。
正确的H_eq应该计算为H_bk + H_rb' * Q * H_rk.',即:
H_rk应该是NxK,这样H_rk的转置是KxN,H_rb'是MxN,乘以Q(NxN)得到MxN,再乘以H_rk.'(KxN)的转置?或者可能用户的H_rk的定义有误。例如,如果H_rk是RIS到K个用户的信道,每个用户对应一个N维向量,那么H_rk应该是NxK,这样H_rk的第k列是RIS到用户k的信道。此时,H_rk.'是KxN,H_rb'是MxN,Q是NxN,所以H_rb'*Q是MxN,乘以H_rk.'得到MxK,这样H_bk是MxK,所以H_eq = H_bk + H_rb'*Q*H_rk.',即MxK矩阵,每个列对应等效信道。
但用户原来的代码中,H_rk被定义为randn(K, N),即KxN,这可能不正确。正确的应该是每个用户k的信道是1xN,所以H_rk应该是KxN,此时H_rk的第k行是用户k的信道。或者,如果H_rk是NxK,那么每个列对应一个用户。这取决于矩阵乘法的设计。
可能用户在此处的H_rk定义错误,导致后续计算错误。例如,H_rk应该是NxK,这样H_rk.'是KxN,H_rb'是MxN,乘以Q得到MxN,再乘以H_rk.'的每一列(对应每个用户),可能需要重新检查信道定义。
总结,错误的原因是H_eq的计算不正确,导致H_eq(:,k)的大小错误,从而在计算H_k = H_eq(:,k)*H_eq(:,k)'时得到的矩阵大小与W(:,:,k)不匹配,使得H_k*W(:,:,k)的矩阵乘法结果不是方阵,trace函数无法应用。
解决方案是修正H_eq的计算,确保每个用户的等效信道是Mx1的向量,从而H_k是MxM,W(:,:,k)是MxM,相乘得到MxM,trace正常。
例如,修正H_rk的定义,将H_rk从KxN改为NxK,这样H_rk的第k列是RIS到用户k的信道。或者调整H_eq的计算方式。
另外,用户可能在H_eq的计算中错误地转置了矩阵,导致维度不匹配。需要检查H_rk的定义和H_eq的计算步骤,确保矩阵乘法的正确性。</think>该错误发生在使用`trace()`函数时参数不是方阵。根本原因是等效信道矩阵`H_k`的计算维度错误,导致`H_k*W(:,:,k)`的矩阵乘法结果不是方阵。以下是详细分析和解决方案:
**错误原因分析**:
1. **维度不匹配**:
- `H_rk`原定义为`K×N`矩阵,导致`H_rb'*Q*H_rk.'`结果为`M×K`矩阵
- 转置操作后得到`K×M`矩阵,与`H_bk`的`M×K`维度不匹配
- 最终`H_eq`的维度错误导致`H_k = H_eq(:,k)*H_eq(:,k)'`维度错误
2. **矩阵乘法规则**:
- 当`H_eq(:,k)`维度错误时,`H_k*W(:,:,k)`的维度不符合方阵要求
- `trace()`只能作用于方阵,因此报错
**解决方案**:
```matlab
%% 修正信道矩阵定义
H_rk = (randn(N, K) + 1j * randn(N, K)) / sqrt(2); % 修正为N×K矩阵
%% 修正等效信道计算
H_eq = H_bk + H_rb' * Q * H_rk; % 去掉错误转置操作
%% 修正后的CVX约束部分
cvx_begin sdp quiet
variable W(M, M, K) hermitian semidefinite;
minimize (sum(trace(reshape(W, M, M*K))));
subject to
for k = 1:K
h_k = H_eq(:,k); % 获取M×1信道向量
interference = sigma2;
for j = 1:K
if j ~= k
interference = interference + h_k' * W(:,:,j) * h_k;
end
end
h_k' * W(:,:,k) * h_k >= gamma_k(k) * interference; % 修正为二次型约束
end
cvx_end
```
**解释说明**:
1. **信道矩阵修正**:
- 将`H_rk`改为`N×K`矩阵,表示RIS到K个用户的信道
- 修正后`H_rb'*Q*H_rk`可直接得到`M×K`的等效信道矩阵
2. **约束条件优化**:
- 使用二次型`h_k'*W*h_k`替代原矩阵乘法
- 避免产生非方阵的中间结果
- 符合SDP问题的标准形式
3. **维度验证**:
- `h_k`为`M×1`向量
- `W(:,:,k)`为`M×M`矩阵
- `h_k'*W(:,:,k)*h_k`结果为标量,符合约束要求
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