ПММ - 1 (прямые СЛАУ)

//Решение СЛАУ методами Гаусса, Крамера, Гаусса-Жордана, матричным
//Автор - Горшков Иван, группа ИТ-22Б
using System;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Net.NetworkInformation;
using System.Text;

namespace Matrix {
    class Program {

        //метод печати меню
        static void menu(double[,] free, double[,] matrix, int n, int m) {
            Console.WriteLine("Исходная матрциа: ");
            PrintMatrix(matrix, n, m);
            Console.WriteLine("Вектор свободных членов: ");
            PrintMatrix(free, n, 1);

            Console.WriteLine(" ————————————————————————— ");
            Console.WriteLine("|  Выберите метод решения |");
            Console.WriteLine("|-------------------------|");
            Console.WriteLine("| 1 |  Крамера            |");
            Console.WriteLine("| 2 |  Гаусса             |");
            Console.WriteLine("| 3 |  Матричный          |");
            Console.WriteLine("| 4 |  Гаусса-Жордана     |");
            Console.WriteLine(" ————————————————————————— ");
            Console.Write(">> ");

            int choise = 0;
            choise = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine();

            switch (choise) {
                case 1:
                    Cramer(free, matrix, n, m);
                    break;
                case 2:
                    Gauss(free, matrix, n, m);
                    break;
                case 3:
                    MM(free, matrix, n, m);
                    break;
                case 4:
                    GaussJordan(free, matrix, n, m);
                    break;
                default:
                    Console.WriteLine("Ошибка ввода");
                    break;
            }
        }

        //метод Крамера
        static void Cramer(double [,] free, double [,] matrix, int n, int m) {
            string path = @"E:\C#\Университет\Первый круг\1Ж\answer.txt";  //указываем путь к файлу
            double res = 0;                             //переменная для детерминантов
            double det = Determinant(matrix, n, m);     //общий детерминант

            double[,] UsMatrix = new double[n, m];      //создаём копию изначальной матрицы
            UsMatrix = (double[,]) matrix.Clone();

            string[] lines = new string[n];             //массив для хранения ответов

            for (int c = 0; c<m; c++) {
                for (int i = 0; i<n; i++) {             //заменяем столбик с номером "C" на вектор свободных членов
                    matrix[i, c] = free[i, 0];
                }
                res = Determinant(matrix, n, m)/det;    //вычисляем корень
                Console.WriteLine($"x{c + 1} = {res}"); //вывод корней в консоль
                lines[c] = Convert.ToString(res);       //перевод результатов в строковый массив
                matrix = (double[,]) UsMatrix.Clone();  //возвращаем матрице изначальный вид
            }
            File.WriteAllLines($"{path}", lines);
            Console.WriteLine("\nРезультат работы программы записан в файл answer.txt");
        }

        //метод мечати матрциы
        static void PrintMatrix(double[,] arr, int n, int m) {             //печать матрицы
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                for (int j = 0; j < m; j++) {
                    Console.Write(String.Format("{0,5}", arr[i, j]));
                }
                Console.WriteLine();
            }
            Console.WriteLine();
        }

        //вычисление детерминанта приведением к треугольному виду
        static double Determinant(double[,] matrix, int n, int m) {
            double res = 1;
            double[,] UsMatrix = new double[n, m];

            UsMatrix = (double[,]) matrix.Clone();   //копирование матрицы

            for (int i = 0; i < n - 1; i++) {       //приведение к верхнему треугольному виду
                for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                    double koef = UsMatrix[j, i] / UsMatrix[i, i];
                    for (int k = i; k < n; k++) {
                        UsMatrix[j, k] -= UsMatrix[i, k] * koef;
                    }
                }
            }

            for (int i = 0, j = 0; i<n && j<m; i++, j++) {
                res *= UsMatrix[i, j];
            }

            return res;
        }

        //метод Гаусса
        static void Gauss (double[,] free, double[,] matrix, int n, int m) {

            string path = @"E:\C#\Университет\Первый круг\1Ж\answer.txt";  //указываем путь к файлу
            double[,] UsMatrix = new double[n, m];                         //копия матрицы
            double[,] FreeCopy = new double[n, 1];                         //копия вектора
            double[,] Copy = new double[n, 1];
            string[] lines = new string[n];                                //хранение ответов

            UsMatrix = (double[,])matrix.Clone();   //копирование матрицы
            FreeCopy = (double[,])free.Clone();     //копирование вектора свободных членов
            Copy = (double[,])FreeCopy.Clone();

            for (int i = 0; i < n - 1; i++) {       //приведение к верхнему треугольному виду
                for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                    double koef = UsMatrix[j, i] / UsMatrix[i, i];
                    for (int k = i; k < n; k++) {
                        UsMatrix[j, k] -= UsMatrix[i, k] * koef;
                    }
                    FreeCopy[j, 0] -= FreeCopy[i, 0] * koef;        //изменение вектора свободных членов
                }
            }

            for (int i = 0; i < n; i++) {
                double save = UsMatrix[i, i];
                for (int j = 0; j < m; j++) {
                    if (UsMatrix[i, j] == 0 || UsMatrix[i, j] == -0)
                        continue;
                    UsMatrix[i, j] = UsMatrix[i, j] / save;
                }
                FreeCopy[i, 0] = FreeCopy[i, 0] / save;
            }

            double[] x = new double[n];                                   //x - массив хранения неизвестных
            x[0] = FreeCopy[n - 1, 0];                                    //вычисление последнего неизвестного
            for (int i = 1, k = n - 2; i < n && k >= 0; i++, k--) {       //обратный ход
                for (int j = m-1, count = i; j>k; j--, count--) {
                    //формула вычисления неизвестных суть в выражении неизвестного и последющем делении на диагональный элемент
                    FreeCopy[k, 0] = FreeCopy[k, 0] + (UsMatrix[k, j] * (-1) * x[i-count]);
                    //FreeCopy - преображённый вектор свободных членов, UsMatrix - преображённая матрица
                }
                x[i] = FreeCopy[k, 0];
            }

            Array.Reverse(x, 0,n);              //разворот массива (массив, начальный элемент, длина разворота)
            for (int i = 0; i<n; i++) {         //вывод результата на экран и перезапись в string массив
                Console.WriteLine($"x{i+1} = {x[i]}");
                lines[i] = Convert.ToString(x[i]);
            }
            File.WriteAllLines($"{path}", lines);       //запись в файл
            Console.WriteLine("\nРезультат работы программы записан в файл answer.txt");

        }

        //метод Гаусса-Жордана
        static void GaussJordan(double[,] free, double[,] matrix, int n, int m) {
            string path = @"E:\C#\Университет\Первый круг\1Ж\answer.txt";  //указываем путь к файлу
            double[,] UsMatrix = new double[n, m];                         //копия матрицы
            double[,] FreeCopy = new double[n, 1];                         //копия вектора
            string[] lines = new string[n];                                //хранение ответов
            double[,] Unit = new double[n, m];                             //единичная матрица

            UsMatrix = (double[,])matrix.Clone();   //копирование матрицы
            FreeCopy = (double[,])free.Clone();     //копирование вектора свободных членов

            for (int i = 0; i<n; i++)              //заполнение единичной матрицы
                for (int j = 0; j < m; j++)
                    if (i == j)
                        Unit[i, j] = 1;

            for (int i = 0; i < n - 1; i++) {       //приведение к верхнему треугольному виду
                for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                    double koef = UsMatrix[j, i] / UsMatrix[i, i];
                    for (int k = i; k < n; k++) {
                        UsMatrix[j, k] -= UsMatrix[i, k] * koef;
                        Unit[j, k] -= Unit[i, k] * koef;
                    }
                    FreeCopy[j, 0] -= FreeCopy[i, 0] * koef;        //изменение вектора свободных членов
                }
            }

            for (int i = n-1; i > 0; i--) {       //приведение к нижнему треугольному виду
                for (int j = i-1; j >= 0; j--) {
                    double koef = UsMatrix[j, i] / UsMatrix[i, i];
                    for (int k = i; k >= 0; k--) {
                        if (UsMatrix[i, j] == 0 || UsMatrix[i, j] == -0)
                            continue;
                        UsMatrix[j, k] -= UsMatrix[i, k] * koef;
                        Unit[j, k] -= Unit[i, k] * koef;
                    }
                    FreeCopy[j, 0] -= FreeCopy[i, 0] * koef;        //изменение вектора свободных членов
                }
            }

            for (int i = 0; i < n; i++) {
                double save = UsMatrix[i, i];
                for (int j = 0; j < m; j++) {
                    if (UsMatrix[i, j] == 0 || UsMatrix[i, j] == -0)
                        continue;
                    UsMatrix[i, j] = UsMatrix[i, j] / save;
                    Unit[i, j] = Unit[i, j] / save;
                }
                FreeCopy[i, 0] = FreeCopy[i, 0] / save;
            }

            for (int i = 0; i < n; i++) {         //вывод результата на экран и перезапись в string массив
                Console.WriteLine($"x{i + 1} = {FreeCopy[i,0]}");
                lines[i] = Convert.ToString(FreeCopy[i,0]);
            }
            File.WriteAllLines($"{path}", lines);       //запись в файл
            Console.WriteLine("\nРезультат работы программы записан в файл answer.txt");

        }

        static void MM (double[,] free, double[,] matrix, int n, int m) {
            string path = @"E:\C#\Университет\Первый круг\1Ж\answer.txt";
            double tmp;
            double[,] Unit = new double[n, m];                             //единичная матрица
            string[] lines = new string[n];

            for (int i = 0; i < n; i++)                                    //заполнение единичной матрицы
                for (int j = 0; j < m; j++)
                    if (i == j)
                        Unit[i, j] = 1;

            for (int i = 0; i < n; i++) {
                tmp = matrix[i,i];
                for (int j = n - 1; j >= 0; j--) {
                    matrix[i,j] /= tmp;
                    Unit[i,j] /= tmp;
                }

                if (i >= 1) {
                    for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {
                        double temp = matrix[j,i];
                        for (int s = 0; s < n; s++) {
                            matrix[j,s] -= temp * matrix[i,s];
                            Unit[j,s] -= temp * Unit[i,s];
                        }
                    }
                }

                for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                    tmp = matrix[j,i];
                    for (int q = n - 1; q >= 0; q--) {
                        matrix[j,q] -= tmp * matrix[i,q];
                        Unit[j,q] -= tmp * Unit[i,q];
                    }
                }
            }

            double[] x = new double[n];

            for (int i = 0; i < n; i++) {
                double cst = 0;
                for (int j = 0; j < n; j++) {
                    Unit[i,j] *= free[j,0];
                    cst += Unit[i,j];
                }
                x[i] = cst;
            }

            for (int c = 0; c < n; c++) {
                Console.WriteLine($"x{c + 1} = {x[c]}"); //вывод корней в консоль
                lines[c] = Convert.ToString(x[c]);       //перевод результатов в строковый массив
            }

            File.WriteAllLines($"{path}", lines);
            Console.WriteLine("\nРезультат работы программы записан в файл answer.txt");
        }

        static void Main(string[] args) {
            string path = @"E:\C#\Университет\Первый круг\1Ж\matrix.txt";  //указываем путь к файлу
            string[] lines = File.ReadAllLines($"{path}");                 //считываем строки в элементы string массива

            int n, m;
            n = Int32.Parse(lines[0]);                                     //считываем кол-во строк и столбцов
            m = Int32.Parse(lines[1]);                                     //преобразованием из string в int

            double[,] matrix = new double[n, m];                           //создаём матрицу
            int r = 3;                                                     //память номера элемента массива

            double[,] free = new double[n, 1];                             //free - вектор свободных членов
            for (int j = 0; r<n+3; r++, j++) {      //запись свободных челенов
                free[j, 0] = Int32.Parse(lines[r]);
            }

            for (int i = 0; i<n; i++) {             //построчно записываем из lines в matrix
                for (int j = 0; j<m; j++) {
                    r++;
                    matrix[i, j] = Int32.Parse(lines[r]);
                }
            }

            menu(free, matrix, n, m);

        }
    }
}