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Como calcular o determinante de uma matriz usando o Teorema de Laplace em Java

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Como já vimos em dicas anteriores, o determinante de uma matriz de ordem 3 (três linhas e três colunas) pode ser obtido por meio da Regra de Sarrus. No entanto, quando temos matrizes de ordem 4 ou superior, a regra mais comumente aplicada é o Método dos Cofatores, ou Regra de Laplace.

O Método dos Cofatores, ou Expansão de Cofatores, ou ainda Determinante por Laplace, foi um método para o cálculo de determinantes inventado por Pierre Laplace.

Nesta dica mostrarei um código Java completo para calcular o determinante de uma matriz de ordem 3 usando expansão de cofatores. Note que a função calcularDeterminante() é uma função recursiva cujo caso base é a redução da matriz original em apenas uma linha e uma coluna.

Veja o código completo:

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Se precisar de ajuda com o código abaixo, pode me chamar
no WhatsApp +55 (62) 98553-6711 (Osmar)
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package estudos;

public class Estudos {
  public static void main(String[] args){
    // vamos definir a ordem da matriz
    int ordem = 3; // 3 linhas e 3 colunas
    
    // e agora criamos a matriz. Podemos definir os elementos
    // diretamente ou pedir para o usuário informar os valores
    int matriz[][] = {{1, 3, 0}, {0, 2, 5}, {2, 4, 4}};
 
    // mostramos a matriz completa
    System.out.println("A matriz é:\n");
    
    for (int i = 0; i < ordem; i++) {
      for (int j = 0; j < ordem; j++){
        System.out.printf("%5d", matriz[i][j]);
      }
      System.out.print("\n");
    }
    
    // vamos calcular o determinante usando o Teorema de Laplace
    int determinante = calcularDeterminante(matriz, ordem);
    
    // e mostramos o resultado
    System.out.println("\nO determinante da matriz é: " + determinante);  
  } 
 
  // função recursiva que encontra e retorna o determinante de uma
  // matriz de qualquer ordem
  public static int calcularDeterminante(int matriz[][], int ordem){
    int determinante = 0; // para guardar e retornar o determinante
    // matriz de cofatores
    int cofatores[][] = new int[ordem][ordem];
    // para guardar o sinal de multiplicação
    int sinal = 1;
    
    // caso base da recursividade:
    // se a matriz possuir apenas um elemento, retorna ele
    if (ordem == 1){
      return matriz[0][0];
    }
 
    // vamos percorrer cada um dos elementos da primeira linha    
    for (int f = 0; f < ordem; f++) {
      // vamos obter o cofator de matriz[0][f]
      calcularCofator(matriz, cofatores, 0, f, ordem);
      determinante = determinante + (sinal * matriz[0][f]
        * calcularDeterminante(cofatores, ordem - 1));
 
      // alterna o sinal
      sinal = -sinal;
    }
 
    // retorna o determinante
    return determinante;
  } 
  
  // função para retornar o cofator de mat[p][q] em temp[][]
  // ordem é a ordem atual da matriz mat[][]
  public static void calcularCofator(int mat[][], int temp[][],
    int p, int q, int ordem){
    // nos parâmetros, p indica linha e q indica coluna
    
    // variáveis auxiliares
    int i = 0, j = 0;
 
    // percorre cada um dos elementos da matriz recebida
    for (int linha = 0; linha < ordem; linha++) {
      // percorre as colunas
      for (int coluna = 0; coluna < ordem; coluna++) {
        // copia para a matriz temporária apenas os
        // elementos que não se encaixam na linha
        // e coluna informadas
        if (linha != p && coluna != q) {
          temp[i][j++] = mat[linha][coluna];
          // preenchemos a linha. Hora de aumentar
          // o índice da linha e resetar o índice
          // da coluna
          if (j == ordem - 1) {
            j = 0;
            i++;
          }
        }
      }
    }
  }
}

Ao executar este código Java nós teremos o seguinte resultado:

A matriz é:

    1    3    0
    0    2    5
    2    4    4

O determinante da matriz é: 18


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Java ::: Dicas & Truques ::: Gráficos

Como desenhar em um JComponent do Java Swing (JLabel, JButton, JPanel, etc) usando o método paintComponent()

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A classe JComponent possui um método chamado paintComponent(Graphics g) que recebe um objeto da classe Graphics que pode ser usado para desenhar na superfície do componente. Desta forma, qualquer componente que herda de JComponent pode ser usado para esta finalidade.

Para demonstrar como isso é feito, veja um trecho de código no qual desenhamos uma linha em um JLabel e o anexamos à janela do aplicativo. Observe a criação de uma classe personalizada que herda de JLabel:

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import java.awt.*;
import javax.swing.*;

public class Estudos extends JFrame{
  public Estudos() {
    super("Desenhando em um JLabel");
    
    Container c = getContentPane();

    // Cria o JLabel
    MinhaLabel label = new MinhaLabel();
    c.add(label);

    setSize(350, 250);
    setVisible(true);
  }
  
  public static void main(String args[]){
    Estudos app = new Estudos();
    app.setDefaultCloseOperation(
      JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
  }
}

// classe personalizada que permite desenhar
class MinhaLabel extends JLabel{
  protected void paintComponent(Graphics g){
    super.paintComponent(g);
    g.drawLine(0, 0, 200, 200); 
  }
}



Java ::: Reflection (introspecção) e RTI (Runtime Type Information) ::: Passos Iniciais

Como retornar o nome de uma classe Java usando os métodos getClass() e getName()

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Entre os métodos que uma classe herda da classe Object, está o método getClass(). Este método retorna um objeto da classe Class e podemos tirar proveito disso para fazer em encadeamento e chamar também o método getName() para obter o nome de uma determinada classe.

Veja o exemplo no qual obtemos uma String contendo o nome de uma classe (juntamente com o nome do pacote ao qual ela pertence):

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import javax.swing.*;
 
public class Estudos{
  public static void main(String args[]){
    JButton btn = new JButton();
    String nomeClasse = btn.getClass().getName();
    System.out.println(nomeClasse);
 
    // exibirá: "javax.swing.JButton"
 
    System.exit(0);
  }
} 

Ao executarmos este código nós teremos o seguinte resultado:

javax.swing.JButton


Java ::: Pacote java.awt ::: Graphics

Como definir a cor para o contexto de desenho usando o método setColor() da classe Graphics do Java

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Computação Gráfica em Java - Como desenhar gráficos em Java.

Muitas vezes queremos definir com qual cor um determinado desenho será realizado. Isso é feito por meio do uso do método setColor() da classe Graphics. Este método aceita um objeto da classe Color.

Veja um exemplo no qual definimos a cor que será usada para desenhar na superfície de um JLabel:

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import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;

public class Estudos extends JFrame{
  JLabel label;  

  public Estudos() {
    super("Desenhando");
    
    Container c = getContentPane();
    c.setLayout(new BorderLayout());

    // Cria um JLabel
    label = new JLabel();
    c.add(label, BorderLayout.CENTER);

    // Cria um botão
    JButton btn = new 
      JButton("Desenhar Linhas Coloridas");
    btn.addActionListener(
      new ActionListener(){
        public void actionPerformed(ActionEvent e){
          
          Graphics graphics = label.getGraphics();
          
          // obtém a cor atual
          Color corAnt = graphics.getColor();

          // desenha linhas coloridas no JLabel
          graphics.setColor(Color.RED); // vermelho
          graphics.drawLine(10, 15, 100, 10);
          
          graphics.setColor(Color.BLUE); // azul
          graphics.drawLine(20, 30, 80, 150);
          
          graphics.setColor(Color.YELLOW); // amarelo
          graphics.drawLine(50, 50, 120, 30);
          
          graphics.setColor(Color.GREEN); // verde
          graphics.drawLine(100, 100, 310, 100);    

          // retorna a cor original
          graphics.setColor(corAnt);
        }
      }
    );
    
    // Adiciona o botão à janela
    c.add(btn, BorderLayout.SOUTH);

    setSize(350, 250);
    setVisible(true);
  }
  
  public static void main(String args[]){
    Estudos app = new Estudos();
    app.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
  }
}

Ao executar este programa Java Swing você verá quatro linhas desenhadas, cada uma de uma cor diferente.


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