Merge pull request 'tepechin_kirill_lab_6' (#49) from tepechin_kirill_lab_6 into main
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106
tepechin_kirill_lab_6/README.md
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tepechin_kirill_lab_6/README.md
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## Лабораторная работа №6, Тепечин Кирилл
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### Код
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#### Обычный код
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````java
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private static BigDecimal findDeterminantGauss(double[][] matrix) {
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int n = matrix.length;
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BigDecimal det = BigDecimal.ONE;
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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int maxRow = i;
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for (int j = i + 1; j < n; j++) {
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if (Math.abs(matrix[j][i]) > Math.abs(matrix[maxRow][i])) {
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maxRow = j;
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}
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}
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if (maxRow != i) {
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double[] temp = matrix[i];
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matrix[i] = matrix[maxRow];
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matrix[maxRow] = temp;
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det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
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}
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for (int j = i + 1; j < n; j++) {
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double factor = matrix[j][i] / matrix[i][i];
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for (int k = i; k < n; k++) {
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matrix[j][k] -= factor * matrix[i][k];
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}
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}
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}
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[i][i]));
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}
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return det;
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}
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````
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#### Параллельный код
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````java
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private static BigDecimal findDeterminantGaussParallel(double[][] matrix, int threadsCount) {
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int n = matrix.length;
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final BigDecimal[] det = {BigDecimal.ONE};
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ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(threadsCount);
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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final int rowIdx = i;
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int maxRow = rowIdx;
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for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
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if (Math.abs(matrix[j][rowIdx]) > Math.abs(matrix[maxRow][rowIdx])) {
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maxRow = j;
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}
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}
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if (maxRow != rowIdx) {
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double[] temp = matrix[rowIdx];
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matrix[rowIdx] = matrix[maxRow];
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matrix[maxRow] = temp;
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det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
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}
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executor.execute(() -> {
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for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
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double factor = matrix[j][rowIdx] / matrix[rowIdx][rowIdx];
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for (int k = rowIdx; k < n; k++) {
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matrix[j][k] -= factor * matrix[rowIdx][k];
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}
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}
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});
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det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[rowIdx][rowIdx]));
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}
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executor.shutdown();
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try {
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executor.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);
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} catch (InterruptedException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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return det[0];
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}
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````
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### Тесты
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Тесты проводились на 16 потоках
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![result](result.png)
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### Выводы
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* На матрицах от 100 до 500 последовательное вычисление быстрее.
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* Параллельное вычисление работает быстрее на матрицах от 1000 n.
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### Ссылка на видео
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https://youtu.be/ZK1qSvbUNTk
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BIN
tepechin_kirill_lab_6/result.png
Normal file
BIN
tepechin_kirill_lab_6/result.png
Normal file
Binary file not shown.
After Width: | Height: | Size: 19 KiB |
138
tepechin_kirill_lab_6/src/MatrixDeterminant.java
Normal file
138
tepechin_kirill_lab_6/src/MatrixDeterminant.java
Normal file
@ -0,0 +1,138 @@
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import java.math.BigDecimal;
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import java.text.DecimalFormat;
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import java.util.Arrays;
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import java.util.concurrent.ExecutorService;
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import java.util.concurrent.Executors;
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import java.util.concurrent.TimeUnit;
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import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
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public class MatrixDeterminant {
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public static double[][] generateMatrix(int n) {
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double[][] matrix = new double[n][n];
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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for (int j = 0; j < n; j++) {
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matrix[i][j] = Math.round((Math.random() * 5));
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}
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}
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return matrix;
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}
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private static BigDecimal findDeterminantGauss(double[][] matrix) {
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int n = matrix.length;
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BigDecimal det = BigDecimal.ONE;
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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int maxRow = i;
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for (int j = i + 1; j < n; j++) {
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if (Math.abs(matrix[j][i]) > Math.abs(matrix[maxRow][i])) {
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maxRow = j;
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}
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}
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if (maxRow != i) {
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double[] temp = matrix[i];
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matrix[i] = matrix[maxRow];
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matrix[maxRow] = temp;
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det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
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}
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for (int j = i + 1; j < n; j++) {
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double factor = matrix[j][i] / matrix[i][i];
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for (int k = i; k < n; k++) {
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matrix[j][k] -= factor * matrix[i][k];
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}
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}
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}
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[i][i]));
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}
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return det;
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}
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private static BigDecimal findDeterminantGaussParallel(double[][] matrix, int threadsCount) {
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int n = matrix.length;
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final BigDecimal[] det = {BigDecimal.ONE};
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ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(threadsCount);
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for (int i = 0; i < n; i++) {
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final int rowIdx = i;
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int maxRow = rowIdx;
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for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
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if (Math.abs(matrix[j][rowIdx]) > Math.abs(matrix[maxRow][rowIdx])) {
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maxRow = j;
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}
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}
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if (maxRow != rowIdx) {
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double[] temp = matrix[rowIdx];
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matrix[rowIdx] = matrix[maxRow];
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matrix[maxRow] = temp;
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det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
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}
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executor.execute(() -> {
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for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
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double factor = matrix[j][rowIdx] / matrix[rowIdx][rowIdx];
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for (int k = rowIdx; k < n; k++) {
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matrix[j][k] -= factor * matrix[rowIdx][k];
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}
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}
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});
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det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[rowIdx][rowIdx]));
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}
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executor.shutdown();
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try {
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executor.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);
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} catch (InterruptedException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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return det[0];
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}
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public static void main(String[] args) {
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run(100);
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run(300);
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run(500);
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run(1000);
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run(3000);
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}
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public static void run(int n) {
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System.out.println("N = " + n);
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double[][] matrix = generateMatrix(n);
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double[][] matrixClone = Arrays.copyOf(matrix, n);
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long time = System.currentTimeMillis();
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BigDecimal determinantGauss = findDeterminantGauss(matrix);
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System.out.println("Time gauss sync: " + (System.currentTimeMillis() - time));
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time = System.currentTimeMillis();
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BigDecimal determinantGaussAsync = findDeterminantGaussParallel(matrixClone, Runtime.getRuntime().availableProcessors());
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System.out.println("Time gauss async: " + (System.currentTimeMillis() - time));
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if (n < 101) {
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|
System.out.println("Determinant (gauss sync): " + new DecimalFormat("#0.##").format(determinantGauss));
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|
System.out.println("Determinant (gauss async): " + new DecimalFormat("#0.##").format(determinantGaussAsync));
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}
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|
System.out.println();
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}
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}
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