课程设计报告—稀疏矩阵的完全链表表示及其运算
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数据结构课程设计报告题目:专业:班级:学号:姓名:指导老师:时间:一、课程设计题目及所涉及知识点设计题目是“矩阵的运算”;所涉及的知识点主要是:1、利用数组的形式来储存数据,在main函数里面,实现对于数据的输入操作,利用switch语句进行选择来执行操作,利用for语句与do……while语句来实现功能的循环操作。
2、矩阵的加法、减法、乘法、数乘、转置的基本算法方式。
3、通过switch语句进行选择来执行操作,来实现每个算法的功能。
二、课程设计思路及算法描述设计思路:用程序实现矩阵能够完成矩阵的转置运算;矩阵的数乘运算;矩阵的加法运算;矩阵的减法运算;矩阵的乘法运算;这几种矩阵的简单的运算。
用数组把将要运算的矩阵储存起来,然后实现矩阵的这几种运算。
在main函数里面,来实现对于数据的输入操作,利用switch语句进行选择来执行操作,利用for语句来实现功能的循环操作。
算法:算法1:矩阵的转置运算;首先是把将要运算的矩阵存放在数组中,矩阵的转置运算,就是把你将要进行运算的A矩阵的行ar和列ac,把A矩阵的行ar作为B矩阵的bc,A矩阵的列ac作为B矩阵的br,这样得到的新矩阵B的行br和列bc就是矩阵A的转置。
算法如下:for(i=0;i<ar;i++)for(j=0;j<ac;j++)B[j][i]=A[i][j];算法2:矩阵的数乘运算;首先是把将要运算的矩阵存放在数组中,矩阵的数乘运算,就是实现用一个实数k 去A矩阵。
实数k去乘矩阵的每一行和每一列,得到的一个新的矩阵B,这样就解决了矩阵的数乘运算。
算法如下:for(i=0;i<ar;i++)for(j=0;j<ac;j++)B[i][j]=k*A[i][j];算法3:矩阵的加法运算;首先是把将要运算的矩阵存放在数组中,矩阵的加法运算,就是要实现A矩阵与B 矩阵进行加法运算。
事实上就是A矩阵的每一行ar与B矩阵的每一行br进行加法运算,而得到的一个新的矩阵C的每一行cr就是A矩阵的ar行与B矩阵的br行的和;A矩阵的每一列ac与B矩阵的每一列bc进行加法运算,而得到的一个新的矩阵C的每一列cc 就是A矩阵的ac列与B矩阵的bc列的和。
1.稀疏矩阵运算器数据结构课程设计任务书针对本课程设计,完成以下课程设计任务:1、熟悉系统实现工具和上机环境。
2、根据课程设计任务,查阅相关资料。
3、针对所选课题完成以下工作:(1)需求分析(2)概要分析(3)详细设计(4)编写源程序(5)静态走查程序和上机调试程序4、书写上述文档和撰写课程设计报告。
3.课程设计报告目录4.正文(1)问题描述稀疏矩阵是指那些多数元素为零的矩阵。
利用“稀疏”特点进行存储和计算可以大大节省存储空间,提高计算频率。
实现一个能进行稀疏矩阵基本运算的运算器。
(2)需求分析本课程设计的稀疏矩阵运算器在visual studio 2013下运行调试成功,可以实现的功能有:1.矩阵运算方式选择2.根据提示输入相应数据3.显示最终结果使用的主要存储结构为三元组,并用三元组形式进行运算。
所有参与运算数据类型为整形,因此输入的数据应为整形数据。
为了节省存储空间使用三元组数据进行运算,可以通过多次扫描三元组数据来实现,即使用嵌套循环函数。
输出结果为通常的阵列形式,因此使用了右对齐,保证输出形式的整齐。
(3)概要分析本次课程设计中定义的结构体typedef struct {int i, j;//矩阵元素所在行列int v;//元素的值}triple;typedef struct {triple data[MAXSIZE];triple cop[MAXSIZE];//辅助数组int m, n, t;//矩阵的行列数}tripletable;Main函数调用子函数时输入1为调用int Push_juzhen(int m, int n, int count)函数,可以实现矩阵相加功能输入2为调用int Dec_juzhen(int m, int n, int count)函数,可实现矩阵相减功能输入3为调用int Mul_juzhen()函数,可以实现矩阵相乘功能(4)详细分析(流程图伪代码)加法函数int Push_juzhen(int m, int n, int count)//矩阵相加(行,列,矩阵数){// p行,q列,s非零元素个数,v元素值//ucount对数组下标计数的变量,与变量x实现多个矩阵相加for (int c = 0; c < count; c++){int x = 0;cout << "请输入第" << c + 1 << "个矩阵的非零元素个数" << endl;cin >> s;cout << "请依次输入非零元素所在行和列以及该非零元素的值并以空格隔开" << endl;for (; x< s; x++)//传递行列及元素值{cin >> p >> q >> v;a.cop[x].i = p;//将p赋值给data[x].ia.cop[x].j = q;//将q赋值给data[x].ja.cop[x].v = v;//将v赋值给data[x].v}//g行//h列for (int g = 1; g <= m;g++)for (int h = 1; h <= n; h++){int l;//存储下标for (l = 0; l < s; l++)//对辅助存储中的三元组进行行逻辑排序,将数据存入a.data{if (a.cop[l].i == g&&a.cop[l].j == h){a.data[u].i = a.cop[l].i;a.data[u].j = a.cop[l].j;a.data[u].v = a.cop[l].v;u++;}}}}//矩阵相加//k为行数//h为列数for (int k = 0; k < u; k++){for (int h = 0; h <= ucount; h++){if (a.data[k].i == b.data[h].i&&a.data[k].j == b.data[h].j)//判断行列是否相等b.data[h].v += a.data[k].v;else{b.data[ucount].i = a.data[k].i;b.data[ucount].j = a.data[k].j;b.data[ucount].v = a.data[k].v;ucount++;//存储空间增加计数}break;//增加一组数据时跳出循环,避免重复计算}}return 0;}相减函数int Dec_juzhen(int m, int n, int count){for (int c = 0; c < count; c++){int x = 0;cout << "请输入第" << c + 1 << "个矩阵的非零元素个数" << endl;cin >> s;cout << "请依次输入非零元素所在行和列以及该非零元素的值并以空格隔开" << endl;for (; x< s; x++)//传递行列及元素值{cin >> p >> q >> v;a.cop[x].i = p;//将p赋值给data[x].ia.cop[x].j = q;//将q赋值给data[x].ja.cop[x].v = v;//将v赋值给data[x].v}//g行//h列if (c != 0){for (int g = 1; g <= m; g++)for (int h = 1; h <= n; h++){int l;//存储下标for (l = 0; l < s; l++)//行逻辑排列{if (a.cop[l].i == g&&a.cop[l].j == h){ a.data[u].i = a.cop[l].i;a.data[u].j = a.cop[l].j;a.data[u].v =- a.cop[l].v;//c>0时为减数矩阵u++;}}}}else{for (int g = 1; g <= m; g++)for (int h = 1; h <= n; h++){int l;//存储下标for (l = 0; l < s; l++){if (a.cop[l].i == g&&a.cop[l].j == h){a.data[u].i = a.cop[l].i;a.data[u].j = a.cop[l].j;a.data[u].v = a.cop[l].v;u++;}}}}}//矩阵减法计算for (int k = 0; k < u; k++){for (int h = 0; h <= ucount; h++){if (a.data[k].i == b.data[h].i&&a.data[k].j == b.data[h].j)//判断行列相等b.data[h].v += a.data[k].v;else{b.data[ucount].i = a.data[k].i;b.data[ucount].j = a.data[k].j;b.data[ucount].v = a.data[k].v;ucount++;}break;}}return 0;}相乘函数int Mul_juzhen(){cout << "请输入第一个矩阵的行列数" << endl;cin >> m >> n;cout << "请输入第一个矩阵的非零元素个数" << endl;cin >> t1;a.m = m;a.n = n;a.t = t1;cout << "请输入第一个矩阵的非零元素所在的行、列、数值并以空格间隔" << endl;for (i=0; i < t1; i++){cin >> p >> q >> v;a.data[i].i = p;//将p赋值给data[x].ia.data[i].j = q;//将q赋值给data[x].ja.data[i].v = v;//将v赋值给data[x].v}cout << "则第二个矩阵的行数为" << a.n << "行" << endl<<endl;cout << "请输入第二个矩阵的列数" << endl;cin >> n;cout << "请输入第二个矩阵的非零元素个数" << endl;cin >> t2;b.m = a.n;b.n = n;b.t = t2;cout << "请输入第二个矩阵的非零元素所在的行、列、数值并以空格间隔" << endl;for (i = 0; i < t2; i++){cin >> p >> q >> v;b.data[i].i = p;//将p赋值给data[x].ib.data[i].j = q;//将q赋值给data[x].jb.data[i].v = v;//将v赋值给data[x].v}i = 0;//i为a、b数组标记,另设k为矩阵相乘元素扫描标记//n为检测相加元素扫描标记,z为存储标记while (i < a.t){int k;for (k = 0; k < b.t; k++){if (a.data[i].j == b.data[k].i)if (i>0){for (n = 0; n < z; n++){if (a.data[i].i == c.data[n].i&&b.data[k].j == c.data[n].j)//判断是否符合相加条件c.data[n].v += a.data[i].v*b.data[k].v;else{c.data[z].i = a.data[i].i;c.data[z].j = b.data[k].j;c.data[z].v = a.data[i].v*b.data[k].v;z++;}}}else{c.data[z].i = a.data[i].i;c.data[z].j= b.data[k].j;c.data[z].v = a.data[i].v*b.data[k].v;z++;}}i++;}return 0;}(5)调试分析(遇到的问题,修改,解决办法,时空复杂度)刚开始,程序仅使用三元组存储,计算过程使用了二维数组,但矩阵相乘会出现错误,矩阵乘法时间复杂度为矩阵一的行数乘以矩阵二的列数(m1*n2)。
数据结构课程设计之稀疏矩阵运算器#include#include#define maxsize 200typedef struct{int i,j;//i为非零元素在行,j为非零元所在列int e;//非零元}Tripe;typedef struct{Tripe data[maxsize];int h,l,total;//稀疏矩阵的行数列数及非零元个数}TSMatrix;void Creat(TSMatrix &M){//创建一个稀疏矩阵int a,b,c,x;scanf("%d,%d,%d",&M.h,&M.l,&M.total);for(x=1;x<=M.total;x++){printf("请输入第%d个稀疏矩阵的非零元素所在的行数列数用逗号隔开输完按回车键:\",x);scanf("%d,%d,%d",&a,&b,&c);M.data[x].i=a;M.data[x].j=b;M.data[x].e=c;}}void Print(TSMatrix &S){//输出稀疏矩阵int x;int c,b,a[maxsize][maxsize];for(c=1;c<=S.h;c++)for(b=1;b<=S.l;b++)a[c][b]=0;//全部初始化为零for(x=1;x<=S.total;x++){a[S.data[x].i][S.data[x].j]+=S.data[x].e;//在矩阵的相应位置附上非零元素}for(c=1;c<=S.h;c++)for(b=1;b<=S.l;b++){printf("%4d",a[c][b]);if(b==S.l)printf("\");}}void Add(TSMatrix T,TSMatrix V,TSMatrix &M){//加法运算int p=1,q=1;int b=1;if(T.h!=V.h||T.l!=V.l){printf("两矩阵行数或列数不同无法进行相加:\"); exit(0);}while(p<=T.total&&q<=V.total){if(T.data[p].i==V.data[q].i){if(T.data[p].j==V.data[q].j){M.data[b].i=T.data[p].i;M.data[b].e=T.data[p].e+V.data[q].e; p++;b++;q++;}else if(T.data[p].j<v.data[q].j)< p=""> {M.data[b].i=T.data[p].i;M.data[b].j=T.data[p].j;M.data[b].e=T.data[p].e;b++;p++;}else if(T.data[p].j>V.data[q].j){M.data[b].i=V.data[q].i;M.data[b].j=V.data[q].j;M.data[b].e=V.data[q].e;b++;q++;}}else if(T.data[p].i<v.data[q].i)< p=""> {M.data[b].i=T.data[p].i;M.data[b].j=T.data[p].j;M.data[b].e=T.data[p].e;b++;p++;}else if(T.data[p].i>V.data[q].i){M.data[b].i=V.data[q].i;M.data[b].j=V.data[q].j;b++;q++;}}//下面两个循环是把上面循环中未处理的数据添加到M中while(p<=T.total){M.data[b].i=T.data[p].i;M.data[b].j=T.data[p].j;M.data[b].e=T.data[p].e;b++;p++;}while(q<=V.total){M.data[b].i=V.data[q].i;M.data[b].j=V.data[q].j;M.data[b].e=V.data[q].e;b++;q++;}M.h=T.h;M.l=T.l;M.total=b-1; //b最后要减一,因为上面处理最后一个数时b也增加1了}void TransposTSMtrix(TSMatrix A,TSMatrix &B) //完成矩阵的转置,一次快速定位法{int j,t,p,q;int num[maxsize],position[maxsize];//num矩阵某列非零元个数,positionB.h=A.l;B.l=A.h;B.total=A.total;if(B.total){for(j=1;j<=A.l;j++)num[j]=0;for(t=1;t<=A.total;t++)num[A.data[t].j]++;position[1]=1;for(j=2;j<=A.l;j++)position[j]=position[j-1]+num[j-1];for(p=1;p<=A.total;p++){j=A.data[p].j;q=position[j];B.data[q].i=A.data[p].j;B.data[q].j=A.data[p].i;B.data[q].e=A.data[p].e;position[j]++;}}}void Jiansmatrix(TSMatrix M,TSMatrix N,TSMatrix &T){ int m=1,n=1,t=1;if(M.h!=N.h||M.l!=N.l){printf("两矩阵行数或列数不同无法进行相减");exit(0);} T.h=M.h;T.l=M.l;while(m<=M.total&&n<=N.total){{if(M.data[m].i==N.data[n].i)if(M.data[m].j==N.data[n].j){if(M.data[m].e==N.data[n].e){T.data[t].i=M.data[m].i;T.data[t].j=M.data[m].j;m++;n++;}else{T.data[t].e=M.data[m].e-N.data[n].e; T.data[t].i=M.data[m].i;T.data[t].j=M.data[m].j;t++;m++;n++;}}else if(M.data[m].j<n.data[n].j)< p=""> {T.data[t].e=M.data[m].e;T.data[t].i=M.data[m].i;T.data[t].j=M.data[m].j;t++;m++;}else if(M.data[m].j>N.data[n].j){T.data[t].e=0-N.data[n].e;T.data[t].i=N.data[n].i;T.data[t].j=N.data[n].j;t++;n++;}else{if(M.data[m].i<n.data[n].i)< p=""> {T.data[t].i=M.data[m].i;T.data[t].j=M.data[m].j;T.data[t].e=M.data[m].e;t++;m++;}else {T.data[t].e=0-N.data[n].e;T.data[t].i=N.data[n].i;T.data[t].j=N.data[n].j;t++;n++;}}}}while(M.total==(m-1)&&n<=N.total) {T.data[t].i=N.data[n].i;T.data[t].j=N.data[n].j;T.data[t].e=N.data[n].e;t++;n++;}while(N.total==(n-1)&&m<=M.total) {T.data[t].i=M.data[m].i;T.data[t].j=M.data[m].j;T.data[t].e=M.data[m].e;t++;m++;}T.total=t-1;}void Multsmatrix(TSMatrix M,TSMatrix N,TSMatrix &T) { int p,q,Qn=0;int a[200][200];if(M.l!=N.h){printf("两矩阵无法相乘");exit(0);}T.h=M.h;T.l=N.l;for(p=1;p<=M.h;p++)for(q=1;q<=N.l;q++)a[p][q]=0;for(p=1;p<=M.total;p++)for(q=1;q<=N.total;q++)if(M.data[p].j==N.data[q].i){a[M.data[p].i][N.data[q].j]+=M.data[p].e*N.data[q].e;}for(p=1;p<=M.h;p++)for(q=1;q<=N.l;q++)if(a[p][q]!=0){Qn++;T.data[Qn].e=a[p][q];T.data[Qn].i=p;T.data[Qn].j=q;}T.total=Qn;}void main(){TSMatrix ts1,ts2,ts3;int choice;do{printf("1.矩阵的转置!\");printf("2.两个矩阵相加!\");printf("3.两个矩阵相减!\");printf("4.两个矩阵相乘!\");printf("5.退出程序!\");printf("请输入您的选择:\");scanf("%d",&choice);switch(choice){case 1:printf("请输入矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts1);Print(ts1);TransposTSMtrix(ts1,ts2);printf("转置后的矩阵为:\");Print(ts2);break;case 2:printf("请输入第一个矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts1);printf("第一个矩阵为:\");Print(ts1);printf("请输入第二个矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts2);printf("第二个矩阵为:\");Print(ts2);Add(ts1,ts2,ts3);printf("以上两个矩阵相加后为:\");Print(ts3);break;case 3:printf("请输入第一个矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts1);printf("第一个矩阵为:\");Print(ts1);printf("请输入第二个矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts2);printf("第二个矩阵为:\");Print(ts2);Jiansmatrix(ts1,ts2,ts3);printf("以上两个矩阵相减后为:\");Print(ts3);break;case 4:printf("请输入第一个矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts1);printf("第一个矩阵为:\");Print(ts1);printf("请输入第二个矩阵的行和列及非零元个数用逗号隔开:\"); Creat(ts2);printf("第二个矩阵为:\");Print(ts2);Multsmatrix(ts1,ts2,ts3);printf("以上两个矩阵相乘后为:\");Print(ts3);break;case 5:exit(0);break;}}while(choice!=0); scanf("%d",&choice); }</n.data[n].i)<></n.data[n].j)<></v.data[q].i)<></v.data[q].j)<>。
稀疏矩阵的运算稀疏矩阵的运算稀疏矩阵,顾名思义,就是矩阵中空值(0)的比例很大,而实际值(非0)的比例很小的矩阵。
它最大的特点就是,当矩阵的规模增大时,仍然可以保持较低的计算量。
在运算时,因为稀疏矩阵中的0值没有意义,所以对其做运算也没有意义。
所以,在运算中需要把稀疏矩阵转换成一维数组,即只保留其有意义的值。
下面介绍几种常用的稀疏矩阵运算技术。
1.索引表(Indextable)这是一种最简单的稀疏矩阵运算技术,在使用索引表时,需要用一个额外的一维数组来保存有意义的值的位置,而把矩阵本身变成一维数组,进行运算。
例如矩阵A:1 0 0 0 00 0 0 4 00 0 0 0 00 3 0 0 00 0 7 0 0这样的矩阵,可以使用一个一维数组来保存其有意义的值及其位置,例如:[1,(0,0); 4,(1,3); 3,(3,1); 7,(2,2)]这样,我们就可以用简单的一维数组代替复杂的二维矩阵,从而加快稀疏矩阵的运算。
2.矩阵向量乘法(Matrix-Vector Multiplication)这是一种最常用的稀疏矩阵运算技术,把一个大的稀疏矩阵A和一个向量(一维数组)V作乘法,得到一个新的向量C,即:C = A * V对于上面的实例,可以用以下方式求出C:C[0] = 1 * V[0] + 0 * V[1] + 0 * V[2] + 0 * V[3] + 0 * V[4] C[1] = 0 * V[0] + 0 * V[1] + 0 * V[2] + 4 * V[3] + 0 * V[4] C[2] = 0 * V[0] + 0 * V[1] + 0 * V[2] + 0 * V[3] + 7 * V[4] C[3] = 0 * V[0] + 3 * V[1] + 0 * V[2] + 0 * V[3] + 0 * V[4] 3.矩阵乘法(Matrix Multiplication)矩阵乘法也是一种常用的稀疏矩阵运算技术,把两个大的稀疏矩阵A和B相乘,得到一个新的稀疏矩阵C,即:C = A * B以上就是稀疏矩阵运算的一些常用技术,稀疏矩阵也可以用于解决很多复杂的运算问题,例如机器学习和深度学习等。
目录1 设计题目......................................... 错误!未定义书签。
1.1 任务....................................... 错误!未定义书签。
1.3 输入....................................... 错误!未定义书签。
1.4 输出....................................... 错误!未定义书签。
2.概要设计........................................ 错误!未定义书签。
2.1 数据需求分析............................... 错误!未定义书签。
2.2 功能需求分析............................... 错误!未定义书签。
2.3 数据结构设计............................... 错误!未定义书签。
2.3.1 ADT描述.............................. 错误!未定义书签。
3.详细设计........................................ 错误!未定义书签。
3.1各个程序的实现图............................ 错误!未定义书签。
3.2 源程序设计................................. 错误!未定义书签。
4.调试分析........................................ 错误!未定义书签。
4.1 程序运行截图5.设计总结........................................ 错误!未定义书签。
参考文献........................................... 错误!未定义书签。
学号:0121310870534课程设计题目稀疏矩阵相乘学院计算机科学与技术专业计算机科学与技术卓越工程师班级计算机zy1301姓名马良指导教师杨克俭2014 年12 月25 日目录课程设计任务书 (2)1.问题描述 (3)1.1问题描述 (3)1.2基本要求 (3)1.3测试数据 (3)2.实现分析 (3)3.程序设计 (4)3.1存储结构设计 (4)3.1.1三元组表示稀疏矩阵 (4)3.1.2十字链表表示稀疏矩阵 (4)3.2主要算法设计 (5)3.2.1程序主要函数原型及功能 (5)3.2.2各函数的实现 (6)3.2.3 程序流程图 (11)4.调试报告 (12)4.1调试中的问题 (12)4.2设计分析 (12)5. 程序运行结果 (12)6.经验和体会 (13)7.源程序 (14)参考文献: (22)本科生课程设计成绩评定表 (23)课程设计任务书学生姓名:马良专业班级:计算机zy1301班指导教师:杨克俭工作单位:计算机科学系题目: 稀疏矩阵相乘初始条件:稀疏矩阵是指那些多数元素为零的矩阵。
利用“稀疏”特点进行存储和计算可以大大节省存储空间,提高计算效率。
实现一个能进行稀疏矩阵基本运算的运算器。
(1)以“带行逻辑链接信息”的三元组顺序表表示稀疏矩阵(2)实现两个矩阵相乘的运算。
(3)稀疏矩阵采用十字链表表示,而运算结果的矩阵则以通常的阵列形式列出。
(4)测试用例见严蔚敏《数据结构习题集(C语言版)》p136。
要求完成的主要任务:(包括课内实践工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)课内实践报告按学校规定格式用A4纸打印(书写),并应包含如下内容:1. 问题描述简述题目要解决的问题是什么。
2. 设计存储结构设计、主要算法设计(用类C/C++语言或用框图描述)、测试用例设计;3. 调试报告调试过程中遇到的问题是如何解决的;对设计和编码的讨论和分析。
4. 经验和体会(包括对算法改进的设想)5. 附源程序清单和运行结果。
稀疏矩阵基本操作实验报告一、实验内容稀疏矩阵的压缩储存结构,以及稀疏矩阵的三元组表表示方法下的转置、相加、相乘等算法二、实验目的1.熟悉数组、矩阵的定义和基本操作2.熟悉稀疏矩阵的储存方式和基本运算3.理解稀疏矩阵的三元组表类型定义,掌握稀疏矩阵的输入、输出和转置算法三、实验原理1.使用三元组储存矩阵中的非零元素(三元组分别储存非零元素的行下标,列下标和元素值)。
除了三元组表本身,储存一个稀疏矩阵还需要额外的三个变量,分别储存矩阵的非零元个数,矩阵的行数和矩阵的列数。
2.稀疏矩阵的创建算法:第一步:根据矩阵创建一个二维数组,表示原始矩阵第二步:取出二维数组中的元素(从第一个元素开始取),判断取出元素是否为非零元素,如果为非零元素,把该非零元素的数值以及行下标和列下表储存到三元数组表里,否则取出下一个元素,重复该步骤。
第三步:重复第二步,知道二维数组中所有的元素已经取出。
3.稀疏矩阵倒置算法:第一步:判断进行倒置的矩阵是否为空矩阵,如果是,则直接返回错误信息。
第二步:计算要倒置的矩阵每列非零元素的数量,存入到num数组(其中num[i] 代表矩阵中第i列非零元素的个数)。
以及倒置后矩阵每行首非零元的位置,存入cpot 数组中(其中cpot表示倒置后矩阵每行非零元的位置,对应表示原矩阵每列中第一个非零元的位置)。
第三步:确定倒置后矩阵的行数和列数。
第四步:取出表示要导致矩阵中三元组表元素{e, I, j}(第一次取出第一个,依次取出下一个元素),从第二步cpot数组中确定该元素倒置后存放的位置(cpot[j]),把该元素的行下标和列下标倒置以后放入新表的指定位置中。
cpot[j] 变量加一。
第五步:重复第四步,直到三元组表中所有的元素都完成倒置。
第六步:把完成倒置运算的三元组表输出。
4.稀疏矩阵加法算法:第一步:检查相加两个矩阵的行数和列数是否相同,如果相同,则进入第二步,否则输出错误信息。
第二步:定义变量i和j,用于控制三元组表的遍历。
数据结构课程设计《数据结构》课程设计一.题目:稀疏矩阵应用(限1 人完成)要求:实现三元组,十字链表下的稀疏矩阵的加、转、乘的实现。
(1)稀疏矩阵的存储(2)稀疏矩阵加法(3)矩阵乘法(4)矩阵转置二.算法思想描述:1.需求分析(1)设计函数建立稀疏矩阵,初始化值。
(2)设计函数输出稀疏矩阵的值。
(3)构造函数进行两个稀疏矩阵相加,输出最终的稀疏矩阵。
(4)构造函数进行两个稀疏矩阵的相乘,输出最终的稀疏矩阵。
(5)构造函数进行稀疏矩阵的转置,并输出结果。
(6)退出系统。
1.算法概述:首先用两个结构体来定义十字链表元素:typedef struct OLNode{int i,j;int e;struct OLNode *right,*down;}OLNode,*OLink;OLNode结构为链表结点,i,j,e分别表示稀疏矩阵中元素的行,列和值。
typedef struct {int mu,nu,tu; //行数mu,列数nu,非零元素的个数tuOLink *rhead,*chead;}CrossList;CrossList结构用于连接起各个结点,mu,nu,tu分别表示整个矩阵的行数列数和非零元素的个数。
整个程序包含CreateSMatix_OL(用于创建十字链表),SMatrix_ADD(十字链表相加),ShowMAtrix(十字链表显示),MultSMatrix_OL(十字链表相乘),TurnSMatrix_OL(十字链表转置),DestroySMatrix_OL(十字链表销毁)六个函数。
CreateSMatix_OL的功能如下:首先输入稀疏矩阵的行数,列数,非零元素的个数,为*rhead和*chead分配内存空间,并将十字链表中节点初始化为NULL。
然后依次输入非零元素的行,列,值,以0 0 0为结尾结束链表的连接和while循环。
SMatrix_ADD 的功能如下:在初始化稀疏矩阵后选择十字链表相加会提示输入另一个稀疏矩阵,连接结束后SMatrix_ADD 函数以循环的方式比较非零元素是否为同一行列,如果是则两值相加,如果不是则把第二个元素加入链表中。
合肥学院 计算机科学与技术系
课程设计报告 2014 ~2015 学年第 2 学期
课程 数据结构与算法 课程设计名称 稀疏矩阵的完全链表表示及其运算 学生姓名 学号 专业班级 13软件工程(2)班 指导教师 陈老师
20 15 年 1 月 稀疏矩阵的完全链表表示及其运算 【问题描述】 稀疏矩阵的每个结点包含down,right,row,col和value五个域。用单独一个结点表示一个非零项,并将所有结点连接在一起,形成两个循环链表。使得第一个表即行表,把所有结点按照行序(同一行内按列序)用right域链接起来。使得第二个表即列表,把所有结点按照列序(同一列内按行序)用down链接起来。这两个表共用一个头结点。另外,增加一个包含矩阵维数的结点。稀疏矩阵的这种存储表示称为完全链表表式。 实现一个完全链表系统进行稀疏矩阵运算,并分析下列操作函数的计算时间和额外存储空间的开销。 【设计目的】 认识和掌握稀疏矩阵的完全链表表示;能够建立并运用这种存储结构 【基本要求】 建立一个用户友好、菜单式系统进行下列操作,并使用合当的测试数据测试该系统。 读取一个稀疏矩阵建立其完全链表表示 输出一个稀疏矩阵的内容 删除一个稀疏矩阵 两个稀疏矩阵相加 两个稀疏矩阵相减 两个稀疏矩阵相乘 稀疏矩阵的转置 【实现提示] 链表上的操作。 二、数据结构的选择和概要设计 (一)、问题分析 1、功能要求:根据用户输入的矩阵,实现稀疏矩阵的求和运算,并输出结果。 2、输入要求:矩阵的数据在程序运行的时候由用户提供,先由用户输入稀疏矩阵的行数、列数和非零元个数。再根据非零元个数,输入这些非零元,还需要用户为这些非零元输入行、列和非零元的值。这样,一个稀疏矩阵就输入完成。 3、用单链表存储非零元素的结点信息,并且将之用矩阵的形式打印出来 (二)、概要设计 1、结构体的定义 typedef int ElemType; struct OLNode { int i,j; //非零元所在行、列 ElemType e;//非零元值 OLNode *right,*down; }; typedef OLNode *OLink; struct CrossList { OLink *rhead,*chead;//行、列表头的头节点 int mu,nu,tu;//矩阵的行、列和非零元个数 }; 2、存储结构选择 采用十字链表存储稀疏矩阵,它是稀疏矩阵链式表示的一种较好的表示方法。在十字链表中,每一个非零矩阵元素存储在一个结点内。每一个节点除了存储非零元素的三元组以外,还设置了right和down两个指针,分别指向同一行的下一个非零元素结点和同一列的下一个非零元的结点。 3、主函数 主函数包括相加、相减、相乘的各个子函数。 4、菜单 具有选择功能的用户友好、菜单式系统,可以选择相应的功能来处理输入的数据。
三、详细设计和编码 1. 设计表示
(1)函数调用关系图
1、相加 2、相减 3、相乘 非零元 OVERFLOW (2)算法思想 稀疏矩阵的每个结点包含down,right,row,col和value五个域。用单独一个结点表示一个非零项,并将所有结点连接在一起,形成两个循环链表。使得第一个表即行表,把所有结点按照行序(同一行内按列序)用right域链接起来。使得第二个表即列表,把所有结点按照列序(同一列内按行序)用down链接起来。这两个表共用一个头结点。另外,增加一个包含矩阵维数的结点。稀疏矩阵的这种存储表示称为完全链表表式。 (3) 主要编码
int Create(CrossList &M) { int i,j,k,m,n,t; ElemType e; OLNode *p,*q; printf("请输入稀疏距阵的行数 列数 非零元的个数:"); scanf("%d%d%d",&m,&n,&t); M.mu=m; M.nu=n; M.tu=t;
主函数 M.rhead=(OLink*)malloc((m+1)*sizeof(OLink)); if(!M.rhead) exit(OVERFLOW); M.chead=(OLink*)malloc((n+1)*sizeof(OLink)); if(!M.chead) exit(OVERFLOW); for(k=0;k!=m;k++)//初始化行头指针 M.rhead[k]=NULL; for(k=0;k!=n;k++)//初始化列头指针 M.chead[k]=NULL; printf("请按任意次序输入%d个非零元的行 列 元素值:\n",M.tu); for(k=0;k{ scanf("%d%d%d",&i,&j,&e); if(i>m||j>n) { printf("你输入的元素不在矩阵中 请检查重输:\n"); exit(OVERFLOW); } else { p=(OLNode*)malloc(sizeof(OLNode)); if(!p) exit(OVERFLOW); p->i=i; p->j=j; p->e=e; if(M.rhead[i]==NULL||M.rhead[i]->j>j)//p插入该行第一节点处 { p->right=M.rhead[i]; M.rhead[i]=p; } else//寻找行表插入位置 { for(q=M.rhead[i];q->right&&q->right->jright); p->right=q->right;//完成行插入 q->right=p; } if(M.chead[j]==NULL||M.chead[j]->i>i)//p插入该列第一节点处 { p->down=M.chead[j]; M.chead[j]=p; } else//寻找列表插入位置 { for(q=M.chead[j];q->down&&q->down->idown); p->down=q->down;//完成列插入 q->down=p; } } } return OK; }
int Print(CrossList M) { int i,j,k; OLink p; int array[100][100]; for(i=0;i!=M.mu;i++) { for(j=0;j!=M.nu;j++) { array[i][j]=0;//初始化数组所需部分 } } for(k=0;k!=M.nu;k++) { p=M.chead[k]; while(p) { array[p->i][p->j]=p->e;//将非零元存入数组中 p=p->down; } } for(i=0;i!=M.mu;i++) { for(j=0;j!=M.nu;j++) { if(j==M.nu-1) cout