题目要求
已知两个n×n阶方阵A和B的上半三角(不含主对角线上元素)元素全为0,计算并输出这两个矩阵的乘积C=A×B。根据矩阵乘法性质可知,C矩阵的上半角三角元素(不含主对角线上元素)必然全为0。
要求A、B、C三个矩阵均采用行序为主序顺序存储其下半三角元素(含主对角线上元素)。程序先从键盘(或字符文件)输入n值,建立三个矩阵的一维数组动态存储结构,然后从键盘(或字符文件)输入两个半三角矩阵,最后输出计算结果到屏幕上(或另一个字符文件中)。
例如:键盘(或字符文件)输入为:
3
1
2 3
4 5 6
-1
-2 -3
-4 -5 -6
则屏幕(或字符文件)输出为:
-1
-8 -9
-38 -45 -36
数据结构设计
用一维数组,定义三个矩阵:a、b、c。矩阵a和矩阵b通过文件读入,相乘结果保存在矩阵c中,并输出到文件中保存。
算法设计简要描述
下三角矩阵的特点是:i≤j,C语言数组按行序为主序,在元素a(i,j)之前需存储i行元素(行下标0~i-1),在第i行上,a(i,j)之前存储有j个元素(行下标0~j-1),故
程序代码
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iomanip>
using namespace std;
void Read(int *a, char *filename, int n)//读取文件,a为矩阵名,filename为文件名,n为矩阵阶数
{
int i = 0, c;
ifstream infile(filename);
if (!infile) //打开文件失败输出提示信息
{
cout << "file open error!" << endl;
exit(0);
}
while (1)
{
infile >> c;
if (infile.eof())
break;
a[i] = c;
if (i + 1 == n*(n + 1) / 2) //读取元素个数达到最大,跳出循环
break;
i++;
}
infile.close();
}
void Write(int *a, char *filename,int n)//写入文件,a为矩阵名,filename为文件名,n为矩阵阶数
{
int i = 0, j = 0;
ofstream outfile(filename);
if (!outfile) //打开文件失败输出提示信息
{
cout << "file open error!" << endl;
exit(0);
}
else
cout << "存储成功!" << endl;
for (i = 0, j = 1; i < n*(n + 1) / 2; i++) //将元素按矩阵形式存到文件中
{
outfile << setw(5) << a[i];
if ((i + 1) == j*(j + 1) / 2)
{
j++;
outfile << endl; //每行元素达到最大,输出换行
}
}
outfile.close();
}
void Mutiply(int *a, int *b, int *c, int n)//两个矩阵相乘,矩阵c=矩阵a*矩阵b,n为矩阵阶数
{
int i, j, k, m = 0, sum = 0; //m记录数组c的下标,sum为矩阵c每个位置元素的计算结果
for (i = 0; i < n; i++) //从 0 到 n 按行扫描
{
for (j = 0; j <= i; j++) //从 0 到 i 按列扫描
{
for (k = j; k <= i; k++)//从 j 到 i 将矩阵 a 与矩阵 b 相乘
{
sum += a[i*(i + 1) / 2 + k] * b[k*(k + 1) / 2 + j];
c[m] = sum;
}
sum = 0;
m++;
}
}
}
void Print(int *a,int n) //输出函数,a为矩阵名,n为矩阵阶数
{
int i, j;
for (i = 0, j = 1; i < n*(n + 1) / 2; i++)
{
cout << setw(5) << a[i];
if ((i + 1) == j*(j + 1) / 2) //将元素按矩阵形式输出
{
j++;
cout << endl;
}
}
}
int main()
{
int *a, *b, *c, n, m = 0, j = 0;
char filename1[20], filename2[20], filename3[20];/*filename1记录保存矩阵a的文件名,filename2记录保存
矩阵b的文件名,filename3记录保存矩阵c的文件名*/
cout << "请输入n的值: "; //输入矩阵阶数
cin >> n;
a = new int[n * (n + 1) / 2]; //分别建立三个数组,n * (n + 1) / 2为数组中的元素个数
b = new int[n * (n + 1) / 2];
c = new int[n * (n + 1) / 2];
a[n * (n + 1) / 2] = b[n * (n + 1) / 2] = c[n * (n + 1) / 2] = { 0 };//初始化所有元素为0
cout << "请输入保存矩阵A的文件名: "; //输入保存矩阵a的文件名
cin >> filename1;
Read(a, filename1, n); //读取矩阵a
cout << "请输入保存矩阵B的文件名: "; //输入保存矩阵b的文件名
cin >> filename2;
Read(b, filename2, n); //读取矩阵b
cout << "矩阵A为: " << endl;
Print(a, n); //打印矩阵a
cout << "矩阵B为: " << endl;
Print(b, n); //打印矩阵b
Mutiply(a, b, c, n); //将矩阵a与矩阵b相乘,结果保存在矩阵c中
cout << "矩阵C为: " << endl;
Print(c, n); //打印矩阵c
cout << "请输入要存储矩阵C的文件名: ";
cin >> filename3;
Write(c, filename3, n); //将矩阵c保存在文件中
return 0;
}
示例
(1)程序输入:
n = 3
矩阵A:
1
2 3
4 5 6
矩阵B:
-1
-2 -3
-4 -5 -6
程序输出:
矩阵C:
-1
-8 -9
-38 -45 -36
(2)程序输入:
n = 5
矩阵A:
10
-6 5
8 -9 4
2 3 9 10
1 -5 -4 2 7
矩阵B:
5
10 12
-6 -3 -2
1 5 -9 8
-4 -6 2 1 3
程序输出:
矩阵C:
50
20 60
-74 -120 -8
-4 59 -108 80
-47 -80 4 23 21