《西工大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 矩陣運(yùn)算》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《西工大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 矩陣運(yùn)算（11頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告
一．實(shí)驗(yàn)題目
必做：稀疏矩陣轉(zhuǎn)置、加法(行邏輯鏈接表)
選做：稀疏矩陣乘法
二．程序設(shè)計(jì)
(一) 需求分析
1.程序運(yùn)行步驟：
（1）開始；
（2）選擇要進(jìn)行的運(yùn)算：1.矩陣轉(zhuǎn)置2.矩陣加法3.矩陣乘法；
（3）選擇矩陣運(yùn)算后，輸入矩陣；
（4）對矩陣進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算；
（5）輸出運(yùn)算結(jié)果；
（6）結(jié)束。
（二）概要設(shè)計(jì)
程序模塊及思想：
1．主函數(shù)
主函數(shù)的主體是一個(gè)switch選擇結(jié)構(gòu)。內(nèi)部分為三種情況：矩陣轉(zhuǎn)置、矩陣加法和矩陣乘法。
（1） 矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算：
（1） 輸入矩陣；
（2） 輸出這個(gè)矩陣；
（3） 轉(zhuǎn)置這個(gè)矩陣
2、；
（4） 輸出轉(zhuǎn)置后的結(jié)果；
（5） 結(jié)束。
（2） 矩陣加法運(yùn)算：
（1） 輸入矩陣A和矩陣B；
（2） 輸出這兩個(gè)矩陣；
（3） 將兩個(gè)矩陣相加；
（4） 輸出相加后的結(jié)果；
（5） 結(jié)束。
（3） 矩陣乘法運(yùn)算：
（1）輸入矩陣A和矩陣B；
（2）輸出這兩個(gè)矩陣；
（3）將兩個(gè)矩陣相加；
（4）輸出相加后的結(jié)果；
（5）結(jié)束。
2．基本操作。
typedef struct {
int i,j;
ElemType e;
}Triple;
操作結(jié)果：定義三元組
typedef struct {
3、
Triple data[MAXSIZE+1];
int mu,nu,tu,cnum[MAXSIZE+1],rnum[MAXSIZE+1],cpot[MAXSIZE+1],rpos[MAXSIZE+1];
//某一列非零元的個(gè)數(shù)，某一行非零元的個(gè)數(shù)，某一列第一個(gè)非零元在b.data中的位置，某一行非零元在b.data中的位置
}TSMatrix;
操作結(jié)果：定義稀疏矩陣
int GetSMatrix(TSMatrix &t)
操作結(jié)果：創(chuàng)建稀疏矩陣，以三元組表形式儲(chǔ)存
int TransposeSMatrix(TSMatrix M,TSMat
4、rix &T)
操作結(jié)果：轉(zhuǎn)置矩陣
int PrintSMatrix(TSMatrix t)
操作結(jié)果：輸出矩陣
int AddSMatrix(TSMatrix t,TSMatrix s,TSMatrix &a)
操作結(jié)果：矩陣相加
（三）詳細(xì)設(shè)計(jì)
1．結(jié)構(gòu)體定義
typedef struct {
int i,j; //行，列
ElemType e; //非零元素的值
}Triple;
操作結(jié)果：定義三元組
typedef struct {
Triple data[MAXSIZE+1];
int
5、 mu,nu,tu,cnum[MAXSIZE+1],rnum[MAXSIZE+1],cpot[MAXSIZE+1],rpos[MAXSIZE+1];
//行數(shù)，列數(shù)，非零元素個(gè)數(shù)，某一列非零元的個(gè)數(shù)，某一行非零元的個(gè)數(shù)，某一列第一個(gè)非零元在b.data中的位置，某一行非零元在b.data中的位置
}TSMatrix;
操作結(jié)果：定義稀疏矩陣
2.每個(gè)模塊的分析：
（1） 主程序模塊：
int main()
{
int k;
TSMatrix t,s,a;
printf("請輸入需要執(zhí)行的操作的序號(hào)：（1.矩陣轉(zhuǎn)置 2.矩陣相加 3.
6、矩陣乘法）\n");
scanf("%d",&k);
switch(k)
{
case(1): {
GetSMatrix(t); //轉(zhuǎn)置模塊
printf("輸入的矩陣為：\n");
PrintSMatrix(t);
TransposeSMatrix(t,s);
printf("轉(zhuǎn)置后的矩陣為：\n");
PrintSMatrix(s);
}break;
case(2): {
printf("請依次輸入兩個(gè)矩陣\n"); //加法
7、模塊
GetSMatrix(t);
printf("\n\n");
GetSMatrix(s);
printf("輸入的兩個(gè)矩陣分別為：\n");
printf("矩陣a：\n");
PrintSMatrix(t);
printf("矩陣b：\n");
PrintSMatrix(s);
if(t.mu!=s.mu||t.nu!=s.nu) printf("ERROR");
else {
AddSMatrix(t,s,a);
printf("相加后的矩陣為：\n");
PrintSMatri
8、x(a);
}
} break;
case(3): {
printf("請依次輸入兩個(gè)矩陣\n"); //乘法模塊
GetSMatrix(t);
printf("\n\n");
GetSMatrix(s);
printf("輸入的兩個(gè)矩陣分別為：\n");
printf("矩陣a：\n");
PrintSMatrix(t);
printf("矩陣b：\n");
PrintSMatrix(s);
if(t.nu!=s.mu) printf("ERROR\n");
else
9、{
MultSMatrix(t,s,a);
printf("相乘后的矩陣為：\n");
PrintSMatrix(a);
}
} break;
return 0;
}
}
（2） 基本操作函數(shù)：
（1） 矩陣的創(chuàng)建：
int GetSMatrix(TSMatrix &t) { //創(chuàng)建稀疏矩陣，以三元組表形式儲(chǔ)存
int i,k;
um[0]=0;
t.cpot[0]=1;
t.rnum[0]=0,t.rpos[0]=1; //第零列非零元的個(gè)數(shù)，第零行非零元的個(gè)數(shù)，第零列第一個(gè)非零元在b.data
10、中的位置，第零行非零元在b.data中的位置等參數(shù)的初始值為零
printf("請輸入矩陣的行數(shù)、列數(shù)以及非零元個(gè)數(shù)：\n");
scanf("%d %d %d",&t.mu,&t.nu,&t.tu);
printf("請依次輸入%d個(gè)非零元的行數(shù)、列數(shù)以及非零元的值：\n",t.tu);
for (i=1;i<=t.tu;i++) {
scanf("%d %d %d",&t.data[i].i,&t.data[i].j,&t.data[i].e); //輸入每個(gè)非零元素的行坐標(biāo)，列坐標(biāo)和值
}
for(i=1;i<=t.nu;i++)
11、 {
t.cpot[i]=t.cpot[i-1]+um[i-1]; //某一列第一個(gè)非零元素在t.data中的位置等于上一列第一個(gè)非零元在t.data中的位置加上上一列的非零元個(gè)數(shù)
um[i]=0; //這一列非零元的個(gè)數(shù)初始值為零
for(k=1;k<=t.tu;k++)
if(t.data[k].j==i) um[i]+=1; //求這一列非零元的個(gè)數(shù)
}
for(i=1;i<=t.mu;i++) {
t.rpos[i]=t.rpos[i-1]+t.rnum[i-1]; //某一行第一個(gè)非零元在t.data的位置
12、等于上一行第一個(gè)非零元在t.data中的位置加上上一行的非零元個(gè)數(shù)
t.rnum[i]=0; //這一行非零元的個(gè)數(shù)初始值為零
for(k=1;k<=t.tu;k++)
if(t.data[k].i==i) t.rnum[i]+=1; //求這一行非零元的個(gè)數(shù)
}
return OK;
}
（2）矩陣的轉(zhuǎn)置
int TransposeSMatrix(TSMatrix M,TSMatrix &T) { //轉(zhuǎn)置矩陣
T.mu=M.nu; //T的行數(shù)與M的列數(shù)相同
T.nu=M.mu;
13、 //T的列數(shù)與M的列數(shù)相同
T.tu=M.tu;
int col,p,q;
if(T.tu){
q=1;
for(col=1;col<=M.nu;++col)
for(p=1;p<=M.tu;++p)
if(M.data[p].j == col){
T.data[q].i = M.data[p].j; //將轉(zhuǎn)置后的矩陣M的賦值給T
T.data[q].j = M.data[p].i;
T.data[q].e = M.data[p].e;
++q;
}
}
return OK
14、;
}
（3） 矩陣的加法：
int AddSMatrix(TSMatrix t,TSMatrix s,TSMatrix &a) { //矩陣相加
int i,k,j,q=1;
a.mu=t.mu;
a.nu=t.nu;
a.tu=0; //S,T矩陣的行列必須相同
for(i=1;i<=t.mu;i++) {
k=t.rpos[i]; j=s.rpos[i]; //k,j分別等于每一列第一個(gè)非零元在的T.data和s.data中的位置
if(i==t.mu) {
15、 //如果i等于行數(shù)
t.rpos[i+1]=t.rpos[i]+t.tu-k+1; //下一行第一個(gè)非零元在t.data中的位置等于總非零元的個(gè)數(shù)加一
s.rpos[i+1]=s.rpos[i]+s.tu-j+1; //求下一行第一個(gè)非零元在s.data中的位置
}
while(k
16、f(t.data[k].j
17、=i;
a.data[q].j=s.data[j].j;
a.data[q].e=s.data[j].e;
q++;j++;
a.tu++;
}
}
else
{ //當(dāng)T與S列行坐標(biāo)相等時(shí)
a.data[q].i=i;
a.data[q].j=t.data[k].j;
a.data[q].e=t.data[k].e+s.data[j].e;
q++;
k++;
18、//相加
j++;
a.tu++;
}
}
while(k
19、i;
a.data[q].j=s.data[j].j; // a.data[q]賦值為s.data[q]
a.data[q].e=s.data[j].e;
q++;
j++;
a.tu++;
}
}
return OK;
}
（4） 矩陣的乘法
int MultSMatrix(TSMatrix M,TSMatrix N,TSMatrix &Q){
int arow,brow,ccol,ctemp[MAXSIZE+1],tp,t,p,q,i;
if(M.nu!=N.mu) return E
20、RROR;
Q.mu=M.mu;
Q.nu=N.nu; //確定矩陣的參數(shù)
Q.tu=0;
if(M.tu*N.tu!=0){
for(arow=1;arow<=M.mu;++arow){
for(i=1;i<=N.nu;i++) ctemp[i]=0; //累加器清零
Q.rpos[arow] = Q.tu+1; //每一個(gè)Q.rpos[arow]賦相同的初值Q.tu+1。
21、
if(arow
22、 //遍歷M的一行元素，[M.rpos[arow]，tp],驅(qū)動(dòng)元素M.data[p]
brow=M.data[p].j;
if(brow
23、col]+=M.data[p].e*N.data[q].e;
}
}
for(ccol=1;ccol<=Q.nu;++ccol)
if(ctemp[ccol]){ //新的矩陣
if(++Q.tu > MAXSIZE) return ERROR;
Q.data[Q.tu].i=arow;
Q.data[Q.tu].j=ccol;
Q.data[Q.tu].e=ctemp[ccol];
24、
}
}
}
return OK;
}
(四) 程序使用說明及測試結(jié)果
程序運(yùn)行截圖如下：
1.矩陣轉(zhuǎn)置
（2）矩陣加法：
（3）矩陣乘法：
（五）、實(shí)驗(yàn)總結(jié)(實(shí)驗(yàn)心得)
1.你在編程過程中花時(shí)多少？
答：從設(shè)計(jì)到編寫，從調(diào)試到完成，直至最終完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告一共用了約八個(gè)小時(shí)。
2.多少時(shí)間在紙上設(shè)計(jì)？
答：兩個(gè)小時(shí)。
3.多少時(shí)間上機(jī)輸入和調(diào)試？
答：四個(gè)多小時(shí)。
4.多少時(shí)間在思考問題？
答：設(shè)計(jì)前就思考，直至完成報(bào)告，十個(gè)小時(shí)。
5.遇到了哪些難題？又是怎么克服的？
25、
答：答：在做這項(xiàng)作業(yè)時(shí)。我可以說自己遇到了無數(shù)難題，以為我的C語言成績并不好，棧的熟悉度恐怕只有10%。因此完成這項(xiàng)作業(yè)的過程可謂艱辛。
首先遇到的困難就是設(shè)計(jì)程序。去年C語言學(xué)得很不扎實(shí)，我對三元組的結(jié)構(gòu)都不甚了解，更別說運(yùn)用與之相關(guān)的算法了。在設(shè)計(jì)程序之前：我花了很長時(shí)間復(fù)習(xí)書上與之相關(guān)的算法。在周五下午數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)課上，我又將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)書上的算法仔細(xì)分析了一遍。由于知識(shí)的匱乏，我只能先將書上的三元組稀疏矩陣有關(guān)的算法逐句逐句的分析，?然后在紙上設(shè)計(jì)相應(yīng)的流程。最后憑借自己的知識(shí)，并利用同學(xué)的幫助，磕磕絆絆地編寫了程序。
接下來的困難，也就是最大，最麻煩，解決起來最耗費(fèi)腦力，最枯燥乏
26、味的問題——調(diào)試程序。最初的程序編譯之后，問題觸目驚心，我根據(jù)系統(tǒng)的提示，首先補(bǔ)上了缺失的間隔符，又定義了遺漏的變量，再次編譯，錯(cuò)誤有所減少，但依然多，我又重新修改。接下來的錯(cuò)誤越來越“高級(jí)”，數(shù)據(jù)類型，返回類型，函數(shù)類型等有關(guān)。我便循環(huán)往復(fù)，不厭其煩地修改，每當(dāng)減少一個(gè)錯(cuò)誤，我都會(huì)有幾分高興，而有的時(shí)候，修改后會(huì)產(chǎn)生更多的錯(cuò)誤。
就這樣一遍又一遍，終于系統(tǒng)顯示沒有錯(cuò)誤和警告了。我運(yùn)行了程序。當(dāng)我按照自己的設(shè)想將輸入數(shù)據(jù)時(shí)，敲下回車鍵后結(jié)果卻令我傻了眼。屏幕上沒有任何顯示。，原來許多錯(cuò)誤是編譯器沒有檢測出來。
最終通過我的調(diào)試，修改和同學(xué)的幫助，終于完成了程序。
???
6.你的收獲有哪些？
答：首先，我對稀疏矩陣的知識(shí)有了更多了解破除了錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。
其次，通過這次作業(yè)，我掌握了幾種與稀疏矩陣有關(guān)的算法。
最后，我還溫習(xí)了有關(guān)C語言的許多知識(shí)。
參考文獻(xiàn)：【1】嚴(yán)蔚敏?《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?第三章》清華大學(xué)出版社
西工大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 矩陣運(yùn)算
