特殊矩阵的压缩存储（对称矩阵，三角矩阵和三对角矩阵）

目录

1.对阵矩阵

2.三角矩阵

3.三对角矩阵（带状矩阵）

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均假设数组的下标从0开始

1.对阵矩阵

定义：若对一个n阶矩阵A中的任意一个元素 aᵢ,ⱼ 都有aᵢ,ⱼ=aⱼ,ᵢ （1≤i,j≤n），则称其为对称矩阵。

 

存储策略：只存储主对角线＋下三角区（或主对角线+上三角区），以主对角线+下三角区为例，按照行优先把这些元素放入到一维数组中，就得到了下面的样子的一维数组：

a₁₁

a₂₁

a₂₂

a₃₁

...

aₙ,ₙ₋₂

aₙ,ₙ₋₁

aₙ,ₙ

一维数组的大小应该定义为 (1+n)*n/2, 此公式通过求和公式，将每行元素相加即可得到。

根据性质aᵢ,ⱼ=aⱼ,ᵢ可以得到矩阵所有元素与一维数组下标k的对应关系如下：

按照行优先存储原则，aᵢ,ⱼ是第几个元素？

答：因为是行优先，所以 aᵢ,ⱼ是第  1+2+...+i-1+j 个元素，即第 i*(i-1)/2+j-1个元素。

按照列优先存储原则，aᵢ,ⱼ是第几个元素？

答：因为是列优先，所以先算出前 j-1 行有多少个元素，由每列元素个数与列数 j 有关，可知每列的元素个数为 n-(j-1) 个，前 j-1 行即 n-(1-1) + n-(2-1) + n-(3-1) + ··· + n-(j-1-1)个元素，化简得前  j-1行有  n+(n-1)+...+(n-j+2) 个元素。接下来再加上第 j 行的元素，也就是 aᵢ,ⱼ 所处的那一行中， 前面的元素个数，个数为 i - j 个，综上 ​​​​​​​aᵢ,ⱼ  是第 n+(n-1)+...+(n-j+2)+(i-j)+1 个元素。

2.三角矩阵
 

下三角矩阵的存储思想：按行优先原则将下三角区域元素（包括主对角线元素）存入一维数组中，并在最后一个位置存储常量c。 

得到一维数组：

按照行优先存储原则，​​​​​​​aᵢ,ⱼ是第几个元素？ 

上三角矩阵的存储思想：按行优先原则将上三角区域元素（包括主对角线元素）存入一维数组中，并在最后一个位置存储常量c。 一维数组和下三角矩阵的一样。

按照行优先存储原则，​​​​​​​aᵢ,ⱼ是第几个元素？ 

3.三对角矩阵（带状矩阵）
 

存储思想：按行优先或列优先原则，只存储带状部分。 

 矩阵中3条对角线上的元素​​​​​​​aᵢ,ⱼ在一维数组中存放的下标为k=2i+j-3