纯C语言矩阵乘法的Strassen算法，包含非2次幂的情况

根据《算法导论》中的strassen算法实现

缺憾：

没有像算法导论中描述那样 采用下标分解矩阵，仍然是一个一个复制元素

#include
#include
//strassen 矩阵乘法
typedef struct matrix{
    int rows;
    int cols;
    double ** body;
} matrix;
matrix *malloc_matrix(int rows,int cols)
{
    int i;
    if(rows==0||cols==0) return NULL;
    matrix *result=(matrix *)malloc(sizeof(matrix));
    result->body=(double **)malloc(sizeof(double*)*rows);
    for(i=0;ibody[i]=(double*)malloc(sizeof(double)*cols);
    }
    result->rows=rows;
    result->cols=cols;

    return result;
}
void free_matrix(matrix *m)
{
    int i;
    for(i=0;i<m->rows;i++)
    {
        free(m->body[i]);
    }
    free(m->body);
    free(m);
}
matrix* copy_matrix(matrix *A)
{
    int i,j;
    matrix *result=malloc_matrix(A->rows,A->cols);
    for(i=0;irows;i++)
    {
        for(j=0;jcols;j++)
        {
            result->body[i][j]=A->body[i][j];

        }
    }
    result->cols=A->cols;
    result->rows=A->rows;
    return result;

}
matrix *matrix_add(matrix *A,matrix*B)
{

    int i,j;
    if (A==NULL&&B!=NULL)
    {
        return copy_matrix(B);
    }
    else if(A!=NULL&&B==NULL)
    {
        return copy_matrix(A);
    }
    else if(A==NULL&&B==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    matrix *result=malloc_matrix(A->rows,A->cols);
    for(i=0;irows;i++)
    {
        for(j=0;jcols;j++)
        {
            result->body[i][j]=A->body[i][j]+B->body[i][j];

        }
    }
    return result;
}
matrix *matrix_sub(matrix *A,matrix*B)
{
    int i,j;
    if (A==NULL&&B!=NULL)
    {
        matrix *result=malloc_matrix(B->rows,B->cols);
        for(i=0;irows;i++)
        {
            for(j=0;jcols;j++)
            {
                result->body[i][j]=(0-B->body[i][j]);

            }
        }
        result->cols=B->cols;
        result->rows=B->rows;
        return result;
    }
    else if(A!=NULL&&B==NULL)
    {
        return copy_matrix(A);
    }
    else if(A==NULL&&B==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    matrix *result=malloc_matrix(A->rows,A->cols);
    for(i=0;irows;i++)
    {
        for(j=0;jcols;j++)
        {
            result->body[i][j]=A->body[i][j]-B->body[i][j];

        }
    }
    return result;
}
matrix ** matrix_split(matrix *A)
{
    int i,j;
    matrix **ms=(matrix **)malloc(sizeof(matrix*)*4);
    int rows=A->rows/2,cols=A->cols/2;
    if(A->rows%2!=0)
        rows=(A->rows+1)/2;
    if(A->cols%2!=0)
        cols=(A->cols+1)/2;
    ms[0]=malloc_matrix(rows,cols);
    ms[1]=malloc_matrix(rows,A->cols-cols);
    ms[2]=malloc_matrix(A->rows-rows,cols);
    ms[3]=malloc_matrix(A->rows-rows,A->cols-cols);
    for(i=0;ifor(j=0;j0]->body[i][j]=A->body[i][j];
        }
    for(i=0;ifor(j=0;jcols-cols;j++)
        {
            ms[1]->body[i][j]=A->body[i][j+cols];
        }
    for(i=0;irows-rows;i++)
        for(j=0;j2]->body[i][j]=A->body[i+rows][j];
        }
    for(i=0;irows-rows;i++)
        for(j=0;jcols-cols;j++)
        {
            ms[3]->body[i][j]=A->body[i+rows][j+cols];
        }

    return ms;
}
matrix *matrix_merge(matrix * ms[])
{
    matrix *result=malloc_matrix(
            (ms[0]!=NULL?ms[0]->rows:0)+(ms[2]!=NULL?ms[2]->rows:0),
            (ms[0]!=NULL?ms[0]->cols:0)+(ms[1]!=NULL?ms[1]->cols:0));
    int i,j;
    if(ms[0]!=NULL)
    {
    for(i=0;i0]->rows;i++)
        for(j=0;j0]->cols;j++)
        {
            result->body[i][j]=ms[0]->body[i][j];
        }
    }
    if(ms[1]!=NULL)
    {
    for(i=0;i1]->rows;i++)
        for(j=0;j1]->cols;j++)
        {
            result->body[i][j+ms[0]->cols]=ms[1]->body[i][j];
        }
    }
    if(ms[2]!=NULL)
    {
    for(i=0;i2]->rows;i++)
        for(j=0;j2]->cols;j++)
        {
            result->body[i+ms[0]->rows][j]=ms[2]->body[i][j];
        }
    }
    if(ms[3]!=NULL)
    {
    for(i=0;i3]->rows;i++)
        for(j=0;j3]->cols;j++)
        {
            result->body[i+ms[0]->rows][j+ms[0]->cols]=ms[3]->body[i][j];
        }
    }
    return result; 
}
//获得矩阵中最大的2次幂子矩阵
matrix **get_max_square_matrix(matrix *A)
{
    int i,j;
    matrix **ms=(matrix **)malloc(sizeof(matrix*)*4);
    int n=A->rows>A->cols?A->cols:A->rows;
    if(n%2!=0)
    {
        n-=1;
    }
    ms[0]=malloc_matrix(n,n);
    ms[1]=malloc_matrix(n,A->cols-n);
    ms[2]=malloc_matrix(A->rows-n,n);
    ms[3]=malloc_matrix(A->rows-n,A->cols-n);
    for(i=0;ifor(j=0;j0]->body[i][j]=A->body[i][j];
        }
    for(i=0;ifor(j=0;jcols-n;j++)
        {
            ms[1]->body[i][j]=A->body[i][j+n];
}
    for(i=0;irows-n;i++)
        for(j=0;j2]->body[i][j]=A->body[i+n][j];
        }
    for(i=0;irows-n;i++)
        for(j=0;jcols-n;j++)
        {
            ms[3]->body[i][j]=A->body[i+n][j+n];
        }

    return ms;

}
matrix *matrix_mul(matrix *A,matrix *B)
{
    matrix *c;
    if(A==NULL||B==NULL)
    {
        return NULL;
    }
    if (A->rows<2||A->cols<2||B->cols<2||B->rows<2)
    {
        c=malloc_matrix(A->rows,B->cols);
        int i,j,k;
        for(i=0;irows;i++)
        {
            for(j=0;jcols;j++)
            {
                c->body[i][j]=0;
                for(k=0;kcols;k++)
                {
                   c->body[i][j]+= (A->body[i][k]*B->body[k][j]);
                }
            }
        }
        return c;
    }
    else if (A->rows%2!=0||A->cols%2!=0||B->cols%2!=0||B->rows%2!=0)
    {
        matrix **sa=get_max_square_matrix(A),**sb=get_max_square_matrix(B);
        matrix *a11=sa[0],*a12=sa[1],*a21=sa[2],*a22=sa[3];
        matrix *b11=sb[0],*b12=sb[1],*b21=sb[2],*b22=sb[3];
        matrix *c11=matrix_add(matrix_mul(a11,b11),matrix_mul(a12,b21)),
               *c12=matrix_add(matrix_mul(a11,b12),matrix_mul(a12,b22)),
                *c21=matrix_add(matrix_mul(a21,b11),matrix_mul(a22,b21)),
                *c22= matrix_add(matrix_mul(a21,b12),matrix_mul(a22,b22));
       matrix *cs[4]={c11,c12,c21,c22};
    c=matrix_merge(cs);
    free(a11);
    free(a12);
    free(a21);
    free(a22);
    free(b11);
    free(b12);
    free(b22);
    free(b21);
    free(c11);
    free(c22);
    free(c21);
    free(c22);
      return c;
    }
    matrix **sa=matrix_split(A),**sb=matrix_split(B);
    matrix *a11=sa[0],*a12=sa[1],*a21=sa[2],*a22=sa[3];
    matrix *b11=sb[0],*b12=sb[1],*b21=sb[2],*b22=sb[3];
    matrix *s1=matrix_sub(b12,b22),*s2=matrix_add(a11,a12),
           *s3=matrix_add(a21,a22),*s4=matrix_sub(b21,b11),
           *s5=matrix_add(a11,a22),*s6=matrix_add(b11,b22),
           *s7=matrix_sub(a12,a22),*s8=matrix_add(b21,b22),
           *s9=matrix_sub(a11,a21),*s10=matrix_add(b11,b12);
    matrix *p1=matrix_mul(a11,s1),
           *p2=matrix_mul(s2,b22),
           *p3=matrix_mul(s3,b11),
           *p4=matrix_mul(a22,s4),
           *p5=matrix_mul(s5,s6),
           *p6=matrix_mul(s7,s8),
           *p7=matrix_mul(s9,s10);
    matrix *c11=matrix_add(matrix_add(p5,p4),matrix_sub(p6,p2)),
           *c12=matrix_add(p1,p2),
           *c21=matrix_add(p3,p4),
           *c22=matrix_add(matrix_sub(p5,p3),matrix_sub(p1,p7)); 
    matrix *cs[4]={c11,c12,c21,c22};
    c=matrix_merge(cs);
    free(a11);
    free(a12);
    free(a21);
    free(a22); 
    free(b11);
    free(b12);
    free(b21);
    free(b22);
    free(s1);
    free(s2);
    free(s3);
    free(s4);
    free(s5);
    free(s6);
    free(s7);
    free(s8);  
    free(s9);
    free(s10);
    free(p1);
    free(p2);
    free(p3);
    free(p4);
    free(p5);
    free(p6);
    free(p7);
    free(c11);
    free(c12);
    free(c21);
    free(c22);



    return c;

}
void print_matrix(matrix *A)
{
    int i,j;
    for( i=0;irows;i++)
    {
        for( j=0;jcols;j++)
        {
            printf("%f ",A->body[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}
int main(void)
{
    matrix *A=malloc_matrix(3,6),*B=malloc_matrix(6,3);
    //double w[4][4]={{1 ,2 ,3 ,4 },
    //    {5 ,6 ,7 ,8 },
    //    {9 ,10,11,12},
    //    {13,14,15,16}}; 
    double x[3][6]={
        {1 ,2 ,3 ,4 , 5,6},
        {5 ,6 ,7 ,8 ,6,8},
        {21,32,42,52,33,44}     
    };
    double y[6][3]={
        {1 ,2 ,3  },
        {5 ,6 ,7  },
        {9 ,10,11},
        {13,14,15},
        {13,14,15},
        {13,14,15}
    }; 


    int i,j;
    for( i=0;irows;i++)
    {
        for(j=0;jcols;j++)
        {
            A->body[i][j]=x[i][j];
        }
    } 
    for( i=0;irows;i++)
    {
        for(j=0;jcols;j++)
        {
            B->body[i][j]=y[i][j];
        }
    }

    matrix *c=matrix_mul(A,B);
    print_matrix(c);
}