第九周--数据结构--稀疏矩阵的三元组表示的实现及应用

/*
  *第九周--数据结构--稀疏矩阵的三元组表示的实现及应用
  *Copyright (c) 2015 烟台大学计算机与控制工程学院
  *All right reserved.
  *文件名称:1111.cpp
  *writer:罗海员
  *date:2015年11月15日
  *版本:V1.0.1
  *操作系统:windows 8.1
  *运行环境:codeblocks
  * 问题描述:（1）建立稀疏矩阵三元组表示的算法库，包括：
① 头文tup.h，定义数据类型，声明函数；
② 源文件tup.cpp，实现稀疏矩阵三元组表示的基本运算，主要算法包括：
void CreatMat(TSMatrix &t,ElemType A[M][N]); //从一个二维稀疏矩阵创建其三元组表示
bool Value(TSMatrix &t,ElemType x,int i,int j); //三元组元素赋值
bool Assign(TSMatrix t,ElemType &x,int i,int j); //将指定位置的元素值赋给变量
void DispMat(TSMatrix t); //输出三元组
void TranTat(TSMatrix t,TSMatrix &tb);//矩阵转置
③ 设计main 函数，测试上面实现的算法
（2）采用三元组存储稀疏矩阵，设计两个稀疏矩阵相加的运算算法
提示1：两个行数、列数相同的矩阵可以相加
提示2：充分利用已经建立好的算法库解决问题
  * 程序输出： 

*/

#include<iostream>
#define M 6
#define N 7
#define MaxSize  100         //矩阵中非零元素最多个数
typedef int ElemType;

typedef struct
{
    int r;                  //行号
    int c;                  //列号
    ElemType d;             //元素值
} TupNode;                  //三元组定义

typedef struct
{
    int rows;               //行数
    int cols;               //列数
    int nums;               //非零元素个数
    TupNode data[MaxSize];
} TSMatrix;                 //三元组顺序表定义

void CreatMat(TSMatrix &t,ElemType A[M][N]);  //从一个二维稀疏矩阵创建其三元组表示
bool Value(TSMatrix &t,ElemType x,int i,int j);  //三元组元素赋值
bool Assign(TSMatrix t,ElemType &x,int i,int j); //将指定位置的元素值赋给变量
void DispMat(TSMatrix t);//输出三元组
void TranTat(TSMatrix t,TSMatrix &tb);//矩阵转置


void CreatMat(TSMatrix &t,ElemType A[M][N])  //从一个二维稀疏矩阵创建其三元组表示
{
    int i,j;
    t.rows=M;
    t.cols=N;
    t.nums=0;
    for (i=0; i<M; i++)
    {
        for (j=0; j<N; j++)
            if (A[i][j]!=0)     //只存储非零元素
            {
                t.data[t.nums].r=i;
                t.data[t.nums].c=j;
                t.data[t.nums].d=A[i][j];
                t.nums++;
            }
    }
}

bool Value(TSMatrix &t,ElemType x,int i,int j)  //三元组元素赋值
{
    int k=0,k1;
    if (i>=t.rows || j>=t.cols)
        return false;               //失败时返回false
    while (k<t.nums && i>t.data[k].r) k++;                  //查找行
    while (k<t.nums && i==t.data[k].r && j>t.data[k].c) k++;//查找列
    if (t.data[k].r==i && t.data[k].c==j)   //存在这样的元素
        t.data[k].d=x;
    else                                    //不存在这样的元素时插入一个元素
    {
        for (k1=t.nums-1; k1>=k; k1--)
        {
            t.data[k1+1].r=t.data[k1].r;
            t.data[k1+1].c=t.data[k1].c;
            t.data[k1+1].d=t.data[k1].d;
        }
        t.data[k].r=i;
        t.data[k].c=j;
        t.data[k].d=x;
        t.nums++;
    }
    return true;                        //成功时返回true
}

bool Assign(TSMatrix t,ElemType &x,int i,int j)  //将指定位置的元素值赋给变量
{
    int k=0;
    if (i>=t.rows || j>=t.cols)
        return false;           //失败时返回false
    while (k<t.nums && i>t.data[k].r) k++;                  //查找行
    while (k<t.nums && i==t.data[k].r && j>t.data[k].c) k++;//查找列
    if (t.data[k].r==i && t.data[k].c==j)
        x=t.data[k].d;
    else
        x=0;                //在三元组中没有找到表示是零元素
    return true;            //成功时返回true
}

void DispMat(TSMatrix t)        //输出三元组
{
    int i;
    if (t.nums<=0)          //没有非零元素时返回
        return;
    printf("\t%d\t%d\t%d\n",t.rows,t.cols,t.nums);
    printf("\t------------------\n");
    for (i=0; i<t.nums; i++)
        printf("\t%d\t%d\t%d\n",t.data[i].r,t.data[i].c,t.data[i].d);
}

void TranTat(TSMatrix t,TSMatrix &tb)       //矩阵转置
{
    int p,q=0,v;                    //q为tb.data的下标
    tb.rows=t.cols;
    tb.cols=t.rows;
    tb.nums=t.nums;
    if (t.nums!=0)                  //当存在非零元素时执行转置
    {
        for (v=0; v<t.cols; v++)        //tb.data[q]中的记录以c域的次序排列
            for (p=0; p<t.nums; p++)    //p为t.data的下标
                if (t.data[p].c==v)
                {
                    tb.data[q].r=t.data[p].c;
                    tb.data[q].c=t.data[p].r;
                    tb.data[q].d=t.data[p].d;
                    q++;
                }
    }
}


int main()
{
    TSMatrix t,tb;
    int x,y=10;
    int A[6][7]=
    {
        {0,0,1,0,0,0,0},
        {0,2,0,0,0,0,0},
        {3,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,5,0,0,0},
        {0,0,0,0,6,0,0},
        {0,0,0,0,0,7,4}
    };
    CreatMat(t,A);
    printf("b:\n");
    DispMat(t);
    if (Assign(t,x,2,5)==true)  //调用时返回true
        printf("Assign(t,x,2,5)=>x=%d\n",x);
    else  //调用时返回false
        printf("Assign(t,x,2,5)=>参数错误\n");
    Value(t,y,2,5);
    printf("执行Value(t,10,2,5)\n");
    if (Assign(t,x,2,5)==true)  //调用时返回true
        printf("Assign(t,x,2,5)=>x=%d\n",x);
    else  //调用时返回false
        printf("Assign(t,x,2,5)=>参数错误\n");
    printf("b:\n");
    DispMat(t);
    TranTat(t,tb);
    printf("矩阵转置tb:\n");
    DispMat(tb);
    return 0;
}