压缩矩阵

根据数据结构书本上敲打的,讲述内容较少,但是添加了一些注释。

//稀疏矩阵的压缩存储,最多存储10*10的矩阵
#include<iostream>
#include<iomanip>//use setw
using namespace std;


typedef struct
{
	int row;//非零元的行下标
	int column;//非零元的列下标
	int e;//非零元
}Triple;

typedef struct
{
	Triple data[100];
	int mu;//矩阵的行数
	int nu;//矩阵的列数
	int tu;//非零元的个数
}TSMatrix;

/*1.输入矩阵,进行压缩*/
void InitMatrix(TSMatrix &matrix)
{
	matrix.tu = 0;
	int a[100][100] = { 0 };
	cout << "请输入矩阵的行数和列数:\n";
	int rowNum, columnNum;//行数和列数
	cin >> rowNum >> columnNum;
	matrix.mu = rowNum;
	matrix.nu = columnNum;

	cout << "请输入矩阵\n";//矩阵的输入
	for (int i = 0; i < rowNum; i++)
		for (int j = 0; j < columnNum; j++)
			cin >> a[i][j];


	//进行压缩矩阵
	for (int i = 0; i < rowNum; i++)
	{
		for (int j = 0; j < columnNum; j++)
		{
			if (a[i][j] != 0)
			{
				matrix.data[matrix.tu].e = a[i][j];//好好理解这个句子
				matrix.data[matrix.tu].row = i;
				matrix.data[matrix.tu++].column = j;
			}
		}
	}
	cout << "矩阵压缩成功\n";
}

/*2.矩阵转置*/
void MatrixTransposition(const TSMatrix & tsmatrix, TSMatrix & tsmatrix1)//tsmatrix1是转置后的三元组表
{
	/*
	在此预设num和cpot两个向量。num[col]表示矩阵tsmatrix中第col列中非零元的个数,
	cpot[col]指示tsmatrix中第col列的第一个非零元在tsmatrix1.data中的恰当位置
	*/
	tsmatrix1.mu = tsmatrix.nu;//转置后行列数要交换
	tsmatrix1.nu = tsmatrix.mu;
	tsmatrix1.tu = tsmatrix.tu;

	int num[100] = { 0 };
	int cpot[100] = { 0 };

	if (tsmatrix1.tu)
	{
		for (int i = 0; i < tsmatrix.tu; i++)
			num[tsmatrix.data[i].column]++;//num[col]代表第col列中非零元的个数
	}

	for (int i = 1; i < tsmatrix.tu; i++)
		cpot[i] = cpot[i - 1] + num[i - 1];//cpot[col]代表第col列的第一个非零元在data数组中的位置

	for (int i = 0; i < tsmatrix.tu; i++)
	{
		int col = tsmatrix.data[i].column;
		int p = cpot[col];
		tsmatrix1.data[p].row = tsmatrix.data[i].column;
		tsmatrix1.data[p].column = tsmatrix.data[i].row;
		tsmatrix1.data[p].e = tsmatrix.data[i].e;
		cpot[col]++;
	}
}

/*3.乘积矩阵*/
void MatrixMult(const TSMatrix & M, const TSMatrix & N, TSMatrix & Q)//_____M*N=Q
{
	int numM[100] = { 0 };//num[row]_____第row行的非零元个数
	int rposM[100] = { 0 };//rpos[row]____第row行中第一个非零元在data数组的位置
	int numN[100] = { 0 };
	int rposN[100] = { 0 };

	//preparation
	//for M
	for (int i = 0; i < M.tu; i++)
		numM[M.data[i].row]++;
	rposM[0] = 0;
	for (int i = 1; i < M.mu; i++)
		rposM[i] = rposM[i - 1] + numM[i - 1];

	//for N
	for (int i = 0; i < N.tu; i++)
		numN[N.data[i].row]++; 
	rposN[0] = 0;
	for (int i = 1; i < N.mu; i++)
		rposN[i] = rposN[i - 1] + numN[i - 1];

	//matrix mult
	if (M.nu != N.mu)
	{
		cout << "矩阵无法运算\n";
		return;
	}

	//Q的初始化
	Q.mu = M.mu;
	Q.nu = N.nu;
	Q.tu = 0;

	//
	if (M.tu*N.tu != 0)//Q是非零矩阵
	{
		
		for (int i = 0; i < M.mu; i++)//对于M的每一行
		{
			int tp;
			int ctemp[10] = { 0 };//当前行各元素累加器清零

			//
			if (i < M.mu - 1)
				tp = rposM[i + 1];
			else
				tp = M.tu;

			//
			for (int j = rposM[i]; j < tp; j++)//对于当前行的每一个非零元
			{
				int t;
				int brow = M.data[j].column;//由M中的列坐标找到对应的行坐标

				//
				if (brow < N.mu - 1)
					t = rposN[brow + 1];
				else
					t = N.tu;

				//
				for (int k = rposN[brow]; k < t; k++)
				{
					ctemp[N.data[k].column] += M.data[j].e *N.data[k].e;
				}

			}

			//
			for (int p = 0; p < Q.nu; p++)
			{
				if (ctemp[p])//如果不是非零元,则放入Q的data数组中
				{
					Q.data[Q.tu].e = ctemp[p];
					Q.data[Q.tu].column = p;
					Q.data[Q.tu++].row = i;
				}
			}

		}//for (int i = 0; i < M.mu; i++)______对于M的每一行

	}//if (M.tu*N.tu != 0)______Q是非零矩阵
}

/*4.打印矩阵*/
void MatrixPrint(const TSMatrix & matrix)
{
	cout << "------------------------------------------" << endl;
	cout << "矩阵打印是:\n";
	int num = 0;
	for (int i = 0; i < matrix.mu; i++)//每一行
	{
		for (int j = 0; j < matrix.nu; j++)//当前行的每一列
		{
			if (num != matrix.tu)
			{
				if (matrix.data[num].column == j&&matrix.data[num].row == i)
					cout << setw(3)<<matrix.data[num++].e << " ";
				else
					cout << setw(3)<<0 << " ";
			}
			else
				cout <<setw(3)<< 0 << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	cout << "------------------------------------------" << endl;
}
int main()
{
	TSMatrix matrixM,matrixN;
	TSMatrix temp;

	//矩阵初始化
	InitMatrix(matrixM);
	InitMatrix(matrixN);

	//矩阵转置,输出
	MatrixTransposition(matrixM, temp);
	cout << "\n\n转置后输出\n";
	MatrixPrint(temp);
	MatrixTransposition(matrixN, temp);
	cout << "\n\n转置后输出\n";
	MatrixPrint(temp);

	////矩阵乘积
	cout << "\n\n矩阵乘积输出\n";
	TSMatrix matrixQ;
	MatrixMult(matrixM, matrixN, matrixQ);
	MatrixPrint(matrixQ);


	return 0;
}


压缩矩阵_第1张图片

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