數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--稀疏矩陣課程設(shè)計(jì)

1、安徽理工大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：稀疏矩陣的運(yùn)算院 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī)10-*班學(xué) 號(hào)： 201030*學(xué)生姓名：*指導(dǎo)教師：2011年12月28日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)計(jì)算機(jī)科7與工程學(xué)院學(xué)號(hào)201030*學(xué)生姓名細(xì)細(xì)*專(zhuān)業(yè)(班級(jí))計(jì)10-*設(shè)計(jì)題目稀疏矩陣的運(yùn)算設(shè) ii 技 術(shù) 參 數(shù)系統(tǒng)平臺(tái)：windows xp開(kāi)發(fā)工具：microsoft visual c+ 6. 0設(shè) 計(jì) 要 求(1) 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇三元組存儲(chǔ)方式；(2) 實(shí)現(xiàn)一個(gè)稀疏矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算；(3) 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的加法運(yùn)算；(4) 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的減法運(yùn)算；(5) 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣

2、的乘法運(yùn)算。工 作 量課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求不少于3000字。 源程序要求不少于300行工作ii-劃11月9 h-11月22日查找相關(guān)資料11月23 h-11月26日dos菜單界面設(shè)計(jì)11月27 h-12月5日設(shè)計(jì)算法12月6日-12月20日編寫(xiě)代碼12月21 h-12月28日撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告參 考 資 料1 秦鋒數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(c語(yǔ)言版)北京:清華大學(xué)出版社,20112 溫秀梅，丁學(xué)均.visual c+面向?qū)澫蟪绦蛟O(shè)計(jì).北京:淸華大學(xué)出版社,20093 何欽銘，顏暉.c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社,2008指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字2011年11月8日安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名：

3、* 學(xué)號(hào)： 201030*專(zhuān)業(yè)班級(jí)：計(jì)10*課程設(shè)計(jì)題口：稀疏矩陣的運(yùn)算指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：指導(dǎo)教師：1問(wèn)題描述12需求分析13總體設(shè)計(jì)23. 1 matrix結(jié)構(gòu)fl勺定義23.2系統(tǒng)流程圖34詳細(xì)設(shè)計(jì)44.1 “菜單”界面44.2建立矩陣44. 3顯示矩陣64.4矩陣的轉(zhuǎn)置74.5矩陣的加法運(yùn)算84.6矩陣的減法運(yùn)算94.7矩陣的乘法運(yùn)算 95程序運(yùn)行115. 1輸入矩陣115.2矩陣轉(zhuǎn)置115.3矩陣加法125.4矩陣減法125.5矩陣乘法125.6退出及錯(cuò)誤提示 136總結(jié)13參考文獻(xiàn)141問(wèn)題描述(1) 題目?jī)?nèi)容：設(shè)計(jì)稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的加法、減法、乘法以及轉(zhuǎn)置操作。(

4、2) 基本要求: 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)選擇三元組存儲(chǔ)方式； 實(shí)現(xiàn)一個(gè)稀疏矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算； 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的加法運(yùn)算； 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的減法運(yùn)算； 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的乘法運(yùn)算。(3) 設(shè)計(jì)目的：通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，了解稀疏矩陣的一些基木運(yùn)算操作，并通過(guò)相關(guān)的程序代碼實(shí)現(xiàn)。2需求分析經(jīng)過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)為稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：(1) 建立短陣：只有先建立了矩陣，才能夠?qū)仃囘M(jìn)行運(yùn)算操作，包括建立矩陣 a和矩陣b；(2) 轉(zhuǎn)置運(yùn)算操作：對(duì)矩陣a或者矩陣b進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)置矩陣；(3) 四則運(yùn)算操作：該步驟由兩個(gè)矩陣同吋參與，對(duì)其進(jìn)行加法運(yùn)算(a+b)、減 法運(yùn)算(a-b)以及乘法運(yùn)

5、算(a*b和b*a)；(4) 退出：當(dāng)做完矩陣的運(yùn)算操作之后，就口j以點(diǎn)擊它退出該界面。在這次設(shè)計(jì)中用到了一些變量和函數(shù)，例如：void display (matrix m) ； intmax (int i, int j) ； matrix zero (matrix m)等，下面會(huì)做進(jìn)一步詳細(xì)的介紹。3總體設(shè)計(jì)3. 1 matrix結(jié)構(gòu)的定義 struct matrixinth;/矩陣的行數(shù)intl;/矩陣的列數(shù)intfly;/矩陣中的非零元個(gè)數(shù)int zhi maxsize maxsize;/非零元值所在行所在列；操作集合：(1) matri x enter (matrix m) ; /建立

6、矩陣 m(2) void display (matrix m) ; /顯示矩陣 m(3) void transpose (matrix m) ;/m矩陣的轉(zhuǎn)置(4) void add (matrix m, matrix n) ;/求和運(yùn)算 a+b(5) void sub (matrix m, matrix n) ;/求差運(yùn)算 ab(5) void multi (matrix m, matrix n) ; /求積運(yùn)算 a*b(6) int max (int i, int j) ;/求最大值(7) matrix zero (matrix m) ;/矩陣所有元素賦值為03.2系統(tǒng)流程圖該運(yùn)算系統(tǒng)的系

7、統(tǒng)流程圖如圖1所示:圖1系統(tǒng)流程圖4詳細(xì)設(shè)計(jì)4. 1 “菜單”界面進(jìn)入稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)后的“菜單”界面如圖2所示。h:bbmatrixdebugmatrix.exe歡迎使用稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)?置置5一一口一-£郎 并并a b 入入&sb b b 亠更聽(tīng)乜乜一maaa 123456780請(qǐng)輸入所要進(jìn)行的操作序號(hào):圖2 “菜單”界面4. 2建立矩陣矩陣在建立之后才能夠進(jìn)行運(yùn)算操作，建立矩陣a和矩陣b,調(diào)用函數(shù)enter (m),首先根據(jù)所輸入的矩陣m的行數(shù)h和列數(shù)l,建立h*l的矩陣m, 并11調(diào)用函數(shù)zero(m)將其所有元索均賦值為0；其次再根據(jù)所輸入矩陣m 的非零元個(gè)數(shù)fly

8、做循環(huán)控制變量，按提示輸入非零元所在的行h和列1以 及非零元的值，如果輸入的行h或者列1大于矩陣m的行h或列l(wèi),貝g提示 輸入錯(cuò)誤；最后將非零元的值保存在矩陣m中的相應(yīng)位置。程序如下： matrix enter (matrix m) /建立矩陣cout«zz請(qǐng)輸入矩陣的行數(shù)和列數(shù):”;cin»m. h»m. l;cout«/z請(qǐng)輸入矩陣的非零元個(gè)數(shù):；cin>>m.fly;cout<<endl;if(m. fly> (m h*m l)cout«/z非零元個(gè)數(shù)多于矩陣元素總數(shù)，請(qǐng)垂新輸入!z，«endl;c

9、out«/z請(qǐng)重新輸入矩陣的非零元個(gè)數(shù):；cin>>m. fly;m二zero (m);int h;int 1;for (int n=l ;n<=m. fly;n+)輸入非零元所在的行、列和值cout«/z請(qǐng)輸入第/z«n«/z個(gè)非零元所在的行和列:；cin»h»l;if(h>m.h| |1>m. l) /行列輸入錯(cuò)誤提示cout«/，t列輸入錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入:z，«endl;cout«/z請(qǐng)垂新輸入第/z«n«zz個(gè)非零元所在的行和列:”;cin

10、7;h»l;cout«/z請(qǐng)輸入該非零元的值:”;cin»m. zhi h 1;coutendl;return m;注：該函數(shù)中調(diào)用的zeroo函數(shù)的功能為將矩陣m根據(jù)行數(shù)h和列數(shù)l 把所有的元素賦值為0,代碼如下：matri x zero (matri x m)/矩陣所冇元索賦值為0for(int i二l;i二m.h;i+)for (int j二1;j二m. l;j+)m. zhiij二0;return m;4. 3顯示矩陣建立好矩陣以后，為了驗(yàn)證所建立的矩陣是否成功，以及在后期運(yùn)算時(shí)矩 陣的顯示，設(shè)計(jì)該函數(shù)，能更直觀的看到輸入以及輸出的矩陣，代碼如下： voi

11、d display (matrix m)/顯示矩陣int connt=0;cout«，z 矩陣為:z，«endl;for （int i二1;i二m. h;i+）for(int j二l；j二m.l;j+)printf(-4d，m.zhii j);count+;if (cotint=m. l)coutendl;count=0;cout<<endl;4.4矩陣的轉(zhuǎn)置該函數(shù)實(shí)現(xiàn)的是矩陣a或矩陣b的轉(zhuǎn)置操作，通過(guò)對(duì)矩陣的行和列進(jìn)行調(diào)換,利用for ()循環(huán)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)對(duì)矩陣a或矩陣b的轉(zhuǎn)置，其代碼如下：void transpose (matrix m) /矩陣轉(zhuǎn)置c. h二m

12、. l;c. l=m. h;cout<<，z 原來(lái)的；display(m);for(int i=l;i<=m.l;i +)for(int j二l;jum.h;j +) c. zhii j二m. zhij i;cout«轉(zhuǎn)置后的;display (c);4.5矩陣的加法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣之間的加法運(yùn)算，即a+b,其代碼如下: void add (matrix m,matrix n) /a+bint nl=max (m. h, n. h);int n2=max (m. l, n. l);c. h=nl;c. l=n2;c=zero (c);for(int i二l;i二nl

13、;i+)for (int j二1;j二門(mén)2;j+)c. zhii j二m. zhii j+n. zhii j;cout«z，a+b的運(yùn)算結(jié)果；display (c);4.6矩陣的減法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣之間的減法運(yùn)算，即a-b,其代碼如下：void sub (matrix m,matrix n) /a-bint nl=max (m. h, n. h);int n2=max (m. l, n. l);c. h=nl;c. l=n2;c=zero (c);for (int i二1;i二nl;i+)for(int j=l;j<=n2;j+)c. zhi i j二m zhi i j-n z

14、hi i j;cout«/z a-b的運(yùn)算結(jié)果；display(c);4.7矩陣的乘法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣之間的乘法運(yùn)算，即a*b,如果矩陣a的列數(shù)和矩陣b的行數(shù)不相同，則無(wú)法進(jìn)行乘法運(yùn)算，系統(tǒng)會(huì)提示錯(cuò)誤，其代碼如下：void multi(matrix m, matrix n) /a*bif(m. l!=n. h)cout«/z矩陣a的列數(shù)和矩陣b的行數(shù)不相同，無(wú)法進(jìn)行乘法運(yùn)算! n;elseif(m.l=n. h)c. h=m. h;c l二n. l;c=zero(c);for(int i=l;i二maxsize;i+)for (int j二1;j二maxsie;j+)for

15、(int k=l;k<=maxsize;k+)c zhi i j+二m zhi i k*n zhi k j;cout«運(yùn)算結(jié)果;display (c);5程序運(yùn)行5. 1輸入矩陣運(yùn)行該運(yùn)算系統(tǒng)，進(jìn)入“菜單”選項(xiàng)以后，輸入“1”，選擇“輸入矩陣a”,運(yùn)算結(jié)果如圖3所示；輸入“2”，選擇“輸入矩陣b”，運(yùn)算結(jié)果如圖4所示:亍的操作序即車(chē)訶亍的操作序號(hào)：233 3 熱處 列個(gè) 和元 矩矩 入入 請(qǐng)請(qǐng)數(shù)數(shù) 列個(gè) 和元 矩矩 入入刖 青青瞽盪e義窿嚴(yán)亍和列=1 12ttf i 入入 8 主冃青所在的行和列江|：81-ttt i 入入 主冃青所在的疔和列汽2 i：?3th- s 入入捌 請(qǐng)

16、腸所在的行和列：3 3：2輸入的a矩陣為=4080 0輸入的b矩陣為:? 00 0 00 0 2圖3輸入毎陣a圖4輸入矩陣b5. 2矩陣轉(zhuǎn)置輸入矩陣a和矩陣b以后，在“菜單”提示下，輸入“3”，進(jìn)行矩陣a的轉(zhuǎn)置，運(yùn)算結(jié)果如圖5所示；輸入“4”，進(jìn)行矩陣b的轉(zhuǎn)置，運(yùn)算結(jié)果如圖6所示:操作序號(hào)=3原來(lái)的矩陣為：408000050轉(zhuǎn)置后的矩陣為；400005800申電當(dāng)番崖誓甲操作序號(hào)沁原來(lái)的矩陣為:轉(zhuǎn)置后的矩陣為=000700002圖5矩陣a的轉(zhuǎn)置圖6矩陣b的轉(zhuǎn)置5. 3矩陣加法在“菜單”提示下，輸入“5”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的加法運(yùn)算，即a+b,運(yùn)算結(jié)果如圖7所不：請(qǐng)輸入所要進(jìn)行的操作序號(hào)汀5. a+

17、ba+b的運(yùn)算結(jié)果矩陣為：4780 0 0052圖7矩陣加法5.4矩陣減法在“菜單”提示下，輸入“6”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的加法運(yùn)算，即a-b,運(yùn)算結(jié)果如圖8所不：請(qǐng)輸人所要進(jìn)行的操作序號(hào)：66. a-bft-b的運(yùn)算結(jié)果矩陣為:4-7 80 0 005-2圖8矩陣減法5. 5矩陣乘法在“菜單”提示下，輸入“7”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的第一種乘法運(yùn)算，即a*b,運(yùn)算結(jié)果如圖9所示；輸入“8”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的第二種乘法運(yùn)算，即b*a,運(yùn)算結(jié)果如圖10所示:幘輸入所要進(jìn)行的操作序號(hào)汐? a*b運(yùn)算結(jié)果矩陣為：0 28 160 0 00 0 0請(qǐng)輸入所要進(jìn)行的操作序號(hào)泮8.運(yùn)算結(jié)果矩陣為:0 0 00 0 00

18、10 0圖9雉陣乘法1 (a*b)圖10矩陣乘法2(b*a)5.6退出及錯(cuò)誤提示算法在運(yùn)行吋還有退出及錯(cuò)誤提示功能，在“菜單”提示下，輸入“0”則 退出系統(tǒng)，如圖11所示；若輸入0 8以外的數(shù)字，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，如圖 12所示：時(shí)要進(jìn)行的操作序界 射謝使用?青輸入所要進(jìn)行的操作序號(hào):" 輸入錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入選擇？圖11退出圖12錯(cuò)誤提示6總結(jié)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門(mén)課的學(xué)習(xí)，我了解到：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)"在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是一 門(mén)綜合性的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。而我們現(xiàn)在所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是c語(yǔ)言版的，是建立在c 語(yǔ)言基礎(chǔ)之上的，若是c語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)不牢固，要想學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門(mén)課程是 有一定的困難的。所以在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門(mén)課程的吋候，也順便復(fù)習(xí)了 c語(yǔ)言 的相關(guān)內(nèi)容，加深了我對(duì)c語(yǔ)言的理解和應(yīng)用，并且也深深體會(huì)到了數(shù)