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标题: 程序实现矩阵的乘法 [打印本页]

作者: 柳雷    时间: 2012-7-25 07:50
标题: 程序实现矩阵的乘法
本帖最后由 柳雷 于 2012-7-26 16:23 编辑

对于m*n的矩阵乘以n*k的矩阵得到的是m*k的矩阵,结果矩阵中的每个值是由第一个矩阵的行乘以第二个矩阵的列然后相加得到的。
现在我已经用c语言实现了该算法:
  1. #include<stdio.h> /* EOF(=^Z或F6),NULL */
  2. #include<math.h> /* floor(),ceil(),abs() */
  3. #include<stdarg.h>
  4. #define OK 1
  5. #define ERROR 0
  6. #define MAX_ARRAY_DIM 8
  7. typedef int ElemType;
  8. typedef int Status; /* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码,如OK等 */
  9. typedef struct
  10. {
  11.   ElemType *base; /* 数组元素基址,由InitArray分配 */
  12.   int dim; /* 数组维数 */
  13.   int *bounds; /* 数组维界基址,由InitArray分配 */
  14.   int *constants; /* 数组映象函数常量基址,由InitArray分配 */
  15. }Array;
  16. /* 顺序存储数组的基本操作*/
  17. Status InitArray(Array *A,int dim,...)
  18. { /* 若维数dim和各维长度合法,则构造相应的数组A,并返回OK */
  19.   int elemtotal=1,i; /* elemtotal是元素总值 */
  20.   va_list ap;
  21.   if(dim<1||dim>MAX_ARRAY_DIM)
  22.     return ERROR;
  23.   (*A).dim=dim;
  24.   (*A).bounds=(int *)malloc(dim*sizeof(int));
  25.   if(!(*A).bounds)
  26.     exit(OVERFLOW);
  27.   va_start(ap,dim);
  28.   for(i=0;i<dim;++i)
  29.   {
  30.     (*A).bounds[i]=va_arg(ap,int);
  31.     if((*A).bounds[i]<0)
  32.       return UNDERFLOW; /* 在math.h中定义为4 */
  33.     elemtotal*=(*A).bounds[i];
  34.   }
  35.   va_end(ap);
  36.   (*A).base=(ElemType *)malloc(elemtotal*sizeof(ElemType));
  37.   if(!(*A).base)
  38.     exit(OVERFLOW);
  39.   (*A).constants=(int *)malloc(dim*sizeof(int));
  40.   if(!(*A).constants)
  41.     exit(OVERFLOW);
  42.   (*A).constants[dim-1]=1;
  43.   for(i=dim-2;i>=0;--i)
  44.     (*A).constants[i]=(*A).bounds[i+1]*(*A).constants[i+1];
  45.   return OK;
  46. }
  47. Status DestroyArray(Array *A)
  48. { /* 销毁数组A */
  49.   if((*A).base)
  50.   {
  51.     free((*A).base);
  52.     (*A).base=NULL;
  53.   }
  54.   else
  55.     return ERROR;
  56.   if((*A).bounds)
  57.   {
  58.     free((*A).bounds);
  59.     (*A).bounds=NULL;
  60.   }
  61.   else
  62.     return ERROR;
  63.   if((*A).constants)
  64.   {
  65.     free((*A).constants);
  66.     (*A).constants=NULL;
  67.   }
  68.   else
  69.     return ERROR;
  70.   return OK;
  71. }
  72. Status Locate(Array A,va_list ap,int *off) /* Value()、Assign()调用此函数 */
  73. { /* 若ap指示的各下标值合法,则求出该元素在A中的相对地址off */
  74.   int i,ind;
  75.   *off=0;
  76.   for(i=0;i<A.dim;i++)
  77.   {
  78.     ind=va_arg(ap,int);
  79.     if(ind<0||ind>=A.bounds[i])
  80.       return OVERFLOW;
  81.     *off+=A.constants[i]*ind;
  82.   }
  83.   return OK;
  84. }
  85. Status Value(ElemType *e,Array A,...)
  86. { /* ...依次为各维的下标值,若各下标合法,则e被赋值为A的相应的元素值 */
  87.   va_list ap;
  88.   Status result;
  89.   int off;
  90.   va_start(ap,A);
  91.   if((result=Locate(A,ap,&off))==OVERFLOW) /* 调用Locate() */
  92.     return result;
  93.   *e=*(A.base+off);
  94.   return OK;
  95. }
  96. Status Assign(Array *A,ElemType e,...)
  97. { /* ...依次为各维的下标值,若各下标合法,则将e的值赋给A的指定的元素 */
  98.   va_list ap;
  99.   Status result;
  100.   int off;
  101.   va_start(ap,e);
  102.   if((result=Locate(*A,ap,&off))==OVERFLOW) /* 调用Locate() */
  103.     return result;
  104.   *((*A).base+off)=e;
  105.   return OK;
  106. }
  107. void main()
  108. {
  109.   Array A;
  110.   int i,j,k,*p,dim=3,bound1=3,bound2=4,bound3=2; /* a[3][4][2]数组 */
  111.   ElemType e,*p1;
  112.   InitArray(&A,dim,bound1,bound2,bound3); /* 构造3*4*2的3维数组A */
  113.   p=A.bounds;
  114.   printf("A.bounds=");
  115.   for(i=0;i<dim;i++) /* 顺序输出A.bounds */
  116.     printf("%d ",*(p+i));
  117.   p=A.constants;
  118.   printf("\nA.constants=");
  119.   for(i=0;i<dim;i++) /* 顺序输出A.constants */
  120.     printf("%d ",*(p+i));
  121.   printf("\n%d页%d行%d列矩阵元素如下:\n",bound1,bound2,bound3);
  122.   for(i=0;i<bound1;i++)
  123.   {
  124.     for(j=0;j<bound2;j++)
  125.     {
  126.       for(k=0;k<bound3;k++)
  127.       {
  128.         Assign(&A,i*100+j*10+k,i,j,k); /* 将i*100+j*10+k赋值给A[i][j][k] */
  129.         Value(&e,A,i,j,k); /* 将A[i][j][k]的值赋给e */
  130.         printf("A[%d][%d][%d]=%2d ",i,j,k,e); /* 输出A[i][j][k] */
  131.       }
  132.       printf("\n");
  133.     }
  134.     printf("\n");
  135.   }
  136.   p1=A.base;
  137.   printf("A.base=\n");
  138.   for(i=0;i<bound1*bound2*bound3;i++) /* 顺序输出A.base */
  139.   {
  140.     printf("%4d",*(p1+i));
  141.     if(i%(bound2*bound3)==bound2*bound3-1)
  142.       printf("\n");
  143.   }
  144.   DestroyArray(&A);
  145. }
复制代码
程序运行结果:

请问如果用Java怎么实现啊?要给出具体的程序。
作者: 韦念欣    时间: 2012-7-25 09:00
既然自己都已经能够写出C版本的,转换过JAVA来很简单的,楼主怎么不仔细想一下呢?
作者: 柳雷    时间: 2012-7-25 12:34
韦念欣 发表于 2012-7-25 09:00
既然自己都已经能够写出C版本的,转换过JAVA来很简单的,楼主怎么不仔细想一下呢? ...

因为Java不支持指针啊
作者: 柳雷    时间: 2012-7-25 12:54
本帖最后由 柳雷 于 2012-7-25 13:06 编辑

想了很久,结果用简单的方法写出来了。
  1. import java.util.Scanner;

  2. public class TestMatrix {
  3. public static void main(String[] args) {
  4. Matrix m = new Matrix() ;
  5. int[][] x ={{1,2},{3,4}};
  6. int[][] y ={{4,5,6},{5,6,7}};
  7. int[][] result = m.multiply(x,y);
  8. m.print(result) ;
  9. }
  10. }
  11. class Matrix {
  12. public int[][] create() {
  13. Scanner sc = new Scanner(System.in) ;
  14. System.out.print("请输入矩阵的行高:");
  15. int a = sc.nextInt() ;
  16. System.out.print("请输入矩阵的列宽:");
  17. int b = sc.nextInt() ;
  18. int[][] x = new int[a][b] ;
  19. for(int i=0;i<a;i++){
  20. for(int j=0;j<b;j++){
  21. System.out.print("请输入元素x["+i+"]["+j+"]的值:" );
  22. x[i][j] = sc.nextInt() ;
  23. }
  24. }
  25. return x ;
  26. }
  27. public int[][] multiply(int[][] x,int[][] y){
  28. int[][] result = null ;
  29. int a = x[0].length ;
  30. int b = y.length ;
  31. if(a != b){
  32. System.out.println("输入的维数不匹配,不能进行运算");
  33. }else{
  34. int c = x.length ;
  35. int d = y[0].length ;
  36. result = new int[c][d] ;
  37. for(int i=0;i<c;i++){
  38. for(int j=0;j<d;j++){
  39. int sum = 0 ;
  40. for(int k=0;k<a;k++){
  41. sum += x[i][k]*y[k][j] ;
  42. }
  43. result[i][j] = sum ;
  44. }
  45. }
  46. }
  47. return result ;
  48. }
  49. public void print(int[][] x){
  50. System.out.println("矩阵为:");
  51. for(int i=0;i<x.length;i++){
  52. for(int j=0;j<x[i].length;j++){
  53. System.out.print(x[i][j] + " ") ;
  54. }
  55. System.out.println();
  56. }
  57. }
  58. }
复制代码
运行结果:







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