c++写矩阵类实现加减乘除操作

时间: 2024-01-23 16:03:52 浏览: 51
好的,以下是一个简单的矩阵类的实现,包括加减乘除操作: ```c++ #include <iostream> #include <vector> using namespace std; class Matrix { private: int row, col; vector<vector<double>> data; public: Matrix(int r, int c) { row = r; col = c; data.resize(row, vector<double>(col, 0)); } Matrix(const vector<vector<double>>& d) { row = d.size(); col = d[0].size(); data = d; } Matrix operator+(const Matrix& m) const { if (row != m.row || col != m.col) { throw invalid_argument("The size of the two matrices must be the same."); } Matrix result(row, col); for (int i = 0; i < row; i++) { for (int j = 0; j < col; j++) { result.data[i][j] = data[i][j] + m.data[i][j]; } } return result; } Matrix operator-(const Matrix& m) const { if (row != m.row || col != m.col) { throw invalid_argument("The size of the two matrices must be the same."); } Matrix result(row, col); for (int i = 0; i < row; i++) { for (int j = 0; j < col; j++) { result.data[i][j] = data[i][j] - m.data[i][j]; } } return result; } Matrix operator*(const Matrix& m) const { if (col != m.row) { throw invalid_argument("The number of columns of the first matrix must be equal to the number of rows of the second matrix."); } Matrix result(row, m.col); for (int i = 0; i < row; i++) { for (int j = 0; j < m.col; j++) { for (int k = 0; k < col; k++) { result.data[i][j] += data[i][k] * m.data[k][j]; } } } return result; } Matrix operator/(const Matrix& m) const { if (m.row != m.col) { throw invalid_argument("The second matrix must be a square matrix."); } Matrix result(row, col); Matrix invM = m.inverse(); result = (*this) * invM; return result; } Matrix inverse() const { if (row != col) { throw invalid_argument("The matrix must be a square matrix."); } int n = row; Matrix result(n, n); vector<vector<double>> a = data; vector<vector<double>> b(n, vector<double>(n, 0)); for (int i = 0; i < n; i++) { b[i][i] = 1; } for (int k = 0; k < n; k++) { double maxElem = abs(a[k][k]); int maxRow = k; for (int i = k + 1; i < n; i++) { if (abs(a[i][k]) > maxElem) { maxElem = abs(a[i][k]); maxRow = i; } } if (maxRow != k) { swap(a[k], a[maxRow]); swap(b[k], b[maxRow]); } double elem = a[k][k]; for (int j = k; j < n; j++) { a[k][j] /= elem; } for (int j = 0; j < n; j++) { b[k][j] /= elem; } for (int i = k + 1; i < n; i++) { double f = a[i][k]; for (int j = k; j < n; j++) { a[i][j] -= f * a[k][j]; } for (int j = 0; j < n; j++) { b[i][j] -= f * b[k][j]; } } } for (int k = n - 1; k > 0; k--) { for (int i = k - 1; i >= 0; i--) { double f = a[i][k]; for (int j = 0; j < n; j++) { b[i][j] -= f * b[k][j]; } } } result = b; return result; } friend ostream& operator<<(ostream& out, const Matrix& m) { for (int i = 0; i < m.row; i++) { for (int j = 0; j < m.col; j++) { out << m.data[i][j] << " "; } out << endl; } return out; } }; int main() { vector<vector<double>> a = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; vector<vector<double>> b = {{7, 8}, {9, 10}, {11, 12}}; Matrix A(a); Matrix B(b); Matrix C = A + B; cout << C << endl; C = A - B; cout << C << endl; C = A * B; cout << C << endl; C = A / B; cout << C << endl; return 0; } ``` 在这个实现中,矩阵类包含了矩阵的行数、列数和数据,可以用向量向量的方式初始化矩阵,或者用整数指定矩阵的大小,然后初始化为零矩阵。加、减、乘、除操作都被重载为运算符,可以直接使用。其中,矩阵的除法使用了矩阵求逆的方式实现。矩阵的输出使用了友元函数的方式实现,可以直接使用 `cout` 进行输出。

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