使用c++针对稀疏矩阵,设计并实现包含矩阵访问某位置(i,j)元素的操作,以及加法、乘法、转置操作
时间: 2024-10-23 14:06:33 浏览: 40
稀疏矩阵运算器用C++类和指针实现
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在C++中,处理稀疏矩阵通常需要使用特殊的数据结构,因为稀疏矩阵大部分元素为0,常规二维数组会浪费大量空间。一种常见的做法是使用邻接列表存储非零元素,结合索引对来进行高效访问。
**1. 矩阵访问(i, j)元素**:
```cpp
struct SparseElement {
int row, col; // 元素的行和列索引
double value; // 元素值
};
class SparseMatrix {
private:
std::vector<SparseElement> elements; // 存储非零元素
public:
double& operator()(int i, int j) {
for (auto& elem : elements) {
if (elem.row == i && elem.col == j) return elem.value;
}
throw std::out_of_range("Index out of range"); // 如果找不到,则抛出异常
}
};
```
**2. 加法操作 (sparseAdd)**:
```cpp
SparseMatrix sparseAdd(const SparseMatrix& a, const SparseMatrix& b) {
SparseMatrix result;
for (const auto& elemA : a.elements) {
result.elements.push_back({elemA.row, elemA.col, elemA.value + b(elemA.row, elemA.col)});
}
// 同理添加b的非零元素
return result;
}
```
**3. 乘法操作 (sparseMultiply)**:
对于稀疏矩阵乘法,我们通常处理的是两个特定类型的稀疏矩阵(如CSR或COO),这涉及到复杂的搜索算法(如双指针法)。这里给出一个简化版本的例子:
```cpp
// 假设a和b已经是支持乘法操作的矩阵
SparseMatrix sparseMultiply(const SparseMatrix& a, const SparseMatrix& b) {
SparseMatrix result;
for (const auto& elemA : a.elements) {
for (const auto& elemB : b(elemA.row)) { // 使用get方法获取对应行的b矩阵元素
result.elements.push_back({elemB.col, elemA.col, elemA.value * elemB.value});
}
}
return result;
}
```
**4. 转置操作 (transpose)**:
```cpp
SparseMatrix transpose(const SparseMatrix& matrix) {
SparseMatrix transposed;
for (const auto& elem : matrix.elements) {
transposed.elements.push_back({elem.col, elem.row, elem.value});
}
return transposed;
}
```
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