请解释稀疏矩阵压缩存储的方法,并提供常见的针对稀疏矩阵进行增删查改操作的代码示例(如插入元素、删除元素、查询特定位置元素和更新元素等)。
时间: 2024-10-20 11:06:18 浏览: 18
C++ 实现稀疏矩阵的压缩存储的实例
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稀疏矩阵压缩存储是为了节省内存空间,特别适用于非密集型数据,其中大部分元素值为零。常见的压缩存储方法有三类:
1. **三元组表示法** (Coordinate List, COO): 使用三个数组,分别存储行索引、列索引和非零值。例如:
- `row[i]`: 第i个非零元素所在的行号
- `col[i]`: 对应的列号
- `val[i]`: 非零值
```python
class SparseMatrix:
def __init__(self):
self.row = []
self.col = []
self.val = []
# 插入元素
def insert(val, row, col):
self.row.append(row)
self.col.append(col)
self.val.append(val)
# 删除元素
def delete(row, col):
index = find_index(row, col)
if index != -1:
del self.row[index]
del self.col[index]
del self.val[index]
# 查询特定位置元素
def get_element(row, col):
return self.val[find_index(row, col)] if find_index(row, col) != -1 else None
# 更新元素
def update_element(row, col, new_val):
index = find_index(row, col)
if index != -1:
self.val[index] = new_val
# 查找函数 (这里假设已经实现了,查找指定row和col的元素在列表中的位置)
def find_index(row, col):
# ...
```
2. **压缩稀疏列存储(CSC, Compressed Column Storage)**: 将非零值按照列排序并合并,每列共享相同的行索引。类似地,有`row_ptr`存储行首位置,`col`和`val`。
3. **压缩稀疏行存储(CRS, Compressed Row Storage)**: 类似于CSC,但按行组织而非列。
对于以上操作,查找函数`find_index`通常需要遍历对应的存储结构,效率取决于矩阵的稀疏程度。如果需要高效操作,可以考虑使用一些专门设计的数据结构,比如自平衡搜索树(BST)或哈希表来加速查找。
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