用c++编写程序实现: 输于两个n×n的矩阵A和B,实现乘积运算,并输出运算结果和计算时间; 逐渐增大矩阵A和B的规模,分析运算时间的变化。用分治法的实现矩阵乘积运算,比较使用分治法前后的计算量差异。

时间: 2024-05-01 20:19:59 浏览: 13
以下是C++代码实现矩阵乘积运算,并输出运算结果和计算时间: ```cpp #include <iostream> #include <chrono> using namespace std; using namespace std::chrono; const int MAX_SIZE = 1000; void matrixProduct(int A[][MAX_SIZE], int B[][MAX_SIZE], int C[][MAX_SIZE], int n) { for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { C[i][j] = 0; for(int k = 0; k < n; k++) { C[i][j] += A[i][k] * B[k][j]; } } } } void printMatrix(int A[][MAX_SIZE], int n) { for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { cout << A[i][j] << " "; } cout << endl; } } int main() { int A[MAX_SIZE][MAX_SIZE], B[MAX_SIZE][MAX_SIZE], C[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; int n; cout << "Enter the size of the matrix: "; cin >> n; cout << "Enter the elements of matrix A: " << endl; for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { cin >> A[i][j]; } } cout << "Enter the elements of matrix B: " << endl; for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { cin >> B[i][j]; } } auto start = high_resolution_clock::now(); matrixProduct(A, B, C, n); auto stop = high_resolution_clock::now(); auto duration = duration_cast<microseconds>(stop - start); cout << "Resultant matrix C: " << endl; printMatrix(C, n); cout << "Time taken by the program: " << duration.count() << " microseconds" << endl; return 0; } ``` 分析运算时间的变化,可以在程序中通过更改矩阵的大小n来进行测试,观察时间的变化。 下面是使用分治法实现矩阵乘积运算的C++代码: ```cpp #include <iostream> #include <chrono> using namespace std; using namespace std::chrono; const int MAX_SIZE = 1000; void matrixProduct(int A[][MAX_SIZE], int B[][MAX_SIZE], int C[][MAX_SIZE], int n) { if(n == 1) { C[0][0] = A[0][0] * B[0][0]; return; } int m = n / 2; int A11[MAX_SIZE][MAX_SIZE], A12[MAX_SIZE][MAX_SIZE], A21[MAX_SIZE][MAX_SIZE], A22[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; int B11[MAX_SIZE][MAX_SIZE], B12[MAX_SIZE][MAX_SIZE], B21[MAX_SIZE][MAX_SIZE], B22[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; int C11[MAX_SIZE][MAX_SIZE], C12[MAX_SIZE][MAX_SIZE], C21[MAX_SIZE][MAX_SIZE], C22[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; int P1[MAX_SIZE][MAX_SIZE], P2[MAX_SIZE][MAX_SIZE], P3[MAX_SIZE][MAX_SIZE], P4[MAX_SIZE][MAX_SIZE], P5[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; int P6[MAX_SIZE][MAX_SIZE], P7[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; // Divide A into 4 sub-matrices for(int i = 0; i < m; i++) { for(int j = 0; j < m; j++) { A11[i][j] = A[i][j]; A12[i][j] = A[i][j + m]; A21[i][j] = A[i + m][j]; A22[i][j] = A[i + m][j + m]; B11[i][j] = B[i][j]; B12[i][j] = B[i][j + m]; B21[i][j] = B[i + m][j]; B22[i][j] = B[i + m][j + m]; } } // Calculate P1 to P7 matrixProduct(A11, B11, P1, m); matrixProduct(A12, B21, P2, m); matrixProduct(A11, B12, P3, m); matrixProduct(A12, B22, P4, m); matrixProduct(A21, B11, P5, m); matrixProduct(A22, B21, P6, m); matrixProduct(A21, B12, P7, m); matrixProduct(A22, B22, C22, m); // Calculate C11, C12, C21, C22 for(int i = 0; i < m; i++) { for(int j = 0; j < m; j++) { C11[i][j] = P1[i][j] + P2[i][j]; C12[i][j] = P3[i][j] + P4[i][j]; C21[i][j] = P5[i][j] + P6[i][j]; } } for(int i = 0; i < m; i++) { for(int j = 0; j < m; j++) { C[i][j] = C11[i][j]; C[i][j + m] = C12[i][j]; C[i + m][j] = C21[i][j]; C[i + m][j + m] = C22[i][j]; } } } void printMatrix(int A[][MAX_SIZE], int n) { for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { cout << A[i][j] << " "; } cout << endl; } } int main() { int A[MAX_SIZE][MAX_SIZE], B[MAX_SIZE][MAX_SIZE], C[MAX_SIZE][MAX_SIZE]; int n; cout << "Enter the size of the matrix: "; cin >> n; cout << "Enter the elements of matrix A: " << endl; for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { cin >> A[i][j]; } } cout << "Enter the elements of matrix B: " << endl; for(int i = 0; i < n; i++) { for(int j = 0; j < n; j++) { cin >> B[i][j]; } } auto start = high_resolution_clock::now(); matrixProduct(A, B, C, n); auto stop = high_resolution_clock::now(); auto duration = duration_cast<microseconds>(stop - start); cout << "Resultant matrix C: " << endl; printMatrix(C, n); cout << "Time taken by the program: " << duration.count() << " microseconds" << endl; return 0; } ``` 使用分治法实现矩阵乘积运算的时间复杂度为O(n^3),与普通的矩阵乘积运算时间复杂度相同,但分治法可以减少常数项,因此在一定规模的矩阵乘积运算中,使用分治法可以提高程序的效率。

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