设稀疏矩阵M(m*n)中有t个非零元素,用三元组表的方式存储。设计一个算法,计算矩阵M的转置矩阵N,且算法的时间复杂性为O(n+t),并用代码实现
时间: 2024-09-25 14:03:11 浏览: 119
算法分析与设计JAVA版-17.稀疏矩阵和三元组稀疏矩阵压缩算法
稀疏矩阵的转置通常不需要将所有元素复制,因为原稀疏矩阵中的非零位置在转置后依然保持稀疏。我们可以直接利用三元组表(也称为压缩行表示法,Compressed Row Storage, CRS)来高效地实现这一操作。
算法步骤:
1. 初始化一个新的三元组表N,用于存储转置后的稀疏矩阵,同样为m*n大小,但记录列索引而非行索引。
2. 遍历原稀疏矩阵M的三元组表,对于每个非零元素(i, j),将其添加到新矩阵N的(j, i)位置。由于原三元组表是按照行顺序存储的,所以遍历时先处理行i的所有非零元素。
3. 时间复杂度分析:转置过程中每条边(i, j)都会被处理一次,因此时间复杂度是O(t),因为只遍历了t个非零元素;同时,对每个非零元素,我们需要更新N的一个元素,所以总共需要n次操作。因此总的时间复杂性为O(n + t)。
下面是Python的简单实现:
```python
def transpose_sparse_matrix(CRS_M):
m, n, nnz = len(CRS_M), CRS_M[0][0], len(CRS_M)
N = [(0, 0)] * (m * n) # 新的三元组表,预设为全零
row_ptr, col_ind = zip(*CRS_M) # 分离行指针和列下标
# 转置过程
for i in range(nnz):
new_row, old_col = col_ind[i], row_ptr[i]
N[new_row * n + old_col] = (row_ptr[i + 1] - 1, i)
return N
# 示例数据,假设原始三元组表如:
# CRS_M = [(0, 0), (0, 1), (1, 2), (2, 3)]
# 则转置结果为:
# transpose_sparse_matrix(CRS_M) -> [(0, 0), (1, 0), (2, 2), (3, 3)]
```
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