C++实现矩阵运算与矩阵类

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"这篇文档提供了一个C++实现的矩阵计算程序,包含矩阵的构造、基本运算(加、减、乘)以及特殊运算如求逆、转置和行列式的计算。程序使用了类的设计,包括一个基类`matrix`和两个派生类`matrix1`和`matrix2`。`matrix`类有构造函数来初始化矩阵的行和列,并提供了输入输出、文件存储等方法。此外,还重载了运算符以支持矩阵操作。派生类`matrix1`和`matrix2`分别用于不同的功能扩展,如显示矩阵大小和计算行列式。" 在C++编程中,矩阵计算程序的核心在于类的设计和运算符的重载。在这个程序中,`matrix`类是基础,它定义了矩阵的基本属性如行(row)和列(col),以及一个二维数组`all[10][10]`来存储矩阵元素。`num`成员变量可能是为了存放特定计算结果,但在这里未被使用。 类的构造函数允许创建不同尺寸的矩阵,包括同型矩阵(`matrix(int a)`和`matrix(int a, int b)`)和通过指针初始化的矩阵(`matrix(int a, int b, double *p)`)。`setmatrix()`用于输入矩阵元素,`display()`用于输出矩阵,`outfile()`则将矩阵结果写入文件。需要注意的是,作者没有定义析构函数,因为这可能导致程序崩溃。 运算符重载是C++中增强类功能的重要手段,这里重载了加法(`+`)、减法(`-`)和乘法(`*`),使得矩阵可以直接进行这些运算。同时,`matrix`类还定义了求逆(`invert()`)、转置(`transpose()`)和行列式(`detmatrix()`)等特殊矩阵运算的接口,虽然具体的实现细节在提供的代码片段中没有给出。 派生类`matrix1`增加了对矩阵大小的显示功能,通过`display1()`方法可以输出矩阵元素的总数。而`matrix2`类则是为了计算行列式,它有一个`det`成员变量用于存储结果,并且有一个`leftmatrix()`方法,可能用于处理左乘操作。`detmatrix()`函数用于计算行列式,但代码片段没有给出其完整实现。 这个程序提供了一个基础的矩阵计算框架,可以扩展以支持更复杂的矩阵运算。对于学习C++的矩阵操作和类设计来说,这是一个很好的实例。为了完善这个程序,需要补充未完成的部分,例如行列式的计算、矩阵求逆的具体算法、以及可能缺失的错误检查和异常处理机制。

类体系设计#include<iostream> #include<fstream> #include<iomanip> using namespace std; double M[3][3]; double N[10][10]; bool ReadMatrix() { int i, j; ifstream Nfile("d:\\N矩阵.txt"); if (!Nfile) return false; ifstream Mfile("d:\\M矩阵.txt"); if (!Mfile) { Nfile.close(); return false; } for (i = 0;i < 10;i++) for (j = 0;j < 10;j++) Nfile >> N[i][j]; for (i = 0;i < 3;i++) for (j = 0;j < 3;j++) Mfile >> M[i][j]; Mfile.close(); Nfile.close(); return true; } double algorithms1(int I, int J) { double Mij, Nij; double a, b; int i, j, in, jn; a = 0; b = 0; for (i = 0;i <= 2;i++) for (j = 0;j <= 2;j++) { Mij = M[i][j]; in = I - i - 1; jn = J - j - 1; if (in < 0 || jn < 0 || in>9 || jn>9) Nij = 0; else Nij = N[in][jn]; a = a + Mij * Nij; b = b + Mij; } if (b != 0) return a / b; else return 0; } double algorithms2(int I, int J) { double Mij, Nij; double a, b; int i, j, in, jn; a = 0; b = 0; for (i = 0;i <= 2;i++) for (j = 0;j <= 2;j++) { Mij = M[i][j]; in = I - i - 1; jn = J - j - 1; if (in < 0 || jn < 0 || in>9 || jn>9) Nij = 0; else Nij = N[9 - in][9 - jn]; a = a + Mij * Nij; b = b + Mij; } if (b != 0) return a / b; else return 0; } int main() { int i, j; double v1, v2; char c; if (!ReadMatrix()) { cout << "打开文件出错,程序退出" << endl; return -1; } cout << "读入矩阵数据成功,请输入I:"; cin >> i; cout << endl << "请输入J:"; cin >> j; cout << "输入的I=" << i << "输入的J= " << j << endl; v1 = algorithms1(i, j); cout << "算法1的结果=" << v1 << endl; v2 = algorithms2(i, j); cout << "算法2的结果=" << v2 << endl; return 0; }

2023-06-02 上传