數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--稀疏矩陣課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　1 問題描述1</b></p><p><b>　　2 需求分析1&

2、lt;/b></p><p><b>　　3 總體設(shè)計(jì)2</b></p><p>　　3.1 Matrix結(jié)構(gòu)的定義2</p><p>　　3.2 系統(tǒng)流程圖3</p><p><b>　　4 詳細(xì)設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　4.1 “菜單”界面4&l

3、t;/p><p>　　4.2 建立矩陣4</p><p>　　4.3 顯示矩陣6</p><p>　　4.4 矩陣的轉(zhuǎn)置7</p><p>　　4.5 矩陣的加法運(yùn)算8</p><p>　　4.6 矩陣的減法運(yùn)算9</p><p>　　4.7 矩陣的乘法運(yùn)算9</p>&l

4、t;p><b>　　5 程序運(yùn)行11</b></p><p>　　5.1 輸入矩陣11</p><p>　　5.2 矩陣轉(zhuǎn)置11</p><p>　　5.3 矩陣加法12</p><p>　　5.4 矩陣減法12</p><p>　　5.5 矩陣乘法12</p>&

5、lt;p>　　5.6 退出及錯(cuò)誤提示13</p><p><b>　　6 總結(jié)13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　1 問題描述</b></p><p>　　題目內(nèi)容：設(shè)計(jì)稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的加法、

6、減法、乘法以及轉(zhuǎn)置操作。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　存儲結(jié)構(gòu)選擇三元組存儲方式；</p><p>　　實(shí)現(xiàn)一個(gè)稀疏矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算；</p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的加法運(yùn)算；</p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的減法運(yùn)算；</p>

7、<p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)稀疏矩陣的乘法運(yùn)算。</p><p>　　設(shè)計(jì)目的：通過本次課程設(shè)計(jì)，了解稀疏矩陣的一些基本運(yùn)算操作，并通過 相關(guān)的程序代碼實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2 需求分析</b></p><p>　　經(jīng)過本次的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)為稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：</p><p>

8、;　　建立矩陣：只有先建立了矩陣，才能夠?qū)仃囘M(jìn)行運(yùn)算操作，包括建立矩陣A和矩陣B；</p><p>　　轉(zhuǎn)置運(yùn)算操作：對矩陣A或者矩陣B進(jìn)行轉(zhuǎn)置運(yùn)算，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)置矩陣；</p><p>　　四則運(yùn)算操作：該步驟由兩個(gè)矩陣同時(shí)參與，對其進(jìn)行加法運(yùn)算(A+B)、減法運(yùn)算(A-B)以及乘法運(yùn)算(A*B和B*A)；</p><p>　　退出：當(dāng)做完矩陣的運(yùn)算操作之后，就

9、可以點(diǎn)擊它退出該界面。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中用到了一些變量和函數(shù)，例如：void Display(Matrix M)；int Max(int i,int j)；Matrix Zero(Matrix M)等，下面會做進(jìn)一步詳細(xì)的介紹。</p><p><b>　　3 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 Matrix結(jié)構(gòu)的定義

10、</p><p>　　struct Matrix{</p><p>　　int H;//矩陣的行數(shù)</p><p>　　int L;//矩陣的列數(shù)</p><p>　　int fly;//矩陣中的非零元個(gè)數(shù)</p><p>　　int zhi[Maxsize][Maxsize];//非零元值[所在行][所在列

11、]</p><p><b>　　}; </b></p><p><b>　　操作集合：</b></p><p>　　Matrix Enter(Matrix M);//建立矩陣M</p><p>　　void Display(Matrix M);//顯示矩陣M</p><p

12、>　　void Transpose(Matrix M);//M矩陣的轉(zhuǎn)置</p><p>　　void Add(Matrix M,Matrix N);//求和運(yùn)算 A+B</p><p>　　void Sub(Matrix M,Matrix N);//求差運(yùn)算 A-B</p><p>　　void Multi(Matrix M,Matrix N);//

13、求積運(yùn)算 A*B</p><p>　　int Max(int i,int j);//求最大值</p><p>　　Matrix Zero(Matrix M);//矩陣所有元素賦值為0</p><p><b>　　3.2 系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　該運(yùn)算系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖如圖1所示：</p>

14、<p><b>　　圖1 系統(tǒng)流程圖</b></p><p><b>　　4 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 “菜單”界面</p><p>　　進(jìn)入稀疏矩陣運(yùn)算系統(tǒng)后的“菜單”界面如圖2所示。</p><p>　　圖2 “菜單”界面</p><p>

15、;<b>　　4.2 建立矩陣</b></p><p>　　矩陣在建立之后才能夠進(jìn)行運(yùn)算操作，建立矩陣A和矩陣B，調(diào)用函數(shù)Enter(M)，首先根據(jù)所輸入的矩陣M的行數(shù)H和列數(shù)L，建立H*L的矩陣M，并且調(diào)用函數(shù)Zero(M)將其所有元素均賦值為0；其次再根據(jù)所輸入矩陣M的非零元個(gè)數(shù)fly做循環(huán)控制變量，按提示輸入非零元所在的行h和列l(wèi)以及非零元的值，如果輸入的行h或者列l(wèi)大于矩陣M的行H或

16、列L，則提示輸入錯(cuò)誤；最后將非零元的值保存在矩陣M中的相應(yīng)位置。程序如下：</p><p>　　Matrix Enter(Matrix M)//建立矩陣</p><p><b>　　{</b></p><p>　　cout<<"請輸入矩陣的行數(shù)和列數(shù):";</p><p>　　cin&g

17、t;>M.H>>M.L;</p><p>　　cout<<"請輸入矩陣的非零元個(gè)數(shù):";</p><p>　　cin>>M.fly;</p><p>　　cout<<endl;</p><p>　　if(M.fly>(M.H*M.L))</p>&l

18、t;p><b>　　{</b></p><p>　　cout<<"非零元個(gè)數(shù)多于矩陣元素總數(shù),請重新輸入!"<<endl;</p><p>　　cout<<"請重新輸入矩陣的非零元個(gè)數(shù):";</p><p>　　cin>>M.fly;</p>

19、;<p><b>　　}</b></p><p>　　M=Zero(M);</p><p><b>　　int h;</b></p><p><b>　　int l;</b></p><p>　　for(int n=1;n<=M.fly;n++)//輸入非

20、零元所在的行、列和值</p><p><b>　　{</b></p><p>　　cout<<"請輸入第"<<n<<"個(gè)非零元所在的行和列:";</p><p>　　cin>>h>>l;</p><p>　　if(h>

21、;M.H||l>M.L)//行列輸入錯(cuò)誤提示</p><p><b>　　{</b></p><p>　　cout<<"行列輸入錯(cuò)誤,請重新輸入:"<<endl;</p><p>　　cout<<"請重新輸入第"<<n<<"個(gè)

22、非零元所在的行和列:";</p><p>　　cin>>h>>l;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　cout<<"請輸入該非零元的值:";</p><p>　　cin>>M.zhi[h][l];</p>

23、<p>　　cout<<endl;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　return M;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　注：該函數(shù)中調(diào)用的Zero()函數(shù)的功能為將矩陣M根據(jù)行數(shù)H和

24、列數(shù)L把所有的元素賦值為0，代碼如下：</p><p>　　Matrix Zero(Matrix M)//矩陣所有元素賦值為0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(int i=1;i<=M.H;i++)</p><p>　　for(int j=1;j<=M.L;j++)&

25、lt;/p><p>　　M.zhi[i][j]=0;</p><p><b>　　return M;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.3 顯示矩陣</b></p><p>　　建立好矩陣以后，為了驗(yàn)證所建立的矩

26、陣是否成功，以及在后期運(yùn)算時(shí)矩陣的顯示，設(shè)計(jì)該函數(shù)，能更直觀的看到輸入以及輸出的矩陣，代碼如下：</p><p>　　void Display(Matrix M)//顯示矩陣</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int count=0;</p><p>　　cout<<"矩

27、陣為:"<<endl;</p><p>　　for(int i=1;i<=M.H;i++)</p><p>　　for(int j=1;j<=M.L;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("%-4d",M.zhi[i][j

28、]);</p><p><b>　　count++;</b></p><p>　　if(count==M.L)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　cout<<endl;</p><p><b>　　count=0;</b&

29、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　cout<<endl;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.4 矩陣的轉(zhuǎn)置</b&

30、gt;</p><p>　　該函數(shù)實(shí)現(xiàn)的是矩陣A或矩陣B的轉(zhuǎn)置操作，通過對矩陣的行和列進(jìn)行調(diào)換，利用for()循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)對矩陣A或矩陣B的轉(zhuǎn)置，其代碼如下：</p><p>　　void Transpose(Matrix M)//矩陣轉(zhuǎn)置</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　

31、C.H=M.L;</b></p><p><b>　　C.L=M.H;</b></p><p>　　cout<<"原來的";</p><p>　　Display(M);</p><p>　　for(int i=1;i<=M.L;i++)</p><p&

32、gt;　　for(int j=1;j<=M.H;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　C.zhi[i][j]=M.zhi[j][i];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　cout<<"轉(zhuǎn)置后的";<

33、/p><p>　　Display(C);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.5 矩陣的加法運(yùn)算</p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣之間的加法運(yùn)算，即A+B，其代碼如下：</p><p>　　void Add(Matrix M,Matrix N)//A+B</p&g

34、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　int n1=Max(M.H,N.H);</p><p>　　int n2=Max(M.L,N.L);</p><p><b>　　C.H=n1;</b></p><p><b>　　C.L=n2;</b>&

35、lt;/p><p>　　C=Zero(C);</p><p>　　for(int i=1;i<=n1;i++)</p><p>　　for(int j=1;j<=n2;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　C.zhi[i][j]=M.zhi[i][j]+N.

36、zhi[i][j];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　cout<<" A+B 的運(yùn)算結(jié)果";</p><p>　　Display(C);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.6 矩陣的減法

37、運(yùn)算</p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣之間的減法運(yùn)算，即A－B，其代碼如下：</p><p>　　void Sub(Matrix M,Matrix N)//A-B</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int n1=Max(M.H,N.H);</p><p>　　int

38、n2=Max(M.L,N.L);</p><p><b>　　C.H=n1;</b></p><p><b>　　C.L=n2;</b></p><p>　　C=Zero(C);</p><p>　　for(int i=1;i<=n1;i++)</p><p>　　fo

39、r(int j=1;j<=n2;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　C.zhi[i][j]=M.zhi[i][j]-N.zhi[i][j];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　cout<<" A-B 的運(yùn)算結(jié)果&

40、quot;;</p><p>　　Display(C);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.7 矩陣的乘法運(yùn)算</p><p>　　實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣之間的乘法運(yùn)算，即A*B，如果矩陣A的列數(shù)和矩陣B的行數(shù)不相同,則無法進(jìn)行乘法運(yùn)算，系統(tǒng)會提示錯(cuò)誤，其代碼如下：</p><p

41、>　　void Multi(Matrix M,Matrix N)//A*B</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(M.L!=N.H)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　cout<<"矩陣A的列數(shù)和矩陣B的行數(shù)不相同,

42、無法進(jìn)行乘法運(yùn)算!\n";</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　if(M.L==N.H)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　C.H

43、=M.H;</b></p><p><b>　　C.L=N.L;</b></p><p>　　C=Zero(C);</p><p>　　for(int i=1;i<=Maxsize;i++)</p><p>　　for(int j=1;j<=Maxsize;j++)</p><

44、p>　　for(int k=1;k<=Maxsize;k++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　C.zhi[i][j]+=M.zhi[i][k]*N.zhi[k][j];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　cout<<&q

45、uot;運(yùn)算結(jié)果";</p><p>　　Display(C);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　5 程序運(yùn)行</b></p><p><b>　　5.1 輸

46、入矩陣</b></p><p>　　運(yùn)行該運(yùn)算系統(tǒng)，進(jìn)入“菜單”選項(xiàng)以后，輸入“1”，選擇“輸入矩陣A”，運(yùn)算結(jié)果如圖3所示；輸入“2”，選擇“輸入矩陣B”，運(yùn)算結(jié)果如圖4所示：</p><p>　　圖3 輸入矩陣A 圖4 輸入矩陣B </p><p><b>　　5.2 矩陣轉(zhuǎn)置

47、</b></p><p>　　輸入矩陣A和矩陣B以后，在“菜單”提示下，輸入“3”，進(jìn)行矩陣A的轉(zhuǎn)置，運(yùn)算結(jié)果如圖5所示；輸入“4”，進(jìn)行矩陣B的轉(zhuǎn)置，運(yùn)算結(jié)果如圖6所示：</p><p>　　圖5 矩陣A的轉(zhuǎn)置 圖6 矩陣B的轉(zhuǎn)置

48、 </p><p><b>　　5.3 矩陣加法</b></p><p>　　在“菜單”提示下，輸入“5”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的加法運(yùn)算，即A+B，運(yùn)算結(jié)果如圖7所示：</p><p><b>　　圖7 矩陣加法</b></p><p><b>　　5.4 矩陣減法<

49、/b></p><p>　　在“菜單”提示下，輸入“6”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的加法運(yùn)算，即A-B，運(yùn)算結(jié)果如圖8所示：</p><p><b>　　圖8 矩陣減法</b></p><p><b>　　5.5 矩陣乘法</b></p><p>　　在“菜單”提示下，輸入“7”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的第一種乘法

50、運(yùn)算，即A*B，運(yùn)算結(jié)果如圖9所示；輸入“8”，進(jìn)行兩個(gè)矩陣的第二種乘法運(yùn)算，即B*A，運(yùn)算結(jié)果如圖10所示：</p><p>　　圖9 矩陣乘法1(A*B) 圖10 矩陣乘法2(B*A) </p><p>　　5.6 退出及錯(cuò)誤提示 </p><p>　　算法在運(yùn)行時(shí)還有退出及錯(cuò)誤提示功能，在“菜單”提示下，輸入“0”則退

51、出系統(tǒng)，如圖11所示；若輸入0－8以外的數(shù)字，則會出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，如圖12所示：</p><p>　　圖11 退出 圖12 錯(cuò)誤提示 </p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課的學(xué)習(xí)，我了解到：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在計(jì)算機(jī)科學(xué)中是一門綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課

52、。而我們現(xiàn)在所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是C語言版的，是建立在C語言基礎(chǔ)之上的，若是C語言基礎(chǔ)知識不牢固，要想學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程是有一定的困難的。所以在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的時(shí)候，也順便復(fù)習(xí)了C語言的相關(guān)內(nèi)容，加深了我對C語言的理解和應(yīng)用，并且也深深體會到了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程的重要性。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)過程中，我體會到自己所學(xué)的東西太少了，很多都不知道，也遇到了不少實(shí)際問題，使我發(fā)現(xiàn)了在學(xué)習(xí)過程中的不足。這次

53、課程設(shè)計(jì)，我本來打算做的是MFC可視化的人機(jī)友好界面，但是由于在程序設(shè)計(jì)以及運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了太多目前無法解決的問題，只好退而求其次，應(yīng)用了DOS界面來完成本次課程設(shè)計(jì)。在代碼設(shè)計(jì)時(shí)，也出現(xiàn)了一些基本的C語言語法錯(cuò)誤，如函數(shù)的嵌套定義等，在老師和同學(xué)的幫助下都一一解決了，這也反映了我C語言基礎(chǔ)知識的不扎實(shí)，以后應(yīng)在學(xué)習(xí)過程中加強(qiáng)這方面的學(xué)習(xí)。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，我對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課有了進(jìn)一步的理解。數(shù)

54、據(jù)結(jié)構(gòu)這門課最主要的內(nèi)容在于算法思想，而程序編寫次之。在編寫程序時(shí)，如果算法思想</p><p>　　是正確的，那么這個(gè)程序就已經(jīng)成功了一多半。算法思想在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中占有重要地位，如果說C語言是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這座程序大廈的根基的話，那么算法思想就是構(gòu)成大廈的一磚一瓦，再好的根基離了磚瓦也構(gòu)不成大廈。所以，要想學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門課程，平時(shí)不只要加強(qiáng)程序的編寫，更要多思考算法思想，加強(qiáng)對算法思想的鍛煉和理解。</p>

55、;<p>　　本次課程設(shè)計(jì)得到了老師和很多同學(xué)的幫助，在此一并表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]秦鋒.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版）.北京:清華大學(xué)出版社,2011</p><p>　　[2]溫秀梅,丁學(xué)均.Visual C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,2009</p&g