矩阵的加减法

《软件技术基础》

期末大作业报告书

题 目： 稀疏矩阵的加减法运算 专 业： 电气工程及其自动化 学 号： 学生姓名： 任课教师： 完成日期： 2013年6月12日

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稀疏矩阵的加减法运算

1. 需求分析

本设计做一个类似运算器的程序，实现矩阵的加法和减法运算。

输入部分，输入两个稀疏矩阵的行数、列数、以及非零元素，创建稀疏矩阵, 输出稀疏矩阵,实现两个稀疏矩阵的加法和减法运算。

最终，输出部分将得到的运算结果格式化输出。演示程序以用户和计算机的对话方式执行，即在计算机终端上显示。

2. 概要设计

程序流程和设计思想可以用以下流程图来描述：

1 2 3 4 5 选择项目编号并进行所需操作 输出矩阵A

输出矩阵B 矩阵A+B 矩阵A-B 退出 运行结果并显示出来 矩阵运算的流程图

3. 详细设计

1)基本操作

本程序中，用三元组顺序表作为存储结构。

(1)void Choose(int choice,TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c); 选择进行的操作。

(2)void EnterIn(TSMatrix *x)

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操作结果:创建矩阵x。

(3) void PrintX(TSMatrix *x) 初始条件：矩阵x已存在。 操作结果：输出矩阵x。

(4)void Plus(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c); 初始条件：矩阵A和B的行数和列数对应相等。 操作结果：求矩阵A、B的和A+B。

(5)void Minus(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c); 初始条件：矩阵A和B的行数和列数对应相等。 操作结果：求矩阵A、B的差A-B。

2)程序的执行包括：

（1）构造三元组顺序表存储非零元素的位置和值; typedef struct {

int row; int col; int ele; }Triple;

(2)输入要进行的项目的编号并判断要进行的运算，若为1，生成矩阵A并输出矩阵A;若为2，生成矩阵B并输出矩阵B；若为3，生成矩阵A+B并输出矩阵A+B; 若为4，生成矩阵A-B并输出矩阵A-B; 若为5,则退出。

(3)结束。

3）加减法的具体设计方法

两个矩阵A和B相加（A和B必须是同型矩阵才能相加减，即行数和列数相同）实际上就是A、B两个矩阵对应位置上的元素相加A、B两个三元组表中各取出一个元素A.data[m]和B.data[n]。

A.由于稀疏矩阵是将元素按行优先顺序存放的，因此两个元素相加有如下5种情况(减法类似)：

(1)A.data[m].row=B.data[n].row，并且 A.data[m].col=B.data[n].col，此时两个元素相加可得到C矩阵中的元素，即C.data[k]=A.data[m]+B.data[n]，同时 m、n、k各加1。

(2)A.data[m].row=B.data[n].row，并且 A.data[m].col(3)A.data[m].row=B.data[n].row，并且A.data[m].col>B.data[n].col，此时B矩阵中的元素即为C矩阵中的元素，即C.data[k]=B.data[n]，同时n、k各加1。

(4)A.data[m].row(5)A.data[m].row>B.data[n].row，此时B矩阵中的元素即为C矩阵中的元素，

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即C.data[k]=B.data[n]，同时n、k各加1。

B.两个稀疏矩阵相加。

(1)判断m、n的情况，如果m(2)判断m的值，如果m(3)判断n的值，如果n4. 调试分析

在设计过程中主要遇到下列问题：

(1)三元组表的建立。通过查阅相关书籍和老师的帮助得以解决。 (2)矩阵的加减法总是存在问题，通过与同学多次讨论得以解决。

5. 测试结果

（1）下面是我的矩阵函数运行结果：

（2）若在输入项目标号时输入的是1，接着会出现“请输入矩阵的行数、列数：”输入以后会出现“请输入矩阵”，这个矩阵为矩阵A,并提示“输入矩阵成功”。

（3）若在输入项目标号时输入的是2，接着会出现“请输入矩阵的行数、列数：”输入以后会出现“请输入矩阵”，这个矩阵为矩阵B,并提示“输入矩阵成功”。

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（4）若在输入项目标号时输入的是3，屏幕会输出矩阵A、矩阵B以及矩阵A+B。

（5）若在输入项目标号时输入的是4，屏幕会输出矩阵A、矩阵B以及矩阵A-B。

（6）若在输入项目标号时输入的是5，按任意键退出。

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6. 总结

这次要求设计的是矩阵的加法，我又在设计的基础上加了了矩阵的减法，这次设计使我收获颇大，我不仅了解了矩阵在程序中的存储方式，还知道怎样使矩阵相加减，突然发现程序的功能有多强大。在这一次，我才发现我对软件技术了解的太少，对程序的设计更是少之更少。设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，实际工作能力的具体训练和考察过程。通过了这半学期的计算机软件技术的学习，我不仅学到很多的东西，而且巩固了以前所学过C语言的知识。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的掌握知识，从而提高自己的实际操作能力和思考的能力。在设计的过程中遇到问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计，使我把以前所学过的知识重新温故。程序设计是需要大量的时间去练习才能使自己的结果得以验证，同时还需要用心去投入，大量的时间花下去之后，才能有所收获，而到整出结果的最后确实使我得到了一点点的乐趣，相信以后会做的更好的。这次设计终于顺利完成了，在设计中遇到很多编程问题，但是在老师和同学的帮助下终于解决。在此向老师还有给过我帮助的同学们表示忠心的感谢！

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附录：

#include #include

#define max 10000

typedef struct {

int row; int col; int ele; }Triple;

typedef struct {

Triple data[max+1]; int m; int n; int len; }TSMatrix;

//函数表

void Print(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c);

void Choose(int choice,TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c); void EnterIn(TSMatrix *x);

void Plus(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c); void Minus(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c); void PrintX(TSMatrix *x);

//主函数 int main() {

TSMatrix a,b,c;//a，b，c三个表

system(\"color a\"); Print(&a,&b,&c); while(true) {

printf(\"Press enter to continue.........\");

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getchar(); getchar(); system(\"cls\"); Print(&a,&b,&c); }

return 0; }

void Print(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c) {

int choice;

printf(\"使用说明:本程序可实现稀疏矩阵的加法和减法.\\n\"); printf(\"---------------------\\n\"); printf(\"1->输入稀疏矩阵A.\\n\"); printf(\"2->输入稀疏矩阵B.\\n\"); printf(\"3->A+B.\\n\"); printf(\"4->A-B.\\n\");

printf(\"5->按其它任意键退出.\\n\"); printf(\"---------------------\\n\");

printf(\"请选择你要的操作:\"); scanf(\"%d\Choose(choice,a,b,c); }

void Choose(int choice,TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c) {

switch(choice) {

case 1:

EnterIn(a);

printf(\"矩阵A:\\n\"); PrintX(a); break; case 2:

EnterIn(b);

printf(\"矩阵B:\\n\"); PrintX(b); break; case 3:

Plus(a,b,c);

printf(\"矩阵A:\\n\"); PrintX(a);

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printf(\"矩阵B:\\n\"); PrintX(b);

printf(\"矩阵C=A+B:\\n\"); PrintX(c); break; case 4:

Minus(a,b,c);

printf(\"矩阵A:\\n\"); PrintX(a);

printf(\"矩阵B:\\n\"); PrintX(b);

printf(\"矩阵C=A-B:\\n\"); PrintX(c); break; default: exit(0); } }

void EnterIn(TSMatrix *x) {

int mark=1; int i; int j;

int element; x->len=0;

printf(\"请输入稀疏矩阵的行数和列数:\"); scanf(\"%d%d\printf(\"请输入矩阵:\\n\"); for(i=1;i<=x->m;i++) {

for(j=1;j<=x->n;j++) {

scanf(\"%d\ if(element!=0) {

x->len++;

x->data[mark].ele=element; x->data[mark].row=i; x->data[mark].col=j; mark++; } } }

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printf(\"输入矩阵成功！\"); }

void Plus(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c) {

c->m=a->m; c->n=a->n; int i; int j; int k; c->len=0;

for(i=1,j=1,k=1;i<=a->len || j<=b->len;k++) {

if(a->data[i].rowdata[j].row) {

c->data[k].col=a->data[i].col; c->data[k].row=a->data[i].row; c->data[k].ele=a->data[i].ele; i++;

c->len++; }

else if(a->data[i].row==b->data[j].row) {

if(a->data[i].col==b->data[j].col) {

c->data[k].col=a->data[i].col; c->data[k].row=a->data[i].row;

c->data[k].ele=a->data[i].ele+b->data[j].ele; i++; j++;

c->len++; }

else if(a->data[i].coldata[j].col) {

c->data[k].col=a->data[i].col; c->data[k].row=a->data[i].row; c->data[k].ele=a->data[i].ele; i++;

c->len++; }

else if(a->data[i].col>b->data[j].col) {

c->data[k].col=b->data[j].col; c->data[k].row=b->data[j].row; c->data[k].ele=b->data[j].ele;

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j++;

c->len++; } }

else if(a->data[i].row>b->data[j].row) {

c->data[k].col=b->data[j].col;

c->data[k].row=b->data[j].row; c->data[k].ele=b->data[j].ele; j++;

c->len++; } } }

void Minus(TSMatrix *a,TSMatrix *b,TSMatrix *c) {

c->m=a->m; c->n=a->n; int i; int j; int k; c->len=0;

for(i=1,j=1,k=1;i<=a->len || j<=b->len;k++) {

if(a->data[i].rowdata[j].row) {

c->data[k].col=a->data[i].col;

c->data[k].row=a->data[i].row; c->data[k].ele=a->data[i].ele; i++;

c->len++; }

else if(a->data[i].row==b->data[j].row) {

if(a->data[i].col==b->data[j].col) {

c->data[k].col=a->data[i].col; c->data[k].row=a->data[i].row;

c->data[k].ele=a->data[i].ele-b->data[j].ele; i++; j++;

c->len++; }

else if(a->data[i].coldata[j].col)

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{

c->data[k].col=a->data[i].col; c->data[k].row=a->data[i].row; c->data[k].ele=a->data[i].ele; i++;

c->len++; }

else if(a->data[i].col>b->data[j].col) {

c->data[k].col=b->data[j].col; c->data[k].row=b->data[j].row; c->data[k].ele=-b->data[j].ele; j++;

c->len++; } }

else if(a->data[i].row>b->data[j].row) {

c->data[k].col=b->data[j].col; c->data[k].row=b->data[j].row; c->data[k].ele=-b->data[j].ele; j++;

c->len++; } } }

void PrintX(TSMatrix *x) { int i; int j; int k; k=1;

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指导教师评语：

报告成绩：

指导教师姓名：

批 改 日 期： 年 月 日15