1、安徽理工大學數據結構課程設計說明書題目：稀疏矩陣的運算院 系：計算機科學與工程學院專業班級：計算機10-*班學 號： 201030*學生姓名：*指導教師：2011年12月28日安徽理工大學課程設計(論文)任務書計算機科7與工程學院學號201030*學生姓名細細*專業(班級)計10-*設計題目稀疏矩陣的運算設 ii 技 術 參 數系統平臺：windows xp開發工具：microsoft visual c+ 6. 0設 計 要 求(1) 存儲結構選擇三元組存儲方式；(2) 實現一個稀疏矩陣的轉置運算；(3) 實現兩個稀疏矩陣的加法運算；(4) 實現兩個稀疏矩陣的減法運算；(5) 實現兩個稀疏矩陣

2、的乘法運算。工 作 量課程設計報告要求不少于3000字。 源程序要求不少于300行工作ii-劃11月9 h-11月22日查找相關資料11月23 h-11月26日dos菜單界面設計11月27 h-12月5日設計算法12月6日-12月20日編寫代碼12月21 h-12月28日撰寫實驗報告參 考 資 料1 秦鋒數據結構(c語言版)北京:清華大學出版社,20112 溫秀梅，丁學均.visual c+面向対象程序設計.北京:淸華大學出版社,20093 何欽銘，顏暉.c語言程序設計.北京:高等教育出版社,2008指導教師簽字教研室主任簽字2011年11月8日安徽理工大學課程設計（論文）成績評定表學生姓名：

3、* 學號： 201030*專業班級：計10*課程設計題口：稀疏矩陣的運算指導教師評語：成績：指導教師：1問題描述12需求分析13總體設計23. 1 matrix結構fl勺定義23.2系統流程圖34詳細設計44.1 “菜單”界面44.2建立矩陣44. 3顯示矩陣64.4矩陣的轉置74.5矩陣的加法運算84.6矩陣的減法運算94.7矩陣的乘法運算 95程序運行115. 1輸入矩陣115.2矩陣轉置115.3矩陣加法125.4矩陣減法125.5矩陣乘法125.6退出及錯誤提示 136總結13參考文獻141問題描述(1) 題目內容：設計稀疏矩陣運算系統實現兩個稀疏矩陣的加法、減法、乘法以及轉置操作。(

4、2) 基本要求: 存儲結構選擇三元組存儲方式； 實現一個稀疏矩陣的轉置運算； 實現兩個稀疏矩陣的加法運算； 實現兩個稀疏矩陣的減法運算； 實現兩個稀疏矩陣的乘法運算。(3) 設計目的：通過本次課程設計，了解稀疏矩陣的一些基木運算操作，并通過相關的程序代碼實現。2需求分析經過本次的課程設計，我認為稀疏矩陣運算系統主要實現的功能如下：(1) 建立短陣：只有先建立了矩陣，才能夠對矩陣進行運算操作，包括建立矩陣 a和矩陣b；(2) 轉置運算操作：對矩陣a或者矩陣b進行轉置運算，輸出相應的轉置矩陣；(3) 四則運算操作：該步驟由兩個矩陣同吋參與，對其進行加法運算(a+b)、減 法運算(a-b)以及乘法運

5、算(a*b和b*a)；(4) 退出：當做完矩陣的運算操作之后，就口j以點擊它退出該界面。在這次設計中用到了一些變量和函數，例如：void display (matrix m) ； intmax (int i, int j) ； matrix zero (matrix m)等，下面會做進一步詳細的介紹。3總體設計3. 1 matrix結構的定義 struct matrixinth;/矩陣的行數intl;/矩陣的列數intfly;/矩陣中的非零元個數int zhi maxsize maxsize;/非零元值所在行所在列；操作集合：(1) matri x enter (matrix m) ; /建立

6、矩陣 m(2) void display (matrix m) ; /顯示矩陣 m(3) void transpose (matrix m) ;/m矩陣的轉置(4) void add (matrix m, matrix n) ;/求和運算 a+b(5) void sub (matrix m, matrix n) ;/求差運算 ab(5) void multi (matrix m, matrix n) ; /求積運算 a*b(6) int max (int i, int j) ;/求最大值(7) matrix zero (matrix m) ;/矩陣所有元素賦值為03.2系統流程圖該運算系統的系

7、統流程圖如圖1所示:圖1系統流程圖4詳細設計4. 1 “菜單”界面進入稀疏矩陣運算系統后的“菜單”界面如圖2所示。h:bbmatrixdebugmatrix.exe歡迎使用稀疏矩陣運算系統?置置5一一口一-£郎 并并a b 入入&sb b b 亠更聽乜乜一maaa 123456780請輸入所要進行的操作序號:圖2 “菜單”界面4. 2建立矩陣矩陣在建立之后才能夠進行運算操作，建立矩陣a和矩陣b,調用函數enter (m),首先根據所輸入的矩陣m的行數h和列數l,建立h*l的矩陣m, 并11調用函數zero(m)將其所有元索均賦值為0；其次再根據所輸入矩陣m 的非零元個數fly

8、做循環控制變量，按提示輸入非零元所在的行h和列1以 及非零元的值，如果輸入的行h或者列1大于矩陣m的行h或列l,貝g提示 輸入錯誤；最后將非零元的值保存在矩陣m中的相應位置。程序如下： matrix enter (matrix m) /建立矩陣cout«zz請輸入矩陣的行數和列數:”;cin»m. h»m. l;cout«/z請輸入矩陣的非零元個數:；cin>>m.fly;cout<<endl;if(m. fly> (m h*m l)cout«/z非零元個數多于矩陣元素總數，請垂新輸入!z，«endl;c

9、out«/z請重新輸入矩陣的非零元個數:；cin>>m. fly;m二zero (m);int h;int 1;for (int n=l ;n<=m. fly;n+)輸入非零元所在的行、列和值cout«/z請輸入第/z«n«/z個非零元所在的行和列:；cin»h»l;if(h>m.h| |1>m. l) /行列輸入錯誤提示cout«/，t列輸入錯誤，請重新輸入:z，«endl;cout«/z請垂新輸入第/z«n«zz個非零元所在的行和列:”;cin

10、7;h»l;cout«/z請輸入該非零元的值:”;cin»m. zhi h 1;coutendl;return m;注：該函數中調用的zeroo函數的功能為將矩陣m根據行數h和列數l 把所有的元素賦值為0,代碼如下：matri x zero (matri x m)/矩陣所冇元索賦值為0for(int i二l;i二m.h;i+)for (int j二1;j二m. l;j+)m. zhiij二0;return m;4. 3顯示矩陣建立好矩陣以后，為了驗證所建立的矩陣是否成功，以及在后期運算時矩 陣的顯示，設計該函數，能更直觀的看到輸入以及輸出的矩陣，代碼如下： voi

11、d display (matrix m)/顯示矩陣int connt=0;cout«，z 矩陣為:z，«endl;for （int i二1;i二m. h;i+）for(int j二l；j二m.l;j+)printf(-4d，m.zhii j);count+;if (cotint=m. l)coutendl;count=0;cout<<endl;4.4矩陣的轉置該函數實現的是矩陣a或矩陣b的轉置操作，通過對矩陣的行和列進行調換,利用for ()循環語句實現對矩陣a或矩陣b的轉置，其代碼如下：void transpose (matrix m) /矩陣轉置c. h二m

12、. l;c. l=m. h;cout<<，z 原來的；display(m);for(int i=l;i<=m.l;i +)for(int j二l;jum.h;j +) c. zhii j二m. zhij i;cout«轉置后的;display (c);4.5矩陣的加法運算實現兩個矩陣之間的加法運算，即a+b,其代碼如下: void add (matrix m,matrix n) /a+bint nl=max (m. h, n. h);int n2=max (m. l, n. l);c. h=nl;c. l=n2;c=zero (c);for(int i二l;i二nl

13、;i+)for (int j二1;j二門2;j+)c. zhii j二m. zhii j+n. zhii j;cout«z，a+b的運算結果；display (c);4.6矩陣的減法運算實現兩個矩陣之間的減法運算，即a-b,其代碼如下：void sub (matrix m,matrix n) /a-bint nl=max (m. h, n. h);int n2=max (m. l, n. l);c. h=nl;c. l=n2;c=zero (c);for (int i二1;i二nl;i+)for(int j=l;j<=n2;j+)c. zhi i j二m zhi i j-n z

14、hi i j;cout«/z a-b的運算結果；display(c);4.7矩陣的乘法運算實現兩個矩陣之間的乘法運算，即a*b,如果矩陣a的列數和矩陣b的行數不相同，則無法進行乘法運算，系統會提示錯誤，其代碼如下：void multi(matrix m, matrix n) /a*bif(m. l!=n. h)cout«/z矩陣a的列數和矩陣b的行數不相同，無法進行乘法運算! n;elseif(m.l=n. h)c. h=m. h;c l二n. l;c=zero(c);for(int i=l;i二maxsize;i+)for (int j二1;j二maxsie;j+)for

15、(int k=l;k<=maxsize;k+)c zhi i j+二m zhi i k*n zhi k j;cout«運算結果;display (c);5程序運行5. 1輸入矩陣運行該運算系統，進入“菜單”選項以后，輸入“1”，選擇“輸入矩陣a”,運算結果如圖3所示；輸入“2”，選擇“輸入矩陣b”，運算結果如圖4所示:亍的操作序即車訶亍的操作序號：233 3 熱處 列個 和元 矩矩 入入 請請數數 列個 和元 矩矩 入入刖 青青瞽盪e義窿嚴亍和列=1 12ttf i 入入 8 主冃青所在的行和列江|：81-ttt i 入入 主冃青所在的疔和列汽2 i：?3th- s 入入捌 請

16、腸所在的行和列：3 3：2輸入的a矩陣為=4080 0輸入的b矩陣為:? 00 0 00 0 2圖3輸入毎陣a圖4輸入矩陣b5. 2矩陣轉置輸入矩陣a和矩陣b以后，在“菜單”提示下，輸入“3”，進行矩陣a的轉置，運算結果如圖5所示；輸入“4”，進行矩陣b的轉置，運算結果如圖6所示:操作序號=3原來的矩陣為：408000050轉置后的矩陣為；400005800申電當番崖誓甲操作序號沁原來的矩陣為:轉置后的矩陣為=000700002圖5矩陣a的轉置圖6矩陣b的轉置5. 3矩陣加法在“菜單”提示下，輸入“5”，進行兩個矩陣的加法運算，即a+b,運算結果如圖7所不：請輸入所要進行的操作序號汀5. a+

17、ba+b的運算結果矩陣為：4780 0 0052圖7矩陣加法5.4矩陣減法在“菜單”提示下，輸入“6”，進行兩個矩陣的加法運算，即a-b,運算結果如圖8所不：請輸人所要進行的操作序號：66. a-bft-b的運算結果矩陣為:4-7 80 0 005-2圖8矩陣減法5. 5矩陣乘法在“菜單”提示下，輸入“7”，進行兩個矩陣的第一種乘法運算，即a*b,運算結果如圖9所示；輸入“8”，進行兩個矩陣的第二種乘法運算，即b*a,運算結果如圖10所示:幘輸入所要進行的操作序號汐? a*b運算結果矩陣為：0 28 160 0 00 0 0請輸入所要進行的操作序號泮8.運算結果矩陣為:0 0 00 0 00

18、10 0圖9雉陣乘法1 (a*b)圖10矩陣乘法2(b*a)5.6退出及錯誤提示算法在運行吋還有退出及錯誤提示功能，在“菜單”提示下，輸入“0”則 退出系統，如圖11所示；若輸入0 8以外的數字，則會出現錯誤提示，如圖 12所示：時要進行的操作序界 射謝使用?青輸入所要進行的操作序號:" 輸入錯誤，請重新輸入選擇？圖11退出圖12錯誤提示6總結通過對數據結構這門課的學習，我了解到：“數據結構"在計算機科學中是一 門綜合性的專業基礎課。而我們現在所學的數據結構是c語言版的，是建立在c 語言基礎之上的，若是c語言基礎知識不牢固，要想學好數據結構這門課程是 有一定的困難的。所以在學習數據結構這門課程的吋候，也順便復習了 c語言 的相關內容，加深了我對c語言的理解和應用，并且也深深體會到了數