C++利用类实现矩阵的数乘,乘法以及点乘

程序的探索经过如下：

①首先考虑到后续代码的维护及其复用性，为此考虑用类实现

②矩阵基本的类成员应该包括矩阵的行列数以及矩阵名以及初始化、输入输出

③由于需要实现三种矩阵乘法运算，为此考虑利用运算符重载使用友元函数重载* +运算符分别实   现矩阵的数乘、乘法以及点乘

源码如下：

#include <bits/stdc++.h>
#include <iostream>
using namespace std;
typedef long long ll;
class Matrix                                          //封装一个矩阵类便于后续使用
{
    int row;
    int col;
    int** base;                                       //二维数组存放矩阵
public:
    Matrix(int r,int c)                               //构造函数初始化
    {
        row = r;
        col = c;
        create();
    }
    //在外部则写作:
    //Matrix::Matrix(int r, int c)
    //{
    //  row=r; col=c; create();
    //}
    Matrix(const Matrix& e)                            //拷贝构造函数
    {
        row = e.getrow();
        col = e.getcol();
        create();
        for(int i = 0;i<row;i++)
        {
            for(int j = 0;j<col;j++)
            {
                base[i][j] = e[i][j];
            }
        }
    }
    ~Matrix()                                          //析构函数防止内存泄露
    {
        destroy();
    }
    Matrix& operator=(const Matrix& e)                //重载等于号实现深拷贝
    {
        destroy();
        row = e.getrow();
        col = e.getcol();
        create();
        for(int i = 0;i<row;i++)
        {
            for(int j = 0;j<col;j++)
            {
                base[i][j] = e[i][j];
            }
        }
        return *this;
    }
    int* operator[](int i)const                       //重载[]以方便用"变量名[][]" 的形式读写矩阵内容
    {
        return base[i];
    }
    int getrow()const                                 //对外提供矩阵信息
    {
        return row;
    }
    int getcol()const                                  //对外提供矩阵信息
    {
        return col;
    }
    friend Matrix operator*(int n,Matrix &e);        //重载 * 实现数乘
    friend Matrix operator*(Matrix& e,Matrix& f);    //重载 * 实现矩阵乘法
    friend Matrix operator+(Matrix& e,Matrix& f);    //重载 + 实现矩阵点乘
private:
    void create()                                      //创建一个二维数组
    {
        base = new int*[row];
        for(int i = 0;i<row;i++)
        {
            base[i] = new int[col];
        }
    }
    void destroy()                                     //释放一个二维数组
    {
        for(int i = 0;i<row;i++)
        {
            delete[] base[i];
        }
        delete[] base;
    }
};
ostream& operator<<(ostream& cout,const Matrix& e)     //重载<<方便输出
{
    int r = e.getrow();
    int c = e.getcol();
    cout<<"row="<<r<<" col="<<c<<endl;
    for(int i = 0;i<r;i++)
    {
        for(int j = 0;j<c;j++)
        {
            cout<<e[i][j]<<" ";
        }
        cout<<endl;
    }
    return cout;
}
istream& operator>>(istream& cin,Matrix& e)           //重载>>方便输入
{
    int r = e.getrow();
    int c = e.getcol();
    for(int i = 0;i<r;i++)
    {
        for(int j = 0;j<c;j++)
        {
            cin>>e[i][j];
        }
    }
    return cin;
}
Matrix operator*(int n,Matrix& e)              //重载 * 实现数乘
{
    Matrix ret(e.getrow(),e.getcol());
    for(int i=0;i<e.getrow();++i)
     {
         for(int j=0;j<e.getcol();++j)
         {
             ret[i][j]=n*e[i][j];
         }
     }
    return ret;
}
Matrix operator*(Matrix& e,Matrix& f)        //重载 * 实现矩阵乘法
{
    Matrix ret(e.getrow(),f.getcol());
    for(int i = 0;i<e.getrow();++i)
    {
        for(int j = 0;j<f.getcol();++j)
        {
             ret[i][j] = 0;
             for(int k = 0;k<e.getcol();++k)
             {
                ret[i][j]+= e[i][k]*f[k][j];
             }
        }
    }
    return ret;
}
Matrix operator+(Matrix& e,Matrix& f)      //重载 + 实现矩阵点乘
{
    Matrix ret(e.getrow(),e.getcol());     //矩阵 e 与矩阵 f为同形矩阵 取谁的行列数都一样
    for(int i=0;i<e.getrow();++i)
    {
        for(int j=0;j<e.getcol();++j)
        {
            ret[i][j]=e[i][j]*f[i][j];
        }
     }
    return ret;
}
int main()
{
    cout<<"请输入要进行的运算(包括数乘、乘法以及点乘)"<<endl;
    cout<<"数乘 1  乘法 2  点乘3 "<<endl;
    int choice;
    cin>>choice;
    switch (choice)
    {
        case 1:
            {
             int array1[2];
             cout<<"请输入矩阵的行数列数"<<endl;
             for (int i=0;i<2;++i)
                cin>>array1[i];
             int num;
             Matrix A(array1[0],array1[1]);
             cout<<"请输入乘数"<<endl;
             cin>>num;
             cout<<"请给矩阵A赋值"<<endl;
             cin>>A;
             cout<<"num与A数乘\n";
             cout<<num*A;
            }
        break;
        case 2:
            {
             int array2[4];
             cout<<"请输入矩阵的行数列数"<<endl;
             for (int j=0;j<4;++j)
                cin>>array2[j];
             if(array2[1]!=array2[2])
              {
                  cout<<"第一个矩阵列数不等于第二个矩阵行数"<<"\n";
                  cout<<"请重启动再次输入"<<endl;
                }
                else
             {
                Matrix B(array2[0],array2[1]);
                 cout<<"请给矩阵B赋值"<<endl;
                cin>>B;
                Matrix C(array2[2],array2[3]);
                cout<<"请给矩阵C赋值"<<endl;
                cin>>C;
                cout<<"矩阵B与矩阵C乘法\n";
                cout<<B*C;
             }
            }
        break;
        case 3:
            {
             int array3[4];
              cout<<"请输入矩阵的行数列数"<<endl;
             for (int k=0;k<4;++k)
                cin>>array3[k];
             if(array3[1]!=array3[3]||array3[0]!=array3[2])
              {
                  cout<<"两个矩阵不同形"<<"\n";
                  cout<<"请重启动再次输入"<<endl;
                }
                else
             {
                Matrix D(array3[0],array3[1]);
                 cout<<"请给矩阵D赋值"<<endl;
                cin>>D;
                Matrix E(array3[2],array3[3]);
                cout<<"请给矩阵E赋值"<<endl;
                cin>>E;
                cout<<"矩阵D与矩阵E点乘\n";
                cout<<D+E;
             }
            }
    }
    return 0;
}

到此这篇关于C++利用类实现矩阵的数乘,乘法以及点乘的文章就介绍到这了,更多相关C++矩阵数乘 点乘内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！