【稀疏矩阵】
/* 稀疏矩阵 说明: 如果在矩阵中,多数的元素并没有资料,称此矩阵为稀疏矩阵(sparse matrix ), 由于矩阵在程式中常使用二维阵列表示,二维 阵列的大小与使用的记忆体空间成正比,如果多数的元素没有资料 , 则会造成记忆体空间的浪费 , 为 此 , 必须设计稀疏矩阵 的阵列储存方式 , 利用较少的记忆体空间储存完整的矩阵资讯。 解法: 在这边所介绍的方法较为简单,阵列只储存矩阵的行数、列数与有资料的索引位置及其值,在需要使用矩阵资料时,再透过程式运算 加以还原,例如若矩阵资料如下 ,其中0表示矩阵中该位置没有资料: 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 12 0 这个矩阵是5X6矩阵,非零元素有4个,您要使用的阵列第一列记录其列数、行数与非零元素个数: 5 6 4 阵列的第二列起,记录其位置的列索引、行索引与储存值: 1 1 3 2 3 6 3 2 9 4 4 12 所以原本要用30个元素储存的矩阵资讯,现在只使用了15个元素来储存,节省了不少记忆体的使用。 */ #include<stdio.h> #include<stdlib.h> int main(void){ int num[5][3] = {{5,6,4}, {1,1,3},{2,3,6},{3,2,9},{4,4,12}}; int i, j, k = 1; printf("sparse matrix: \n"); for(i = 0; i < 5; i++){ for(j = 0; j < 3; j++){ printf("%4d ", num[i][j]); } putchar('\n'); } printf("\nmatrix还原:\n"); for(i = 0; i < num[0][0]; i++){ for(j = 0; j < num[0][1]; j++){ if(k < num[0][2] && i == num[k][0] && j == num[k][1]){ printf("%4d ", num[k][2]); k++; }else{ printf("%4d", 0); } } putchar('\n'); } return 0; }
这个代码貌似有点问题,运行结果就不贴了。
这是我写的代码:
/* 稀疏矩阵的简单运算: 列序递增转置 一次定位快速转置 201701031018 */ #include <stdio.h> #include <string.h> #define R 5 #define C 5 #define MAX 1000 #define MAXS 10 typedef struct { int row, col; //非零元素的行数,列数,值 int e; }Triple; typedef struct { Triple data[MAX+1]; int m, n, len; //稀疏矩阵的行数,列数,非零元素个数 }TSMatrix; //函数声明 void print(TSMatrix A); //输出三元组表 TSMatrix create(TSMatrix A, int a[R][C], TSMatrix B); //创建稀疏矩阵 void TranposeTSMatrix(TSMatrix A, TSMatrix *B); //列序递增转置 void FastTranposeTSMatrix(TSMatrix A, TSMatrix *B); //一次定位快速转置 //输出三元组表 void print(TSMatrix A) { int i; printf("row col e\n"); for(i = 1; i <= A.len; i++) { printf("%3d%4d%5d\n", A.data[i].row, A.data[i].col, A.data[i].e); } } //创建稀疏矩阵 TSMatrix create(TSMatrix A, int a[R][C], TSMatrix B) { int i, j; A.m = R; A.n = C; A.len = 0; printf("请输入%d * %d的稀疏矩阵\n", A.m, A.n); for(i = 0, j = 0; i < A.m; i++, j = 0) { printf("第%d行矩阵元素为:", i+1); scanf("%d%d%d%d%d", &a[i][j], &a[i][j+1], &a[i][j+2], &a[i][j+3], &a[i][j+4]); // printf("\n"); } //输入稀疏矩阵 printf("矩阵为:\n"); for(i=0; i<A.m;i++) { for(j=0; j<A.n;j++) { if(a[i][j] != 0) { A.len++; A.data[A.len].row = i+1; A.data[A.len].col = j+1; A.data[A.len].e = a[i][j]; } printf("%5d", a[i][j]); } printf("\n"); } //输出矩阵,并统计非零元素个数A.len if(A.len < 7) { printf("稀疏矩阵共有%d个非零元素!\n", A.len); //输出三元组表A printf("输出三元组表 A 为:\n"); print(A); //输出 按列序转置后 的三元组表B printf("按列序转置后三元组表 B 为:\n"); TranposeTSMatrix(A, &B); print(B); //输出 快速转置法 的三元组表B printf("按快速转置法转置后的三元组表 B 为:\n"); FastTranposeTSMatrix(A, &B); print(B); } else { printf("因为 A.len = %d, A.len >= %f ", A.len, (5*5*0.3)); printf("所以 你输入的不是稀疏矩阵! \n"); // create(A, a, B); } //判断是否为稀疏矩阵,若不是则重新输入 printf("\n"); return A; } //列序递增转置 void TranposeTSMatrix(TSMatrix A, TSMatrix *B){ int i, j, k; B->m = A.m; B->n = A.n; B->len = A.len; if(B->len > 0) { j = 1; for(k = 1; k <= B->n; k++) { for(i = 1; i <= B->len; i++) { if(A.data[i].col == k) { B->data[j].row = A.data[i].col; B->data[j].col = A.data[i].row; B->data[j].e = A.data[i].e; j++; } } } } } //按列序递增转置 //一次定位快速转置 void FastTranposeTSMatrix(TSMatrix A, TSMatrix *B){ int col, t, p, q; int num[MAXS], position[MAXS]; B->len = A.len; B->m = A.m; B->n = A.n; if(B->len) { for(col = 1; col <= A.n; col++) num[col] = 0; for(t = 1; t <= A.len; t++) num[A.data[t].col]++; position[1] = 1; for(col = 2; col <= A.n; col++) position[col] = position[col-1] + num[col-1]; for(p = 1; p <= A.len; p++) { col = A.data[p].col; q = position[col]; B->data[q].row = A.data[p].col; B->data[q].col = A.data[p].row; B->data[q].e = A.data[p].e; position[col]++; } } } //快速转置法 int main(void) { TSMatrix A; TSMatrix B; int a[R][C], i = 1; while(i){ create(A, a, B); } return 0; }
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