当矩阵 的 有用信息非常少时,我们考虑将矩阵压缩存储。这就涉及到 特殊矩阵 和 稀疏矩阵。
特殊矩阵 指的是 有一定规律的 矩阵,这个矩阵 我们 只存储 部分 有用信息,其余的信息 可以通过 公式 转换 求得。例如 对称矩阵,我们按行存储主对角线以下(包括主对角线)的元素,其余元素 我们可以通过 下面的公式求得。
稀疏矩阵,指的事没有一定规律的矩阵,并且 有用信息总数/矩阵总数 小于等于 0.05 的时候,我们称之为 稀疏矩阵。
下面的代码,给出了 稀疏矩阵的 “行逻辑链接的顺序存储” 方式 实现的 矩阵 快速转置 以及 矩阵相乘的 代码。
欢迎指出 代码 bug,下面上代码
// Sparse Matrix.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 // //稀疏矩阵的顺序存储方式实现(行逻辑链接数据表) #include "stdafx.h" #define MATRIX_MAX_SIZE 10000 #define MATRIX_MAX_ROW 500 enum E_State { E_State_Error = 0, E_State_Ok = 1, }; typedef int ElementType; //矩阵元素结构 struct MatrixData { int row;//行 int col;//列 ElementType data;//数据 }; struct SMatrix { MatrixData base[MATRIX_MAX_SIZE]; int rPos[MATRIX_MAX_ROW];//存储每行第一个元素在数组中的位置,并且保留了 最后一行的 边界值 int rowNum;//行数 int colNum;//列数 int totalNum;//总数 }; void SMatrixInit(SMatrix * matrix,int * base,int row,int col){ matrix->rowNum = row; matrix->colNum = col; int totalNum = 0; for (int i = 0; i < row; i++) { int lastRowTotal = totalNum;//记录从第一行到 上一行的总数 for (int j = 0; j < col; j++) { ElementType data = base[i*col+j]; if (data != 0) { matrix->base[totalNum].row = i; matrix->base[totalNum].col = j; matrix->base[totalNum].data = data; totalNum++; } } matrix->rPos[i] = lastRowTotal; } matrix->rPos[row] = totalNum;//为了 矩阵相乘,添加 边界条件 matrix->totalNum = totalNum; } //普通转置 时间复杂度 O(m.colNum * m.totalNum) //遍历矩阵m,将第一列到 最后 一列 的矩阵元素加入到 t矩阵中 void SMatrixTranspose(SMatrix m,SMatrix * t){ t->totalNum = m.totalNum; t->rowNum = m.colNum; t->colNum = m.rowNum; int total = 0; for (int i = 0; i < m.colNum; i++) { for (int j = 0; j < m.totalNum; j++) { MatrixData data = m.base[j]; if (data.col == i) { t->base[total].row = data.col; t->base[total].col = data.row; t->base[total].data = data.data; total++; } } } } //快速转置 时间复杂度为 O(m.totalNum + m.colNum) void SMatrixQuickTranspose(SMatrix m,SMatrix * t){ t->totalNum = m.totalNum; t->rowNum = m.colNum; t->colNum = m.rowNum; if (m.totalNum == 0) { return; } int col[MATRIX_MAX_ROW] = {0}; for (int i = 0; i < m.totalNum; i++)//计算矩阵m 每一列 的 元素个数 { MatrixData data = m.base[i]; col[data.col+1]++; } //计算 矩阵M 每一列 起始元素 在数组中的位置 for (int i = 1; i < m.colNum; i++) { col[i] = col[i-1] + col[i]; } for (int i = 0; i < m.totalNum; i++) { MatrixData data = m.base[i]; int colBase = col[data.col]; t->base[colBase].col = data.row; t->base[colBase].row = data.col; t->base[colBase].data = data.data; col[data.col]++; } //最后设置 每行 首元素地址 t->rPos[0] = 0; for (int i = 1; i < t->rowNum; i++) { t->rPos[i] = col[i-1]; } } //矩阵相乘 E_State SMatrixMult(SMatrix m1,SMatrix m2,SMatrix * result){ if (m1.colNum != m2.rowNum)//排除不合法的情况.. { return E_State_Error; } result->rowNum = m1.rowNum; result->colNum = m2.colNum; result->totalNum = 0; if (m1.totalNum * m2.totalNum != 0) { for (int m1Row = 0; m1Row < m1.rowNum; m1Row++) { int m1End = m1.rPos[m1Row+1]; int colCount[MATRIX_MAX_ROW] = {0}; for (int m1Start = m1.rPos[m1Row]; m1Start < m1End; m1Start++) { MatrixData m1Data = m1.base[m1Start]; int col = m1Data.col; for (int m2start = m2.rPos[col]; m2start < m2.rPos[col+1]; m2start++) { MatrixData m2Data = m2.base[m2start]; colCount[m2Data.col] += m1Data.data * m2Data.data; } } result->rPos[m1Row] = result->totalNum; for (int col = 0; col < m2.colNum; col++) { if (colCount[col] != 0) { result->base[result->totalNum].col = col; result->base[result->totalNum].row = m1Row; result->base[result->totalNum].data = colCount[col]; result->totalNum ++; } } } result->rPos[result->rowNum] = result->totalNum; } return E_State_Ok; } //遍历矩阵 void SMatricTraverse(SMatrix matrix){ int rowNum = 0; printf("--------------遍历开始------------------------\n"); for (int i = 0; i < matrix.totalNum; i++) { MatrixData data = matrix.base[i]; printf("%d行 %d列 : %d\n",data.row+1,data.col+1,data.data); } printf("--------------遍历结束------------------------\n"); } int initData[5][10] = { {1,0,0,0,0,0,0,0,0,0}, {0,0,2,0,0,0,0,0,5,0}, {0,0,0,3,0,0,0,0,0,0}, {0,2,0,0,0,0,0,0,0,0}, {1,0,0,0,0,0,0,0,0,9} }; int initData2 [10][2] = { {1,0}, {0,0}, {0,0}, {0,0}, {0,0}, {0,6}, {0,0}, {0,0}, {5,0}, {0,0}, }; int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { SMatrix matrix; SMatrixInit(&matrix,(int *)initData,5,10); SMatricTraverse(matrix); printf("--------------普通转置-----------------------\n"); SMatrix tMatrix; SMatrixTranspose(matrix,&tMatrix); SMatricTraverse(tMatrix); printf("--------------快速转置-----------------------\n"); SMatrix qtMatrix; SMatrixQuickTranspose(matrix,&qtMatrix); SMatricTraverse(qtMatrix); printf("--------------矩阵相乘-----------------------\n"); SMatrix m2; SMatrixInit(&m2,(int *)initData2,10,2); SMatrix mul; SMatrixMult(matrix,m2,&mul); SMatricTraverse(mul); return 0; }
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时间: 2024-11-09 03:15:03