c++課程設(shè)計(jì)矩陣乘法計(jì)算

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文檔簡介

1、　　C++課程設(shè)計(jì)報(bào)告　　姓名學(xué)號班級0804 任課教師時(shí)間 　　教師指定題目矩陣乘法計(jì)算評定難易級別 A級 　　實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績

2、 　　一、題目名稱：矩陣乘法計(jì)算　　二、難易等級： A級　　三、程序設(shè)計(jì)思想　　1、建立矩陣類的類模板，通過實(shí)例化形成模板類，再實(shí)例化成矩陣對象，大大縮短了代碼的長度，同時(shí)也方便了對象的建立；

3、　　class CMatrix //矩陣類的模板　　{　　T * * Mat; //矩陣的頭指針　　int nRow; //矩陣的行數(shù)　　int nCol; //矩

4、陣的列數(shù)　　public:　　CMatrix(); //缺省構(gòu)造函數(shù)　　CMatrix(T * * mat,int row,int col); //構(gòu)造函數(shù)　　CMatrix(int row,int col);

5、//構(gòu)造函數(shù)　　CMatrix(int row,int col,int k); //構(gòu)造函數(shù)，從鍵盤輸入矩陣　　VoidShow(); //輸出　　VoidInputFromFile(); //從文件中輸入矩陣　　friend CMatrix<

6、;T>operator *(CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2);//重載乘法　　};　　2、依照模板，在模板外依次定義相關(guān)的函數(shù)模板，再通過實(shí)例化建立相應(yīng)的成員函數(shù)，同樣方便快捷，避免了代碼的冗長，程序?qū)哟吻逦?lt;/p>&

7、lt;p>　　template<class T>　　CMatrix<T>::CMatrix(int row,int col) //兩個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)　　{　　……

8、;　　}　　3、建立選擇函數(shù)choose，實(shí)現(xiàn)程序的多態(tài)性，同時(shí)也簡化了主函數(shù)的內(nèi)容，主函數(shù)只需簡單調(diào)用choose函數(shù)就能執(zhí)行整個(gè)程序的相關(guān)功能；　　void choose() //數(shù)據(jù)類型選擇函數(shù)　　{<

9、/p>　　cout<<"時(shí)間:2009年9月26日\n"<<endl<<"作者:"<<setw(32)<<"學(xué)號: "<<setw(32)<<"專業(yè):電子技術(shù)"<<endl;　　cout<

10、<endl<<"<1> 整型"<<endl<<"<2> 浮點(diǎn)型"<<endl<<"<3> 雙精度型"<<endl;　　cout<<"請選擇數(shù)據(jù)類型:\n";<

11、;p>　　int sjlx;　　cin>>sjlx;　　switch(sjlx)　　{　　case 1:<p&

12、gt;　　{　　choose1(1);　　}break;　　case 2:　　{

13、;　　choose1(0.0);　　}break;　　case 3:　　{　　choose1(1e-10);<

14、b>　　}break;　　default:cout<<"輸入選擇錯(cuò)誤!!!"<<endl;　　}　　4、main函數(shù)中加入相關(guān)界面輸出語句和程序結(jié)束語句，使程序更加人性化，并加入了異常處理語句，使程序運(yùn)行的

15、更加穩(wěn)定可靠；　　四、程序增加功能及實(shí)現(xiàn)辦法　　1、模板的使用　　本程序使用了大量的模板，譬如矩陣類模板、相關(guān)函數(shù)模板，以T為模板參數(shù)，通過對T的不同類型的選擇實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)算處理。其中choose1（）函數(shù)本是無參函數(shù)，為了方便模板化，給其賦以偽參數(shù)T，在執(zhí)行時(shí)通過T的取值生

16、成相應(yīng)的函數(shù)模板，真可謂方便??！　　template<class T>　　void choose1(T) //數(shù)據(jù)輸入類型選擇函數(shù)模板，其中T為偽參數(shù)，用于函數(shù)模板實(shí)例化　　{　　…………&

17、lt;/b>　　}　　調(diào)用時(shí)：　　switch(sjlx)　　{　　case 1:</

18、b>　　{　　choose1(1); //生成int型模板　　}break;　　case 2:<

19、;b>　　{　　choose1(0.0); //生成float型模板　　}break;　　case 3:　　{</p&

20、gt;　　choose1(1e-10); //生成double型模板　　}break;　　default:cout<<"輸入選擇錯(cuò)誤!!!"<<endl;　　}<

21、;/p>　　2、矩陣類的構(gòu)造　　本程序采用二級指針動(dòng)態(tài)開辟內(nèi)存空間，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，節(jié)省內(nèi)存使用；　　其中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：　　Mat-->Mat[0] ----->Mat[0][0] Mat[0]

22、[1] ……Mat[0][j]　　Mat[1] ----->Mat[1][0] Mat[1][1] ……Mat[1][j]　　:　　:　　Mat[i] ----->Mat[i][0]

23、Mat[i][1] ……Mat[i][j]　　實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的代碼為：　　template<class T>　　CMatrix<T>::CMatrix(int row,int col) //兩個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)&

24、lt;b>　　{　　int i,j;　　nRow=row,nCol=col;　　Mat=new T*[nRow];　　for(i=0;i<nRow;i++)&l

25、t;b>　　{　　Mat[i]=new T[nCol];　　}　　cout<<"請輸入數(shù)據(jù):\n";　　for(i=0;i<nRow;i++)&l

26、t;p>　　for(j=0;j<nCol;j++)　　{　　cout<<"第["<<i+1<<"]["<<j+1<<"]個(gè)數(shù)據(jù):";　　cin&

27、gt;>Mat[i][j];　　}　　}　　3、運(yùn)算符的重載　　要實(shí)現(xiàn)矩陣間的乘法運(yùn)算，有必要對其運(yùn)算符進(jìn)行重載。而乘法運(yùn)算符又要針對不同數(shù)據(jù)類型進(jìn)行運(yùn)

28、算，因此，對運(yùn)算符重載函數(shù)模板化也是很有必要的。　　template<class T>　　CMatrix<T> operator* (CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2) //矩陣乘法運(yùn)算符重載　　{

29、　　CMatrix<T> mat3(mat1.nRow,mat2.nCol,0);　　for(int i=0;i<mat1.nRow;i++)　　for(int j=0;j<mat2.nCol;j++)　　{&

30、lt;/b>　　mat3.Mat[i][j]=0;　　for(int k=0;k<mat1.nCol;k++)　　mat3.Mat[i][j]+=mat1.Mat[i][k]*mat2.Mat[k][j];　　}</

31、p>　　return mat3;　　}　　無論何種數(shù)據(jù)類型的矩陣，其乘法算法都是一致的，詳見以上代碼。　　4、數(shù)據(jù)的輸入輸出　　本程序數(shù)據(jù)可以初始賦值也可以通過鍵盤輸入

32、，還可以從外部文件輸入。　　鍵盤輸入：　　cout<<"請輸入數(shù)據(jù):\n";　　for(i=0;i<nRow;i++)　　for(j=0;j<nCol;j++)<

33、;p>　　{　　cout<<"第["<<i+1<<"]["<<j+1<<"]個(gè)數(shù)據(jù):";　　cin>>Mat[i][j];

34、;　　}　　文件輸入：　　template<class T>　　void CMatrix<T>::InputFromFile() //矩陣文件輸入函數(shù)　　{<

35、/b>　　ifstream infile;　　infile.open("daijp.txt",ios::nocreate);　　if(!infile)　　{　　cou

36、t<<"輸入文件不存在，請先建立輸入文件\n";　　exit(0);　　}　　for(int i=0;i<nRow;i++)　　for(int j=0;j&l

37、t;nCol;j++)　　{　　infile>>Mat[i][j];　　}　　infile.close();　　}</

38、b>　　矩陣的輸出：　　template<class T>　　void CMatrix<T>::Show() //矩陣輸出函數(shù)　　{<

39、p>　　int i,j;　　for(i=0;i<nRow;i++)　　{　　cout<<endl;　　for(j=0;j<nCol;j++)&

40、lt;p>　　cout<<Mat[i][j]<<setw(6);　　}　　cout<<endl;　　}　　5、程序的菜單設(shè)計(jì)和異常處理

41、　　本程序主要是使用switch開關(guān)語句進(jìn)行菜單設(shè)計(jì)，通過讀取鍵入不同的值進(jìn)入不同的子句執(zhí)行入口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的功能。通過比較輸入的兩矩陣的行和列判斷能否進(jìn)行乘法運(yùn)算，防止亂輸入出現(xiàn)的異常。同時(shí)，本程序只是在主函數(shù)中使用了少量goto語句，并非濫用，非但沒有使程序流程無規(guī)律，反倒使程序代碼更加簡潔，層次結(jié)構(gòu)更加清晰。　　void main()

42、 //主函數(shù)　　{　　loop:　　cout<<" *****************************************************

43、**********\n";　　cout<<" ******************************************\n";　　cout<<" **************

44、*";　　cout<<"\n\n\n************************您好，歡迎使用矩陣乘法計(jì)算程序!*************************\n";　　cout<<" ***************\

45、n";　　cout<<" ******************************************\n";　　cout<<" *************************************************

46、**************\n\n";　　choose();　　loop1:　　cout<<"想繼續(xù)執(zhí)行嗎?"<<endl<<"1.繼續(xù)"<&l

47、t;endl<<"2.退出"<<endl;　　int a;　　cin>>a;　　switch(a)&l

48、t;b>　　{　　case 1:goto loop;　　break;　　case 2:　　{

49、;　　cout<<"非常感謝您的使用!!!"<<endl<<endl<<"歡迎不嗇賜教!"<<endl<<endl<<"聯(lián)系方式:"<<endl<<"電話: 151"<<endl<<"QQ: 12345678"

50、;<<endl;　　cout<<"按任意鍵退出……"<<endl;　　cin.get();　　cin.get(); //去除緩沖區(qū)的回車符

51、　　exit(1);　　}　　default:cout<<"輸入選擇錯(cuò)誤!!!"<<endl;　　goto loop1;<b&

52、gt;　　}　　}　　五、程序設(shè)計(jì)中遇到的主要問題及解決辦法　　1、無法實(shí)現(xiàn)文件輸入　　主要原因是輸入之前調(diào)用的是默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，只是簡單賦值，并未開辟內(nèi)存空間，后來調(diào)用帶參構(gòu)造函數(shù)就可以正常輸入數(shù)據(jù)；</p&

53、gt;　　2、重載乘法運(yùn)算的函數(shù)無法重載　　經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，由于重載的是友元函數(shù)，函數(shù)不存在this指針，因此必須顯式地調(diào)用兩個(gè)相乘的矩陣類。　　六、設(shè)計(jì)中尚存的不足　　1、功能還不夠強(qiáng)大，只能做簡單的矩陣乘法，我所期望的是能夠做各種混合運(yùn)算，具有強(qiáng)大處理功能的實(shí)用程序，無奈所學(xué)知識有限，時(shí)間倉

54、促；　　2、矩陣的輸出還有一個(gè)問題，當(dāng)矩陣的行數(shù)超過了窗口一行所能顯示的數(shù)時(shí)，這時(shí)又該怎么來輸出矩陣呢？　　3、關(guān)于異常處理這，我覺得處理功能也不是很行，覺得還是應(yīng)該建立全面的異常檢測與異常處理機(jī)制；　　七、設(shè)計(jì)的感想和心得體會　　1、本程序解皆系本人自主開發(fā)，開發(fā)過程自

55、然十分艱辛，使我深深地懂得了軟件版權(quán)保護(hù)的重要性；　　2、此次程序設(shè)計(jì)使我透徹地領(lǐng)悟到面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大生命力，特別是類和模板的使用，使程序的兼容性和擴(kuò)展能力都大大加強(qiáng)，比如我們想要再做一個(gè)處理其他類型數(shù)據(jù)的矩陣的乘法計(jì)算，只需要添加一個(gè)相應(yīng)的類型聲明就可以利用模板迅速構(gòu)造出來；　　3、對凡事都應(yīng)當(dāng)有毅力，不要中途放棄。在開發(fā)過程中，好幾次遇

56、到困難我都想再換一個(gè)別的程序或找同學(xué)拷一個(gè)程序，但我最終還是堅(jiān)持下來了。永不言棄，你就一定會成功的；　　4、磨刀不誤砍柴工。在剛拿到任務(wù)時(shí)，書上的關(guān)鍵代碼我也是看的一頭霧水，后來我將上學(xué)期的課本認(rèn)真研讀一遍之后，感覺收獲真的不少，接著編起程來就順手好多了；　　5、通過這次程序設(shè)計(jì)，我相信我十月份的等級考試已經(jīng)沒多大問題了，哈哈……

57、　　修改后的程序（矩陣乘法計(jì)算）　　#include<iostream.h>　　#include<fstream.h>　　#include<iomanip.h>　　#include<stdlib.h><

58、;/p>　　template<class T> 　　class CMatrix //矩陣類的模板　　{　　T * * Mat; //矩陣的頭指針　　i

59、nt nRow; //矩陣的行數(shù)　　int nCol; //矩陣的列數(shù)　　public:　　CMatrix(); //缺省構(gòu)造函數(shù)　　CMatrix(int row,int col); //構(gòu)造函數(shù)</p&

60、gt;　　CMatrix(int row,int col,int k); //構(gòu)造函數(shù)，從鍵盤輸入矩陣　　void Show(); //輸出　　void Inp

61、utFromFile(); //從文件中輸入矩陣　　friend CMatrix<T>operator *(CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2); //重載乘法

62、　};　　template<class T> 　　CMatrix<T>::CMatrix() //缺省構(gòu)造函數(shù)　　{　　nRow=100,nCol

63、=100; 　　Mat=new T*[100];　　for(int i=0;i<100;i++)　　{　　Mat[i]=new T[100];　　}&l

64、t;/b>　　}　　template<class T>　　CMatrix<T>::CMatrix(int row,int col) //兩個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)　　{

65、　　int i,j;　　nRow=row,nCol=col;　　Mat=new T*[nRow];　　for(i=0;i<nRow;i++)　　{&

66、lt;/p>　　Mat[i]=new T[nCol];　　}　　cout<<"請輸入數(shù)據(jù):\n";　　for(i=0;i<nRow;i++)　　for(j=0;j<

67、;nCol;j++)　　{　　cout<<"第["<<i+1<<"]["<<j+1<<"]個(gè)數(shù)據(jù):";　　cin>>Mat[i][j];<

68、/p>　　}　　}　　template<class T>　　CMatrix<T>::CMatrix(int row,int col,int k)//三個(gè)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)

69、　　{　　nRow=row,nCol=col;　　Mat=new T*[nRow];　　for(int i=0;i<nRow;i++)　　{&l

70、t;p>　　Mat[i]=new T[nCol];　　}　　}　　template<class T>　　void CMatrix<T>::Show() //矩陣輸出

71、函數(shù)　　{　　int i,j;　　for(i=0;i<nRow;i++)　　{　　cout<<en

72、dl;　　for(j=0;j<nCol;j++)　　cout<<Mat[i][j]<<setw(6);　　}　　cout<<endl;

73、;　　}　　template<class T>　　void CMatrix<T>::InputFromFile() //矩陣文件輸入函數(shù)　　{　　ifstream infile;&l

74、t;/p>　　infile.open("daijp.txt",ios::nocreate);　　if(!infile)　　{　　cout<<"輸入文件不存在，請先建立輸入文件\n";</p&

75、gt;　　exit(0);　　}　　for(int i=0;i<nRow;i++)　　for(int j=0;j<nCol;j++)　　{<

76、;/b>　　infile>>Mat[i][j];　　}　　infile.close();　　}　　template<class T

77、>　　CMatrix<T> operator* (CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2) //矩陣乘法運(yùn)算符重載　　{　　CMatrix<T> mat3(mat1.nRow,m

78、at2.nCol,0);　　for(int i=0;i<mat1.nRow;i++)　　for(int j=0;j<mat2.nCol;j++)　　{　　mat3.Mat[i][j]=0;<p

79、>　　for(int k=0;k<mat1.nCol;k++)　　mat3.Mat[i][j]+=mat1.Mat[i][k]*mat2.Mat[k][j];　　}　　return mat3;　　}<

80、;/b>　　template<class T>　　void choose1(T) //數(shù)據(jù)輸入類型選擇函數(shù)模板，其中T為偽參數(shù)，用于函數(shù)模板實(shí)例化　　{　　cout<<"<1

81、> 初始化賦值"<<endl<<"<2> 鍵盤輸入"<<endl<<"<3> 文件輸入"<<endl;　　int srfs;　　cout<<"請選擇數(shù)

82、據(jù)輸入方式:\n";　　cin>>srfs;　　switch(srfs) //用于選擇不同的輸入方式　　{　　case 1:

83、　　{　　CMatrix<T> mata,matb,matc;　　}break;　　case 2:<

84、;b>　　{　　int a,b,c,d;　　cout<<"請輸入第一個(gè)矩陣的行數(shù)和列數(shù):"<<endl;　　cin>>a>>b;　　CMatrix<T> mata(a

85、,b);　　cout<<"請輸入第二個(gè)矩陣的行數(shù)和列數(shù):"<<endl;　　cin>>c>>d;　　if(b!=c)　　{<

86、;/p>　　cout<<"錯(cuò)誤!!!兩矩陣不能相乘!!!\n";　　break;　　}　　CMatrix<T> matb(c,d);

87、　　CMatrix<T> matc(a,d,0);　　mata.Show();　　matb.Show();　　matc=mata*matb;　　cout<<"兩矩陣相乘結(jié)果為:\n";&

88、lt;p>　　matc.Show(); 　　}break;　　case 3:　　{　　int a,b,c,d;

89、　　cout<<"請輸入第一個(gè)矩陣的行數(shù)和列數(shù):"<<endl;　　cin>>a>>b;　　CMatrix<T> mata(a,b,0);　　cout<<"請輸入第二個(gè)矩陣的行數(shù)和列數(shù):"<<

90、;endl;　　cin>>c>>d;　　if(b!=c)　　{　　cout<<"錯(cuò)誤!!!兩矩陣不能相乘!!!\n";

91、　　break;　　}　　CMatrix<T> matb(c,d,0);　　CMatrix<T> matc(a,d,0);　　mata.InputFro

92、mFile();　　matb.InputFromFile();　　mata.Show();　　matb.Show();　　matc=mata*matb;　　cout<<"兩矩陣相乘結(jié)果為:\n";&

93、lt;/p>　　matc.Show(); 　　}break;　　default:cout<<"輸入選擇錯(cuò)誤!!!"<<endl;　　}<

94、p>　　}　　void choose() //數(shù)據(jù)類型選擇函數(shù)　　{　　cout<<"時(shí)間:2009年9月26日\n"<<endl<<"作者:

95、"<<setw(32)<<"學(xué)號: "<<setw(32)<<"專業(yè): "<<endl;　　cout<<endl<<"<1> 整型"<<endl<<"<2> 浮點(diǎn)型"<

96、;<endl<<"<3> 雙精度型"<<endl;　　cout<<"請選擇數(shù)據(jù)類型:\n";　　int sjlx;　　cin>>sjlx;<

97、;p>　　switch(sjlx)　　{　　case 1:　　{　　choose1(1);

98、　}break;　　case 2:　　{　　choose1(0.0);　　}break;<

99、b>　　case 3:　　{　　choose1(1e-10);　　}break;　　default:cout<<"輸入選擇錯(cuò)誤!!!"&l

100、t;<endl;　　}　　cout<<endl;　　}　　void main() //主函數(shù)</p&

101、gt;　　{　　loop:　　cout<<" ***************************************************************\n";&l

102、t;p>　　cout<<" ******************************************\n";　　cout<<" ***************";　　co

103、ut<<"\n\n\n************************您好，歡迎使用矩陣乘法計(jì)算程序!*************************\n";　　cout<<" ***************\n";　　co

104、ut<<" ******************************************\n";　　cout<<" ***************************************************************\n\n";</p&g

105、t;　　choose();　　loop1:　　cout<<"想繼續(xù)執(zhí)行嗎?"<<endl<<"1.繼續(xù)"<<endl<<"2.退出"<

106、;<endl;　　int a;　　cin>>a;　　switch(a)　　{&

107、lt;p>　　case 1:goto loop;　　break;　　case 2:　　{　　cout<<"非常感謝您的使用!!!&

108、quot;<<endl<<endl<<"歡迎不吝賜教!"<<endl<<endl<<"聯(lián)系方式:"<<endl<<"電話:"<<endl<<"QQ: "<<endl;　　cout<

109、<"按任意鍵退出……"<<endl;　　cin.get();　　cin.get(); //去除緩沖區(qū)的回車符　　exit(1);</p

110、>　　}　　default:cout<<"輸入選擇錯(cuò)誤!!!"<<endl;　　goto loop1;　　}

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