Новичок
Профиль
Группа: Участник
Сообщений: 9
Регистрация: 23.4.2006
Репутация: нет
Всего: нет
|
Вот есть целый класс, тока чето не фурычит мож кто подскажет | Код |
// файл tmatr.cpp
#include <stdlib.h>
#include <mem.h> // для setmem()
#include <fstream.h>
#include <math.h>
typedef unsigned char dim;
template <class VARTYPE> class Matrix {
typedef Matrix Vector;
private:
VARTYPE *matr; // указатель на массив матрицы
dim m,n; // размеры матрицы
public:
// конструкторы и деструкторы:
Matrix() { matr=(VARTYPE*)0; m=n=0; }
Matrix(dim,dim=1); // Обычный конструктор
Matrix(const Matrix<VARTYPE>&); // Конструктор копирования
~Matrix() { delete [ ]matr; }
// доступ к элементам матрицы
dim size_row() { return m; } // число строк
dim size_col() { return n; } // число столбцов
VARTYPE& operator() (dim x) const { return (*this)(x,0); } // элементу
// перегруженные операции и функции:
Matrix<VARTYPE>& operator=(const Matrix<VARTYPE>&);
Matrix<VARTYPE>& operator=(const VARTYPE&);
Matrix<VARTYPE> operator^(int); // возведение в степень
Matrix<VARTYPE> operator!(); // транспонирование
VARTYPE determ(); // определитель матрицы
VARTYPE vmodul(); // модуль вектора
Matrix& Gauss(dim,dim); // преобразование по Гауссу
// (для получ. обратной и единичной матрицы)
// (для получ. верхнетреугольной матрицы)
Matrix minor(dim,dim); // возвращает указ. минор матрицы
Vector line(dim i) // возвращает вектор-строку матрицы
{ return extract(1,n,i,0); }
Vector column(dim j) // возвращает вектор-столбец матрицы
{ return extract(m,1,0,j); }
VARTYPE& operator() (dim,dim) const; // доступ к
Matrix<VARTYPE>& operator<<=(const Matrix &A) { return newsize(A.m,A.n)=A; }
// безусловное приравнивание матриц
Matrix<VARTYPE>& insert(const Matrix&, dim=0, dim=0); // вставить часть матрицы
Matrix<VARTYPE> extract(dim, dim, dim=0, dim=0); // извлечь часть матрицы
Matrix<VARTYPE>& newsize(dim, dim=1); // установить новые размеры
void swap_line(dim, dim); //обмен строками матрицы
void swap_column(dim, dim); // обмен столбцами матрицы
friend Matrix<VARTYPE> operator+(const Matrix<VARTYPE>&,const Matrix<VARTYPE>&); //A-B
friend Matrix<VARTYPE> operator-(const Matrix<VARTYPE>&,const Matrix<VARTYPE>&); //A-B
friend Matrix<VARTYPE> operator*(const Matrix<VARTYPE>&,const Matrix<VARTYPE>&); //A*B
friend Matrix operator*(const double&,const Matrix<VARTYPE>&); //k*A
friend Matrix operator*(const Matrix<VARTYPE>&, const double&); //A*k
friend ostream& operator<<(ostream&,Matrix<VARTYPE>&);
// потоковый вывод матрицы
friend int operator>>(istream&,Matrix<VARTYPE>&);
// потоковый ввод существ. матрицы
// 0 - без. ошибок, 1 - была ошибка
dim read(ifstream&); // файловое чтение и запись матрицы
dim write(ofstream&); // в ее внутреннем, двоичном представлении.
friend VARTYPE operator %(const Matrix<VARTYPE>&,const Matrix<VARTYPE>&);
//Функция ошибок
void ERROR_MATRIX(dim) const;
};
// Реализация класса матриц
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE>::Matrix(dim M, dim N)
{
m=M;
n=N;
matr=new VARTYPE[m*n];
if(!matr) ERROR_MATRIX(1);
setmem(matr,sizeof(VARTYPE)*m*n,0);
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE>::Matrix(const Matrix<VARTYPE> &M_Obj) //Конструктор копирования
{
m=M_Obj.m;
n=M_Obj.n;
matr=new VARTYPE[m*n];
if(!matr) ERROR_MATRIX(1);
movmem(M_Obj.matr, matr, sizeof(VARTYPE)*m*n);
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE>& Matrix<VARTYPE>::operator=(const Matrix<VARTYPE> &M_Obj)
{
m=M_Obj.m;
n=M_Obj.n;
matr=new VARTYPE[m*n];
if(!matr) ERROR_MATRIX(1);
movmem(M_Obj.matr,matr,sizeof(VARTYPE)*m*n);
return *this;
}
//Диагональ?
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE>& Matrix<VARTYPE>::operator=(const VARTYPE &f)
{
for(int i=0,j;i<m;i++) for(j=0;j<n;j++)
if(i==j) (*this)(i,j)=f;
else (*this)(i,j)=0;
return *this;
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE> Matrix<VARTYPE>::operator^(int q) // Степень
{
if (q>0)
{
for(Matrix M=*this; q>1; q--)
M=M*(*this);
return M;
}
if (q!=-1) ERROR_MATRIX(3);
// вычисление обратной метoдом преобразований Гаусса
if (n!=m) ERROR_MATRIX(4);
Matrix M(m,2*n);
M.insert(*this);
for(int i=0;i<M.m;i++)
M(i,i+M.m)=1;
for(i=0;i<M.m;i++)
M.Gauss(i,i);
return M.extract(M.m,M.m,0,M.m);
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE> Matrix<VARTYPE>::operator!() // Транспозиция
{ Matrix<VARTYPE> A(n,m);
for(int i=0, j; i<m; i++)
for(j=0; j<n; j++)
A(j,i)=(*this)(i,j);
return A;
}
template <class VARTYPE>
VARTYPE Matrix<VARTYPE>::determ() // рекурсивно находит определитель матрицы
{
if (n!=m) ERROR_MATRIX(4);
if (n==1)
return (*this)(0,0);
for(int i=0; i<m; i++)
if ((*this)(i,0))
{
static Matrix<VARTYPE> M;
M <<= *this;
VARTYPE d=M(i,0)*(i%2?-1:1);
return d*M.Gauss(i,0).minor(i,0).determ();
}
return 0.0;
}
template <class VARTYPE>
VARTYPE Matrix<VARTYPE>::vmodul() // Модуль вектора
{
VARTYPE d=0;
if (n!=1) ERROR_MATRIX(9);
static Matrix<VARTYPE> M;
M <<= *this;
for(int i=0; i<m; i++)
d=d+M(i,0)*M(i,0);
return sqrt(d);
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE>& Matrix<VARTYPE>::Gauss(dim M, dim N)
{
Matrix<VARTYPE>& A=*this;
if (!A(M,N)) ERROR_MATRIX(5);
for(int i=0,j;i<m;i++)
for(j=0;j<n;j++)
if (i!=M && j!=N)
A(i,j)-=A(M,j)*A(i,N)/A(M,N);
for(j=0;j<n;j++)
if (j!=N)
A(M,j)/=A(M,N);
for(i=0;i<m;i++)
A(i,N)=0;
A(M,N)=1;
return *this;
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE> Matrix<VARTYPE>::minor(dim M, dim N) // возвращ. матрицу без
{ // строки y и столбца x
Matrix<VARTYPE> A(m-1,n-1);
for(int i=0,in=0,j,jn;i<m;i++)
if (i!=M)
{
for(j=0,jn=0;j<n;j++)
if (j!=N)
A(in,jn++)=(*this)(i,j);
in++;
}
return A;
}
template <class VARTYPE> // вставка
Matrix<VARTYPE>& Matrix<VARTYPE>::insert(const Matrix<VARTYPE> &A, dim M, dim N)
{
if (M+A.m>m || N+A.n>n) ERROR_MATRIX(6);
for(int i=0, j; i<A.m; i++)
for(j=0; j<A.n; j++)
(*this)(i+M,j+N)=A(i,j);
return *this;
}
template <class VARTYPE> // извлечение
Matrix<VARTYPE> Matrix<VARTYPE>::extract(dim LM, dim LN, dim M, dim N)
{
if (M+LM>m || N+LN>n) ERROR_MATRIX(7);
Matrix<VARTYPE> A(LM,LN);
for(int i=0, j; i<LM; i++)
for(j=0; j<LN; j++)
A(i,j)=(*this)(i+M,j+N);
return A;
}
template <class VARTYPE>
VARTYPE& Matrix<VARTYPE>::operator() (dim M, dim N) const
{ return *(matr+n*M+N); }
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE> operator+(const Matrix<VARTYPE> &A, const Matrix<VARTYPE>&B)
{
Matrix<VARTYPE> C=A;
for(int i=0,j; i<A.m; i++)
for(j=0; j<A.n; j++)
C(i,j)+=B(i,j);
return C;
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE> operator-(const Matrix<VARTYPE> &A, const Matrix<VARTYPE> &B)
{
Matrix<VARTYPE> C=A;
for(int i=0, j; i<A.m; i++)
for(j=0;j<A.n;j++)
C(i,j)-=B(i,j);
return C;
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE> operator*(const Matrix<VARTYPE> &A,const Matrix<VARTYPE> &B)
{
Matrix<VARTYPE> C(A.m,B.n);
if (A.n!=B.m)
{
if(A.m==3 && A.n==1 && B.m==3 && B.n==1)
{
C(0)=A(1)*B(2)-A(2)*B(1);
C(1)=A(2)*B(0)-A(0)*B(2);
C(2)=A(0)*B(1)-A(1)*B(0);
}
else
A.ERROR_MATRIX(2);
}
else
{
for(int i=0,j,k;i<C.m;i++)
for(j=0;j<C.n;j++)
for(k=0;k<A.n;k++)
C(i,j)+=A(i,k)*B(k,j);
}
return C;
}
template <class VARTYPE>//умножение числа на матрицу
Matrix<VARTYPE> operator*(const double &f,const Matrix<VARTYPE> &A)
{
Matrix<VARTYPE> B=A;
for(int i=0,j;i<A.m;i++)
for(j=0;j<A.n;j++)
B(i,j)*=f;
return B;
}
template <class VARTYPE>// умножение матрицы на число
Matrix<VARTYPE> operator*(const Matrix<VARTYPE> &A, const double &f)
{
Matrix<VARTYPE> B=A;
for(int i=0,j;i<A.m;i++)
for(j=0;j<A.n;j++)
B(i,j)*=f;
return B;
}
template <class VARTYPE>
Matrix<VARTYPE>& Matrix<VARTYPE>::newsize(dim M, dim N)
{ delete [] matr;
m=M;
n=N;
if (N && M) { matr=new VARTYPE[m*n];
if (!matr) ERROR_MATRIX(1);
setmem(matr,sizeof(VARTYPE)*m*n,0); }
else { m=n=0; matr=(VARTYPE*)0; }
return *this;
}
template <class VARTYPE>
ostream& operator<<(ostream &out,Matrix<VARTYPE> &A)
{ for(int i=0,j;i<A.size_row();i++)
{ for(j=0;j<A.size_col();j++)
out << A(i,j)<< " ";
out<<endl;
}
return out;
}
template <class VARTYPE>
int operator>>(istream &inp,Matrix<VARTYPE> &A)
{ for(int i=0,j;i<A.size_row();i++)
for(j=0;j<A.size_col();j++) if( !(inp>>A(i,j)) ) return 1;
return 0;
}
template <class VARTYPE>
void Matrix<VARTYPE>::swap_line(dim L1, dim L2)
{
if (L1==L2)
return;
double b;
for(int j=0;j<n;j++)
{
b=(*this)(L1,j);
(*this)(L1,j)=(*this)(L2,j);
(*this)(L2,j)=b;
}
}
template <class VARTYPE>
void Matrix<VARTYPE>::swap_column(dim C1, dim C2)
{
if (C1==C2)
return;
double b;
for(int i=0;i<m;i++)
{
b=(*this)(i,C1);
(*this)(i,C1)=(*this)(i,C2);
(*this)(i,C2)=b;
}
}
template <class VARTYPE>
dim Matrix<VARTYPE>::read(ifstream &finp)
{ (finp.get(m)).get(n); delete []matr; matr=new VARTYPE[m*n];
if(!matr) ERROR_MATRIX(1);
setmem(matr,sizeof(VARTYPE)*m*n,0);
finp.read((char *)matr,sizeof(VARTYPE)*m*n); return finp.fail();
}
template <class VARTYPE>
dim Matrix<VARTYPE>::write(ofstream &fout)
{ (fout.put(m)).put(n);
(fout.write((char *)matr,sizeof(VARTYPE)*m*n))<<flush; return fout.fail();
}
template <class VARTYPE>
VARTYPE operator%(const Matrix<VARTYPE> &A, const Matrix<VARTYPE>&B)
{
if(A.n!=1 || B.n!=1) A.ERROR_MATRIX(9);
if(A.m!=B.m) A.ERROR_MATRIX(0);
VARTYPE scalarmul = 0;
for(int i=0; i<A.m; i++)
scalarmul = scalarmul+A(i)*B(i);
return scalarmul;
}
template <class VARTYPE>
void Matrix<VARTYPE>::ERROR_MATRIX(dim E) const
{ static char *message[] = {
"Матрицы должны иметь одинаковую размерность", //0
"Не выделена память!", //1
"Матрицы не согласованы для умножения", //2
"Степень должна быть больше нуля или -1", //3
"Матрица должна быть квадратной", //4
"Нулевой ведущий элемент в преобразовании Гаусса", //5
"Вставка невозможна из-за перекрытия базовой матрицы", //6
"Извлекаемая матрица выходит за границы базовой", //7
"Выход за границы. Попытка доступа к несущ. элементу", //8
"Это не вектор!"}; //9
cerr<<"ERROR: "<< message[E] << endl; exit(1);
}
Демонстративно - тестирующая программа:
#include <conio.h>
#include <iostream.h>
#include <fstream.h>
#include "tmatr.cpp"
int main()
{
clrscr();
Matrix<double> A(3,3), B(3,3), C(3,3);
Matrix<double> V(3),X(3),H(3),U(3);
double d;
A(0,0)=1.1; A(0,1)=2.2; A(0,2)=3.3;
A(1,0)=2.4; A(1,1)=1.1; A(1,2)=4.4;
A(2,0)=1.3; A(2,1)=2.1; A(2,2)=4.1;
B(0,0)=2; B(0,1)=7; B(0,2)=2;
B(1,0)=4; B(1,1)=8; B(1,2)=1;
B(2,0)=6; B(2,1)=4; B(2,2)=1;
V(0)=2.1; V(1)=3.31; V(2)=1.4;
H(0)=1.1; H(1)=2.1; H(2)=3.1;
//******************************
C=A+B;
cout<<"A:\n"<<A<<endl;
cout<<"B:\n"<<B<<endl;
cout<<"C=A+B:\n"<<C<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//******************************
C=A-B;
cout<<"A:\n"<<A<<endl;
cout<<"B:\n"<<B<<endl;
cout<<"C=A-B:\n"<<C<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//******************************
//******************************
X=V+H;
cout<<"V:\n"<<V<<endl;
cout<<"H:\n"<<H<<endl;
cout<<"X=V+H:\n"<<X<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//******************************
X=V-H;
cout<<"V:\n"<<V<<endl;
cout<<"H:\n"<<H<<endl;
cout<<"X=V-H:\n"<<X<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
C=A*V;
cout<<"A:\n"<<A<<endl;
cout<<"V:\n"<<V<<endl;
cout<<"C=A*V:\n"<<C<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//******************************
Matrix<int> D(3,3), E(3,3);
D(0,0)=1; D(0,1)=2; D(0,2)=3;
D(1,0)=2; D(1,1)=5; D(1,2)=6;
D(2,0)=7; D(2,1)=3; D(2,2)=9;
ofstream fout("test.mtr");
if(!fout)
{
cout<<"file not open\n";
return 1;
}
D.write(fout);
fout.close();
ifstream fin("test.mtr");
if(!fin)
{
cout<<"file not open\n";
return 1;
}
E.read(fin); //é ñó«¿t¡«¼ ó¿ñÑ
cout<<"D:\n";
cout<<D;
cout<<"E:\n";
cout<<E;
fin.close();
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//************************************
C=A^-1;
cout<<"A:\n"<<A<<endl;
cout<<"C=A^-1:\n"<<C<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//****************************
// A*X=V X=(A^-1)*V
X=(A^-1)*V;
cout<<"A^-1:\n"<<(A^-1)<<endl;
cout<<"V:\n"<<V<<endl;
cout<<"X:\n"<<X<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//************************************
d=A.determ();
cout<<"determinant of A = "<<d<< endl;
d=V.vmodul();
cout<<"modul of V = "<<d<< endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//************************************
V(0)=4; V(1)=3; V(2)=2;
U(0)=1; U(1)=2; U(2)=3;
d=V%U;
cout<<"scalar product V*U= "<< d<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//************************************
C=!A;
cout<<"A:\n"<<A<<endl;
cout<<"C=!A:\n"<<C<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
C=5*A;
B=A*2;
cout<<"A:\n"<<A<<endl;
cout<<"C=5*A:\n"<<C<<endl;
cout<<"B=A*2:\n"<<B<<endl;
cout<<"Press any key...\n";
getch();
clrscr();
//************************************
//************************************
return 0;
}
|
|
Работа с матрицами 
Загрузка ...
Дата 24.4.2006, 00:15 (
