稀疏矩阵运算器

《数据结构》课程实验报告

题目：稀疏矩阵运算器

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一、需求分析

（1）问题描述：

稀疏矩阵是指那些多数元素为零的矩阵。利用“稀疏”特点进行存储和计算可以大大节省存储空间，提高计算效率。实现一个能进行稀疏矩阵基本运算的运算器。

（2）基本要求：

以“带行逻辑链接信息”的三元组顺序表表示稀疏矩阵，实现两个矩阵相加、相减和相乘的运算。稀疏矩阵的输入形式采用三元组表示，而运算结果的矩阵则以通常的阵列形式列出。

（3）输入的形式：界面已设计好，智能输入

（4）测试数据

二、概要设计

（1）抽象数据类型数组的定义

ADT Array{

数据对象:ji=0,...,bi-1,i=1,2,...,n;

D={aj1j2...jn|n(>0)称为数组的维数,bi是数组第i维的长度,ji是数组元素的第i维下标,aj1j2...jn (-ElemSet}

数据关系:R={R1,R2,...Rn|

Ri={|

0<=jk<=bk-1,1<=k<=n且k<>i,

0<=ji<=bi-2,aj1...ji...jn,

aj1...ji+1 ...jn(-D,i=2,...n}

基本操作:

InitArray(&A,n,bound1,...,boundn)

若维数和各维长度合法,则构造相应的数组A,并返回OK.

DestroyArray(&A)

操作结果:销毁数组A.

Value(A,&e,index1,...,indexn)

初始条件:A是n维数组,e为元素变量,随后是n个下标值.

操作结果:若各下标不超界,则e赋值为所指定的A的元素值,并返回OK. Assign(&A,e,index1,...,indexn)

初始条件:A是n维数组,e为元素变量,随后是n个下标值.

操作结果:若下标不超界,则将e的值赋给所指定的A的元素,并返回OK. }ADT Array

（2）数组的顺序存储表示和实现

Status InitArray(Array &A,int dim,...);

Status DestroyArray(Array &A);

Status Value(Array A,ElemType &e,...);

Status Assign(Array &A,ElemType e,...);

基本操作的算法描述:

Status InitArray(Array &A,int dim,...){

if(dim<1||dim>MAX_ARRAY_DIM) return ERROR;

A.dim=dim;

A.bounds=(int *)malloc(dim *sizeof(int));

if(!A.bounds) exit(OVERFLOW);

elemtotal=1;

va_start(ap,dim);

for(i=1;i< p="">

A.bounds[i]=va_arg(ap,int);

if(A.bounds[i]<0) return UNDERFLOW;

elemtotal*=A.bounds[i];

}

va_end(ap);

A.base=(ElemType *)malloc(elemtotal*sizeof(ElemType));

if(!A.base) exit(OVERFLOW);

A.constants=(int *)malloc(dim*sizeof(int));

if(!A.constants) exit(OVERFLOW);

A.constants[dim-1]=1;

for(i=dim-2;i>=0;--i)

A.constants[i]=A.bounds[i+1]*A.constants[i+1];

return OK;

}

Status DestoyArray(Array &A){

if(!A.base) return ERROR;

free(A.base); A.base=NULL;

if !(A.bounds) return ERROR;

free(A.bounds); A.bounds=NULL;

if!(A.constatns) return ERROR;

free(A.constants); A.constants=NULL;

return OK;

}

Status Locate(Array A,va_list ap,int &off){

off=0;

for(i=0;i< p="">

ind=va_arg(ap,int);

if(ind<0||ind>=A.bounds[i]) return OVERFLOW;

off+=A.constants[i]*ind;

}

return OK;

}

Status Value(Array A,ElemType &e,...){

va_start(ap,e);

if((result=Locate(A,ap,off))<=0 return result; e=*(A.base+off);

return OK;

}

Status Assign(Array &A,ElemType e,...){

va_start(ap,e);

if((result=Locate(A,ap,off))<=0) return result; *(A.base+off)=e;

return OK;

}

三、详细设计

（1）元素类型、结点类型和指针类型

typedef int ElemType;

typedef struct //三元组表示元素

{

int i,j; //非零元的行下标和列下标

ElemType e; //非零元的值