数据结构--稀疏矩阵课程设计.doc

个人收集整理 勿做商业用途安徽理工大学数据结构课程设计说明书题目： 稀疏矩阵的运算 院 系： 计算机科学与工程学院 专业班级： 计算机10*班 学 号： 201030* 学生姓名: * 指导教师： 2011年 12 月 28 日安徽理工大学课程设计（论文)任务书 计算机科学与工程 学院 学 号201030学生姓名*专业（班级）计10设计题目 稀疏矩阵的运算设计技术参数系统平台:Windows XP开发工具:Microsoft Visual C+ 6.0设计要求(1) 存储结构选择三元组存储方式；(2) 实现一个稀疏矩阵的转置运算；(3) 实现两个稀疏矩阵的加法运算；(4) 实现两个稀疏矩阵的减法运算;(5) 实现两个稀疏矩阵的乘法运算。工作量课程设计报告要求不少于3000字。源程序要求不少于300行工作计划11月9日-11月22日 查找相关资料11月23日11月26日 DOS菜单界面设计11月27日12月5日 设计算法12月6日-12月20日 编写代码12月21日12月28日 撰写实验报告参考资料1秦锋。数据结构（C语言版)。北京：清华大学出版社，20112温秀梅,丁学均。Visual C+面向对象程序设计。北京：清华大学出版社，20093何钦铭，颜晖。C语言程序设计.北京:高等教育出版社，2008指导教师签字教研室主任签字 2011年 11 月 8 日 学生姓名： * 学号： 201030* 专业班级： 计10* 课程设计题目： 稀疏矩阵的运算 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日安徽理工大学课程设计(论文）成绩评定表目录1 问题描述12 需求分析13 总体设计23。1 Matrix结构的定义23.2 系统流程图34 详细设计44。1 “菜单界面44.2 建立矩阵44。3 显示矩阵64.4 矩阵的转置74。5 矩阵的加法运算84。6 矩阵的减法运算94.7 矩阵的乘法运算95 程序运行115.1 输入矩阵115。2 矩阵转置115。3 矩阵加法125.4 矩阵减法125。5 矩阵乘法125.6 退出及错误提示136 总结13参考文献141 问题描述(1) 题目内容：设计稀疏矩阵运算系统实现两个稀疏矩阵的加法、减法、乘法以及转置操作.(2) 基本要求： 存储结构选择三元组存储方式； 实现一个稀疏矩阵的转置运算； 实现两个稀疏矩阵的加法运算; 实现两个稀疏矩阵的减法运算； 实现两个稀疏矩阵的乘法运算。(3) 设计目的：通过本次课程设计，了解稀疏矩阵的一些基本运算操作,并通过 相关的程序代码实现。2 需求分析 经过本次的课程设计,我认为稀疏矩阵运算系统主要实现的功能如下：(1) 建立矩阵：只有先建立了矩阵,才能够对矩阵进行运算操作，包括建立矩阵A和矩阵B;(2) 转置运算操作：对矩阵A或者矩阵B进行转置运算，输出相应的转置矩阵；(3) 四则运算操作：该步骤由两个矩阵同时参与，对其进行加法运算（A+B）、减法运算（AB)以及乘法运算（A*B和BA）；(4) 退出：当做完矩阵的运算操作之后,就可以点击它退出该界面。在这次设计中用到了一些变量和函数，例如：void Display(Matrix M）；int Max(int i，int j）；Matrix Zero（Matrix M)等，下面会做进一步详细的介绍。3 总体设计3。1 Matrix结构的定义struct Matrixint H;/矩阵的行数int L；/矩阵的列数int fly；/矩阵中的非零元个数int zhiMaxsizeMaxsize;/非零元值所在行所在列; 操作集合：(1) Matrix Enter（Matrix M）;/建立矩阵M(2) void Display（Matrix M);/显示矩阵M(3) void Transpose（Matrix M)；/M矩阵的转置(4) void Add（Matrix M,Matrix N）；/求和运算 A+B(5) void Sub（Matrix M,Matrix N）；/求差运算 AB(5) void Multi(Matrix M，Matrix N）；/求积运算 A*B(6) int Max(int i，int j）;/求最大值(7) Matrix Zero(Matrix M);/矩阵所有元素赋值为03。2 系统流程图 该运算系统的系统流程图如图1所示: 稀疏矩阵运算系统输入矩阵A输入矩阵B矩阵A的转置A + B矩阵B的转置ABA * BB *A退 出图1 系统流程图4 详细设计4。1 “菜单”界面进入稀疏矩阵运算系统后的“菜单”界面如图2所示.图2 “菜单界面4.2 建立矩阵矩阵在建立之后才能够进行运算操作,建立矩阵A和矩阵B,调用函数Enter(M），首先根据所输入的矩阵M的行数H和列数L,建立HL的矩阵M，并且调用函数Zero（M)将其所有元素均赋值为0；其次再根据所输入矩阵M的非零元个数fly做循环控制变量，按提示输入非零元所在的行h和列l以及非零元的值，如果输入的行h或者列l大于矩阵M的行H或列L，则提示输入错误;最后将非零元的值保存在矩阵M中的相应位置。程序如下：Matrix Enter(Matrix M）/建立矩阵coutM。HM。L；coutM。fly；coutendl;if（M。fly（M。HM。L）)cout非零元个数多于矩阵元素总数，请重新输入!endl;coutM。fly；M=Zero（M）；int h；int l；for（int n=1;n=M.fly;n+）/输入非零元所在的行、列和值cout请输入第nl;if（hM.H|lM。L)/行列输入错误提示cout”行列输入错误,请重新输入：”endl;cout请重新输入第hl；cout请输入该非零元的值:；cinM。zhihl；coutendl；return M；注：该函数中调用的Zero（)函数的功能为将矩阵M根据行数H和列数L把所有的元素赋值为0，代码如下：Matrix Zero（Matrix M)/矩阵所有元素赋值为0for(int i=1;i=M。H；i+）for(int j=1；j=M。L；j+)M。zhiij=0；return M；4。3 显示矩阵 建立好矩阵以后，为了验证所建立的矩阵是否成功，以及在后期运算时矩阵的显示，设计该函数，能更直观的看到输入以及输出的矩阵，代码如下：void Display（Matrix M）/显示矩阵int count=0；cout矩阵为：”endl；for（int i=1；i=M.H；i+）for（int j=1；j=M。L;j+)printf(”-4d,M.zhiij);count+;if(count=M.L)coutendl；count=0;coutendl；4.4 矩阵的转置该函数实现的是矩阵A或矩阵B的转置操作，通过对矩阵的行和列进行调换,利用for(）循环语句实现对矩阵A或矩阵B的转置，其代码如下：void Transpose(Matrix M）/矩阵转置C。H=M。L;C.L=M.H；cout”原来的;Display（M)；for（int i=1；i=M。L；i+）for（int j=1；j=M.H；j+)C.zhiij=M.zhiji;cout”转置后的;Display(C）;4。5 矩阵的加法运算 实现两个矩阵之间的加法运算，即A+B，其代码如下:void Add（Matrix M，Matrix N）/A+Bint n1=Max(M.H,N.H）;int n2=Max（M。L，N.L);C。H=n1；C。L=n2;C=Zero（C）；for（int i=1;i=n1;i+）for（int j=1;j=n2;j+）C.zhiij=M。zhiij+N。zhiij；cout” A+B 的运算结果；Display（C）;4。6 矩阵的减法运算实现两个矩阵之间的减法运算，即AB，其代码如下：void Sub（Matrix M,Matrix N）/A-Bint n1=Max（M.H，N.H)；int n2=Max(M.L,N.L）;C。H=n1;C.L=n2;C=Zero（C)；for(int i=1;i=n1;i+)for(int j=1；j=n2;j+）C。zhiij=M.zhiijN。zhiij；cout AB 的运算结果”;Display（C)；4。7 矩阵的乘法运算实现两个矩阵之间的乘法运算,即A*B,如果矩阵A的列数和矩阵B的行数不相同，则无法进行乘法运算，系统会提示错误，其代码如下:void Multi（Matrix M，Matrix N)/A*Bif（M.L!=N.H)cout矩阵A的列数和矩阵B的行数不相同,无法进行乘法运算！n”;elseif(M。L=N。H）C.H=M.H；C.L=N.L；C=Zero(C）；for（int i=1；i=Maxsize；i+）for(int j=1;j=Maxsize;j+)for（int k=1；k=Maxsize;k+)C.zhiij+=M.zhiik*N.zhikj；cout”运算结果”;Display（C);5 程序运行5。1 输入矩阵 运行该运算系统，进入“菜单”选项以后，输入“1”，选择“输入矩阵A,运算结果如图3所示；输入“2，选择“输入矩阵B”,运算结果如图4所示： 图3 输入矩阵A 图4 输入矩阵B 5。2 矩阵转置 输入矩阵A和矩阵B以后，在“菜单”提示下，输入“3”，进行矩阵A的转置，运算结果如图5所示；输入“4，进行矩阵B的转置，运算结果如图6所示： 图5 矩阵A的转置 图6 矩阵B的转置 5.3 矩阵加法在“菜单提示下,输入“5”,进行两个矩阵的加法运算，即A+B，运算结果如图7所示:图7 矩阵加法5。4 矩阵减法 在“菜单”提示下，输入“6，进行两个矩阵的加法运算，即AB，运算结果如图8所示：图8 矩阵减法5。5 矩阵乘法在“菜单”提示下，输入“7”，进行两个矩阵的第一种乘法运算，即AB，运算结果如图9所示；输入“8”，进行两个矩阵的第二种乘法运算,即B*A，运算结果如图10所示： 图9 矩阵乘法1(AB) 图10 矩阵乘法2（B*A) 5。6 退出及错误提示 算法在运行时还有退出及错误提示功能，在“菜单”提示下，输入“0”则退出系统，如图11所示；若输入08以外的数字,则会出现错误提示，如图12所示：图11 退出 图12 错误提示 6 总结 通过对数据结构这门课的学习，我了解到：“数据结构在计算机科学中是一门综合性的专业基础课。而我们现在所学的数据结构是C语言版的,是建立在C语言基础之上的，若是C语言基础知识不牢固，要想学好数据结构这门课程是有一定的困难的。所以在学习数据结构这门课程的时候，也顺便复习了C语言的相关内容，加深了我对C语言的理解和应用,并且也深深体会到了数据结构这门课程的重要性。在本次课程设计过程中,我体会到自己所学的东西太少了，很多都不知道，也遇到了不少实际问题，使我发现了在学习过程中的不足。这次课程设计，我本来打算做的是MFC可视化的人机友好界面，但是由于在程序设计以及运行时出现了太多目前无法解决的问题，只好退而求其次，应用了DOS界面来完成本次课程设计。在代码设计时，也出现了一些基本的C语言语法错误，如函数的嵌套定义等，在老师和同学的帮助下都一一解决了，这也反映了我C语言基础知识的不扎实，以后应在学习过程中加强这方面的学习。通过本次课程设计，我对数据结构这门课有了进一步的理解.数据结构这门课最主要的内容在于算法思想,而程序编写次之.在编写程序时，如果算法思想是正确的,那么这个程序就已经成功了一多半.算法思想在数据结构中占有重要地位，如果说C语言是数据结构这座程序大厦的根基的话,那么算法思想就是构成大厦的一砖一瓦，再好的根基离了砖瓦也构不成大厦。所以，要想学好数据结构这门课程，平时不只要加强程序的编写,更要多思考算法思想，加强对算法思想的锻炼和理解. 本次课程设计得到了老师和很多同学的帮助,在此一并表示感谢。参考文献1秦锋.数据结构（C语言版）。北京:清华大学出版社，20112温秀梅，丁学均.Visual C+面向对象程序设计.北京:清华大学出版社，20093何钦铭，颜晖。C语言程序设计.北京:高等教育出版社，2008