c_shuzhi.rar_vc 程序设计

#include <stdio.h> #include <math.h> #include <string.h> #include <fstream.h> // 本程序实现matrix类 // 对matrix类的定义 #include "matrix.h" matrix::matrix(buffer * b): // 缺省构造函数，产生0行0列空矩阵 rownum(0),colnum(0),istrans(0),isneg(0),issym(0) { if(b){ // 如用户给出b，则使用b作为数据缓存 buf=b; buf->alloc(0); } else // 否则，产生一个新的缓存，类别是当前缺省的缓存类 buf = getnewbuffer(0); } matrix::matrix(size_t n, buffer * b): // 产生n阶单位方阵 rownum(n),colnum(1),istrans(0),isneg(0),issym(0) { if(b){ // 如用户给出b，则使用b作为数据缓存 buf=b; buf->alloc(n); } else // 否则，产生一个新的缓存，类别是当前缺省的缓存类 buf = getnewbuffer(n); } matrix unit(size_t n) // 产生n阶单位矩阵 { if(n==0) throw TMESSAGE("n must larger than 0\n"); matrix m(n,n); for(size_t i=0; i<n; i++) for(size_t j=0; j<n; j++) if(i==j) m.set(i,j,1.0); else m.set(i,j,0.0); m.issym = 1; return m; } matrix::matrix(size_t r, size_t c, buffer * b): rownum(r),colnum(c),istrans(0),isneg(0),issym(0) { if(b){ // 如用户给出b，则使用b作为数据缓存 buf=b; buf->alloc(r*c); } else // 否则，产生一个新的缓存，类别是当前缺省的缓存类 buf = getnewbuffer(r*c); } matrix::matrix(matrix& m) // 拷贝构造函数 { rownum = m.rownum; // 拷贝行数与列数 colnum = m.colnum; istrans = m.istrans; // 拷贝转置标记 isneg = m.isneg; // 拷贝负值标记 issym = m.issym; // 拷贝对称标记 buf = m.buf; // 设置指向相同缓存的指针 buf->refnum++; // 缓存的引用数增1 } matrix::matrix(const char * filename, buffer * b): // 从数据文件构造矩阵 istrans(0), isneg(0), issym(0) { char label[10]; ifstream in(filename); // 打开文件流 in >> label; // 文件开始必须有matrix关键词 if(strcmp(label, "matrix")!=0) throw TMESSAGE("format error!"); in >> rownum >> colnum; // 读取行数和列数 if(!in.good()) throw TMESSAGE("read file error!"); // 申请或产生缓存 if(b) { buf=b; buf->alloc(rownum*colnum); } else buf = getnewbuffer(rownum*colnum); size_t line; for(size_t i=0; i<rownum; i++) { // 依次按行读取 in >> line; // 读行号 if(line != i+1) throw TMESSAGE("format error!"); in.width(sizeof(label)); in >> label; // 行号后跟冒号 if(label[0] != ':') throw TMESSAGE("format error!"); DOUBLE a; for(size_t j=0; j<colnum; j++) { // 读取一行数据 in >> a; set(i,j,a); } if(!in.good()) throw TMESSAGE("read file error!"); } checksym(); // 检查是否为对称阵 } matrix::matrix(void * data, size_t r, size_t c, buffer * b): rownum(r),colnum(c),istrans(0),isneg(0),issym(0) // 数据构造函数 { if(b){ buf=b; buf->alloc(r*c); } else buf = getnewbuffer(r*c); DOUBLE * d = (DOUBLE *)data; for(size_t i=0; i<r*c; i++) // 这里进行数据拷贝，因此原数据的内存是可以释放的 buf->set(i,d[i]); checksym(); // 检查是否为对称阵 } DOUBLE matrix::operator()(size_t r, size_t c) { if(r>= rownum || c>= colnum) throw TMESSAGE("Out range!"); return value(r,c); } matrix& matrix::operator=(matrix& m) // 赋值重载 { rownum = m.rownum; // 行数和列数的拷贝 colnum = m.colnum; istrans = m.istrans; // 转置标志的拷贝 isneg = m.isneg; // 取负标志的拷贝 issym = m.issym; // 对称标志的拷贝 if(buf == m.buf) // 如果原缓存与m的缓存一样，则返回 return (*this); buf->refnum--; // 原缓存不同，则原缓存的引用数减1 if(!buf->refnum)delete buf; // 减1后的原缓存如果引用数为0，则删除原缓存 buf = m.buf; // 将原缓存指针指向m的缓存 buf->refnum++; // 新缓存的引用数增1 checksym(); // 检查是否为对称阵 return (*this); // 返回自己的引用 } matrix& matrix::operator=(DOUBLE a) // 通过赋值运算符将矩阵所有元素设为a { if(rownum == 0 || colnum == 0) return (*this); for(size_t i=0; i<rownum; i++) for(size_t j=0; j<colnum; j++) set(i,j,a); if(rownum == colnum)issym = 1; return (*this); } matrix matrix::operator-() // 矩阵求负，产生负矩阵 { matrix mm(*this); mm.neg(); return mm; } ostream& operator<<(ostream& o, matrix& m) // 流输出运算符 { // 先输出关键字matrix,然后是行号，制表符，列号，换行 o << "matrix " << m.rownum << '\t' << m.colnum << endl; for(size_t i=0; i<m.rownum; i++) { // 依次输出各行 o<< (i+1) <<':'; // 行号后跟冒号。注意输出的行号是从1开始 // 是内部编程的行号加1 size_t k=8; // 后面输入一行的内容，每次一行数字超过八个时 // 就换一行 for(size_t j=0; j<m.colnum; j++) { o<<'\t'<<m.value(i,j); if(--k==0) { k=8; o<<endl; } } o<<endl; // 每行结束时也换行 } return o; } istream& operator>>(istream& in, matrix& m) // 流输入运算符 { char label[10]; in.width(sizeof(label)); in >> label; // 输入matrix关键字 if(strcmp(label, "matrix")!=0) throw TMESSAGE("format error!\n"); in >> m.rownum >> m.colnum; // 输入行号和列号 if(!in.good()) throw TMESSAGE("read file error!"); m.buf->refnum--; // 原缓存引用数减1 if(!m.buf->refnum) delete m.buf; // 如原缓存引用数为0，则删去原缓存 m.isneg = m.istrans = 0; // 转置和取负标志清零 m.buf = getnewbuffer(m.rownum*m.colnum); // 按缺省子类产生新缓存 size_t line; // 按矩阵行输入 for(size_t i=0; i<m.rownum; i++) { in >> line; // 先输入行号 if(line != i+1) throw TMESSAGE("format error!\n"); in.width(sizeof(label)); // 行号后应跟冒号 in >> label; if(label[0] != ':') throw TMESSAGE("format error!\n"); DOUBLE a; // 随后是本行的各个数值 for(size_t j=0; j<m.colnum; j++) { in >> a; m.set(i,j,a); } if(!in.good()) throw TMESSAGE("read file error!"); } m.checksym(); // 检查是否为对称阵 return in; } matrix& matrix::operator*=(DOUBLE a) // 矩阵数乘常数a，结果放在原矩阵 { for(size_t i=0; i<rownum; i++) for(size_t j=0; j<colnum; j++) set(i,j,a*value(i,j)); return (*this); } matrix matrix::operator*(DOUBLE a) // 矩阵数乘常数a，原矩阵内容不变，返回一新矩阵 { matrix m(rownum, colnum); for(size_t i=0; i<rownum; i++) for(size_t j=0; j<colnum; j++) m.set(i,j,a*value(i,j)); return m; } matrix matrix::operator+(matrix& m) // 矩阵相加，产生一新的矩阵并返回它 { if(rownum != m.rownum || colnum != m.colnum) // 对应行列必须相同 throw TMESSAGE("can not do add of matrix\n"); matrix mm(rownum, colnum); // 产生一同自己同形的矩阵 DOUBLE a; for(size_t i=0; i<rownum; i++) // 求和 for(size_t j=0; j<colnum; j++) { a = value(i,j)+m.value(i,j); mm.set(i,j,a); } mm.checksym(); // 检查是否为对称阵 return mm; } matrix& matrix::operator+=(matrix &m) // 矩阵求和，自己内容改变为和 { DOUBLE a; for(size_t i=0; i<rownum; i++) for(size_t j=0; j<colnum; j++) { a = value(i,j)+m.value(i,j); set(i,j,a); } checksym(); // 检查是否为对称阵 return (*this); } matrix matrix::operator+(DOUBLE a) // 矩阵加常数，指每一元素加一固定的常数，产生 // 新矩阵，原矩阵不变 { matrix m(rownum, colnum); for(size_t i=0; i<rownum; i++) for(size_t j=0; j<colnum; j++) m.set(i,j,a+value(i,j)); return m; } matrix& matrix::operator+=(DOUBLE a) // 矩阵自身加常数，自身内容改变 { for(size_t i=0; i<rownum; i++) for(size_t j=0; j<colnum; j++) set(i,j,a+value(i,j)); return (*this); } matrix operator-(DOUBLE a, matrix& m) { // 常数减矩阵，产生新的矩阵 return (-m)+a; }; matrix matrix::operator-(matrix& m) // 矩阵相减，产生新的矩阵 { matrix mm(*this); // 产生一同自己同形的矩阵 mm += (-m); // 加上相应的负矩阵 return mm; } matrix& matrix::operator-=(matrix& m) // 矩阵相减，结果修改原矩阵 { (*this) += (-m); return (*this); } matrix matrix::operator*(matrix& m) // 矩阵相乘，原矩阵内容不变，产生一新矩阵 { if(colnum != m.rownum) // 必须满足相乘条件 throw TMESSAGE("can not multiply!"); matrix mm(rownum,m.colnum); // 计算并产生一合要求的矩阵放乘积 DOUBLE a; for(size_t i=0; i<rownum; i++) // 计算乘积 for(size_t j=0; j<m.colnum; j++){ a = 0.0; for(size_t k=0; k<colnum; k++) a += value(i,k)*m.value(k,j); mm.set(i,j,a); } mm.checksym(); // 检查是否为对称阵 return mm; // 返回