实现稀疏矩阵(用三元组表示)的转置操作
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2022-07-12 09:53:21
...
代码+注释才是最好懂的~
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#define N 4
#define MaxSize 1005 // 假设非零元个数最大为1005
using namespace std;
typedef int ElemType;
typedef struct { // 储存非零元元素信息
int r; // 所在行
int c; // 所在列
ElemType d; // 元素值
}Triple;
typedef struct {
int rows; // 行数
int cols; // 列数
int nums; // 非零元个数
Triple data[MaxSize];
}TSMatrix;
void trans_way1(TSMatrix a,TSMatrix &b)
{
b.rows = a.cols;
b.cols = a.rows;
b.nums = a.nums;
if(a.nums) { // 如果有非零元,则转置
int q=1;
for(int col=0;col<=a.cols;col++)
for(int i=1;i<=a.nums;i++)
//主要工作在这两个循环中完成,时间复杂度为O(cols*nums)
//当非零元个数nums和rows*cols同数量级时,时间复杂度为O(cols*rows^2)
//而一般矩阵的转置时间复杂度为O(cols*rows)
//所以此种算法仅适用于nums << rows*cols 的情况
if(a.data[i].c == col) {
b.data[q].r = a.data[i].c;
b.data[q].c = a.data[i].r;
b.data[q].d = a.data[i].d;
q++;
}
}
return ;
}
void trans_way2_FastTrans(TSMatrix a,TSMatrix &b)
{
b.rows = a.cols;
b.cols = a.rows;
b.nums = a.nums;
if(a.nums) {
int num[a.cols+1]={0}; // 记录a中每列的非零元个数
for(int i=1;i<=a.nums;i++)
++num[a.data[i].c]; // 统计a中每列的非零元个数
int first[a.cols+1]={0}; // 记录a中每列第一个非零元在b.data中的序号
first[1]=1;
for(int col=2;col<=a.cols;col++)
first[col] = first[col-1] + num[col-1];
// 线性时间复杂度,最坏当nums = cols*rows,与一般矩阵的转置时间复杂度相同
int col,q;
for(int i=1;i<=a.nums;i++) {
col = a.data[i].c;
q = first[col];
b.data[q].c = a.data[i].r;
b.data[q].r = a.data[i].c;
b.data[q].d = a.data[i].d;
++first[col];
}
}
return;
}
int main()
{
ElemType a1[N][N]={{1,0,3,0},{0,1,0,0},{0,0,1,0},{0,0,1,1}};
ElemType b1[N][N]={{3,0,0,0},{0,4,0,0},{0,0,1,0},{0,0,0,2}};
TSMatrix ori1; // original 储存矩阵的初始状态
ori1.nums = 0;
ori1.rows = N;
ori1.cols = N;
for(int i=0;i<N;i++) {
for(int j=0;j<N;j++) {
if(a1[i][j] != 0) {
ori1.nums++; // 从下标1开始
ori1.data[ori1.nums].d = a1[i][j];
ori1.data[ori1.nums].r = i+1; // 从第一行开始 (没有第0行/列)
ori1.data[ori1.nums].c = j+1; // 从第一列开始
}
}
}
TSMatrix ori1_trans;
//方式 1
trans_way1(ori1,ori1_trans);
int Case = 1;
// 检验转置是否成功
cout << "Case " << Case++ << endl;
int cheak[10][10];
memset(cheak,false,sizeof cheak);
for(int i=1;i<=ori1.nums;i++)
cheak[ori1.data[i].r][ori1.data[i].c] = ori1.data[i].d;
for(int i=1;i<=4;i++) {
for(int j=1;j<=4;j++)
cout << cheak[i][j] << " ";
cout << endl;
}
cout << "------" << endl;
memset(cheak,false,sizeof cheak);
for(int i=1;i<=ori1_trans.nums;i++)
cheak[ori1_trans.data[i].r][ori1_trans.data[i].c] = ori1_trans.data[i].d;
for(int i=1;i<=4;i++) {
for(int j=1;j<=4;j++)
cout << cheak[i][j] << " ";
cout << endl;
}
cout << "************" << endl;
//方式 2 快速转置
trans_way2_FastTrans(ori1,ori1_trans);
// 检验转置是否成功
cout << "Case " << Case++ << endl;
memset(cheak,false,sizeof cheak);
for(int i=1;i<=ori1.nums;i++)
cheak[ori1.data[i].r][ori1.data[i].c] = ori1.data[i].d;
for(int i=1;i<=4;i++) {
for(int j=1;j<=4;j++)
cout << cheak[i][j] << " ";
cout << endl;
}
cout << "------" << endl;
memset(cheak,false,sizeof cheak);
for(int i=1;i<=ori1_trans.nums;i++)
cheak[ori1_trans.data[i].r][ori1_trans.data[i].c] = ori1_trans.data[i].d;
for(int i=1;i<=4;i++) {
for(int j=1;j<=4;j++)
cout << cheak[i][j] << " ";
cout << endl;
}
}
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