矩阵乘法计算实验报告

C++课程设计实验报告

姓名：陈钱学号：913116120316 班级：材科三班

题目：矩阵乘法计算难易级别：A级

实验报告成绩

指导教师

时间：年月日

1 程序功能介绍

编写实现矩阵乘法计算的程序。

2 程序设计要求

（1）设计一个矩阵类，将相应的函数和数据封装在类中，简化程序。

（2）修改程序结构，使程序可以反复执行，直至按键选择退出为止。

（3）本程序用数组表示5*5矩阵，将其改为根据输入矩阵的大小动态分配空间[M][N]来放置数据，其中M,N为用户可输入的任意整数。

（4）增加类的构造函数和成员函数，使得矩阵数据既可以用在对象初始化是赋值，也可以通过键盘赋值，还可以通过读数据文件输入。

（5）用模板的形式改写矩阵数据类型，使得矩阵中的数据既可以是整型数据，也可以是浮点型数据，执行程序是，分别定义一个整型矩阵和一个浮点型矩阵进行乘法验证。

（6）完成矩阵的乘法运算，在运算之前判断着两个矩阵是否满足运算条件，如果不满足，给出提示信息。

3 程序设计思想

1）类的结构

该矩阵类的定义是将相关的数据和操作封装起来，用于实现乘法运算的矩阵要有两个矩阵类参与，结果放在另一个矩阵类的对象中，建议重载运算符*，并把这个重载函数定义为类的友元函数。参考的类的机构如下：

#include<iostream.h>

#include<fstream.h>

#include<iomanip.h>

#include<stdlib.h>

template<class T>

class CMatrix

{

T * * Mat; //矩阵的头指针

int nRow; //矩阵的行数

int nCol; //矩阵的列数

public:

CMatrix(); //缺省的构造函数

CMatrix(T * * mat,int row,int col); //构造函数

CMatrix(int row,int col); //构造函数

CMatrix(int row,int col,int k); //构造函数,从键盘输入矩阵

void Show(); //输出

void InputFromFile(); //从文件输入矩阵

friend CMatrix<T>operator *(CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2); //重载乘法

};

4 实际运行程序如下：

#include<iostream.h>

#include<fstream.h>

#include<iomanip.h>

#include<stdlib.h>

template<class T>

class CMatrix

{

T * * Mat; //矩阵的头指针

int nRow; //矩阵的行数

int nCol; //矩阵的列数

public:

CMatrix(); //缺省的构造函数

CMatrix(T * * mat,int row,int col); //构造函数

CMatrix(int row,int col); //构造函数

CMatrix(int row,int col,int k); //构造函数,从键盘输入矩阵

void Show(); //输出

void InputFromFile(); //从文件输入矩阵

friend CMatrix<T>operator *(CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2); //重载乘法

};

template<class T>

CMatrix<T>::CMatrix() //缺省的构造函数

{

nRow=100,nCol=100;

Mat=new T*[100];

for(int i=0;i<100;i++)

{

Mat[i]=new T[100];

}

template<class T>

CMatrix<T>::CMatrix(int row,int col) //两个参数的构造函数

{

int i,j;

nRow=row,nCol=col;

Mat=new T*[nRow];

for(i=0;i<nRow;i++)

{

Mat[i]=new T[nCol];

}

cout<<"请输入数据: \n";

for(i=0;i<nRow;i++)

for(j=0;j<nCol;j++)

{

cout<<"第["<<i+1<<"]["<<j+1<<"]个数据:";

cin>>Mat[i][j];

}

template<class T>

CMatrix<T>::CMatrix(int row,int col,int k) //三个参数的构造函数

{

nRow=row,nCol=col;

Mat=new T*[nRow];

for(int i=0;i<nRow;i++)

{

Mat[i]=new T[nCol];

}

template<class T>

void CMatrix<T>::Show() //矩阵输出函数

{

int i,j;

for(i=0;i<nRow;i++)

{

cout<<endl;

for(j=0;j<nCol;j++)

cout<<Mat[i][j]<<setw(6);

}

cout<<endl;

}

template<class T>

void CMatrix<T>::InputFromFile() //矩阵文件输入函数

{

ifstream infile;

infile.open("daijp.txt",ios::nocreate);

if(!infile)

{

cout<<"输入文件不存在，请先建立输入文件\n";

exit(0);

}

for(int i=0;i<nRow;i++)

for(int j=0;j<nCol;j++)

{

infile>>Mat[i][j];

}

infile.close();

}

template<class T>

CMatrix<T>operator* (CMatrix<T> &mat1,CMatrix<T> &mat2) //矩阵乘法运算符重载

{

CMatrix<T>mat3(mat1.nRow,mat2.nCol,0);

for(int i=0;i<mat1.nRow;i++)

for(int j=0;j<mat2.nCol;j++)

{

mat3.Mat[i][j]=0;

for(int k=0;k<mat1.nCol;k++)

mat3.Mat[i][j]+=mat1.Mat[i][k]*mat2.Mat[k][j];

}

return mat3;

}

template<class T>

void choose1(T) //数据输入类型选择函数模板，其中T为伪参数，用于函数模板实列化

{

cout<<"<1>初始化赋值"<<endl<<"<2>键盘输入"<<endl<<"<3>文件输入"<<endl;

int srfs;

cout<<"请选择输入方式: \n";

cin>>srfs;

switch(srfs) //用于选择不同的输入方式

{

case 1:

{

CMatrix<T>mata,matb,matc;

}break;

case 2:

{

int a,b,c,d;

cout<<"输入第一个矩阵的行数和列数: "<<endl;

cin>>a>>b;

CMatrix<T>mata(a,b);

cout<<"输入第二个矩阵的行数和列数: "<<endl;

cin>>c>>d;

if(b!=c)

{

cout<<"错误，两个矩阵不能相乘!\n";

break;

}

CMatrix<T>matb(c,d);

CMatrix<T>matc(a,d,0);

mata.Show();

matb.Show();

matc=mata*matb;

cout<<"两矩阵相乘结果为: \n";

matc.Show();

}break;

case 3:

{

int a,b,c,d;

cout<<"输入第一个矩阵的行数和列数: "<<endl;

cin>>a>>b;

CMatrix<T>mata(a,b,0);

cout<<"输入第二个矩阵的行数和列数: "<<endl;

cin>>c>>d;

if(b!=c)

{

cout<<"错误，两个矩阵不能相乘!\n";

break;

}

CMatrix<T>matb(c,d,0);

CMatrix<T>matc(a,d,0);

mata.InputFromFile();

matb.InputFromFile();

mata.Show();

matb.Show();

matc=mata*matb;

cout<<"两矩阵相乘结果为: \n";

matc.Show();

}break;

default:cout<<"输入选择错误!"<<endl;

}

void choose() //数据类型选择函数

{

cout<<"时间：20##年3月22号"<<endl<<"姓名:陈钱 "<<setw(32)<<"学号:913116120316"<<setw(32)<<"班级:材科三班"<<endl;

cout<<endl<<"<1> 整型!"<<endl<<"<2> 浮点型!"<<endl<<"<3> 双精度型!"<<endl;

cout<<"选择数据类型: \n";

int sjlx;

cin>>sjlx;

switch(sjlx)

{

case 1:

{

choose1(1);

}break;

case 2:

{

choose1(0.0);

}break;

case 3:

{

choose1(1e-10);

}break;

default:cout<<"输入选择错误!"<<endl;

}

cout<<endl;

}

void main() //主函数部分

{

loop:

cout<<"*******************************\n";

cout<<"\n\n\n********************** 欢迎使用!********************\n";

cout<<" ***********\n";

cout<<"*******************************\n\n";

choose();

loop1:

cout<<"是否继续执行?"<<endl<<"1.继续!"<<endl<<"2.退出!"<<endl;

int a;

cin>>a;

switch(a)

{

case 1:goto loop;

break;

case 2:

{

cout<<"谢谢使用!"<<endl;

cout<<"按任意键退出!"<<endl;

cin.get();

cin.get(); //去除缓冲区的回车符

exit(1);

}

default:cout<<"输入选择错误!"<<endl;

goto loop1;

}

5 运行结果如下：

************

****************

******************** 欢迎使用!********************

时间：20##年3月22号

姓名:陈钱学号:913116120316 班级:材科三班

<1> 整型!

<2> 浮点型!

<3> 双精度型!

选择数据类型:

<1>初始化赋值

<2>键盘输入

<3>文件输入

请选择输入方式:

输入第一个矩阵的行数和列数:

3 3

请输入数据:

第[1][1]个数据:1

第[1][2]个数据:2

第[1][3]个数据:3

第[2][1]个数据:4

第[2][2]个数据:5

第[2][3]个数据:6

第[3][1]个数据:7

第[3][2]个数据:8

第[3][3]个数据:9

输入第二个矩阵的行数和列数:

3 3

请输入数据:

第[1][1]个数据:9

第[1][2]个数据:8

第[1][3]个数据:7

第[2][1]个数据:6

第[2][2]个数据:5

第[2][3]个数据:4

第[3][1]个数据:3

第[3][2]个数据:2

第[3][3]个数据:1

1 2 3

4 5 6

7 8 9

9 8 7

6 5 4

3 2 1

两矩阵相乘结果为:

30 24 18

84 69 54

138 114 90

是否继续执行?

1.继续!

2.退出!

*******************************

********************** 欢迎使用!********************

***********

*******************************

时间：20##年3月22号

姓名:陈钱学号:913116120316 班级:材科三班

<1> 整型!

<2> 浮点型!

<3> 双精度型!

选择数据类型:

<1>初始化赋值

<2>键盘输入

<3>文件输入

请选择输入方式:

输入第一个矩阵的行数和列数:

请输入数据:

第[1][1]个数据:11

第[1][2]个数据:12

第[1][3]个数据:13

第[2][1]个数据:14

第[2][2]个数据:15

第[2][3]个数据:16

第[3][1]个数据:14

第[3][2]个数据:1

第[3][3]个数据:7

输入第二个矩阵的行数和列数:

3 3

请输入数据:

第[1][1]个数据:1

第[1][2]个数据:51

第[1][3]个数据:6

第[2][1]个数据:14

第[2][2]个数据:12

第[2][3]个数据:13

第[3][1]个数据:14

第[3][2]个数据:185

第[3][3]个数据:18

11 12 13

14 15 16

14 1 7

1 51 6

14 12 13

14 185 18

两矩阵相乘结果为:

361 3110 456

448 3854 567

126 2021 223

是否继续执行?

1.继续!

2.退出!

谢谢使用!

按任意键退出!

6 思考与总结

1）本程序只能进行简单的矩阵乘法，不能做更加复杂的混合运算。

2）当矩阵的行列数超出一定的范围后，不知该如何处理。

3）没有异常处理机制。

7心得与体会

1） 由于上学期的C++课程学的不是很好，在设计程序的时候参考已有程序比较多，所以，还是要自己有真才实学才行。

2） 设计本程序耗时巨大，需要很大的毅力才能完成，贵在坚持。

3） 通过编写这次程序，对C++有了一点理解，对矩阵知识也有所了解。

4）版权很重要！

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