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矩阵类

自己编写的一个矩阵类,个人感觉从文件中读取矩阵和将矩阵写入文件这两个函数作用大些。
收获:1. 对类的static成员函数的作用有所了解。
           2. 对文件的读写操作熟练了一些。clear,seekg等
           3. 对异常处理的初级应用。
下面把代码贴出来吧

//Matrix.h
//矩阵类定义

#ifndef MATRIX_H
#define MATRIX_H
#include 
<iostream>
#include 
<string>
//using namespace std; 一般头文件中使用完全限定域名字,而不是包含命名空间,防止重复包含头文件时造成的资源浪费

class Matrix 
{
    
//从流中读入矩阵
    friend std::istream& operator >> (std::istream& is, Matrix A);
    
//输出矩阵
    friend std::ostream& operator << (std::ostream& os, const Matrix& A);
    
//将矩阵输出到名为str的文件中
    friend void print_file(const Matrix&A,const char* str);
public:
    
//定义空矩阵
    Matrix() {elems = NULL; row = 0; col = 0;};
    
//定义m*n零矩阵
    Matrix(int m, int n);
    
//定义m*n矩阵,由a初始化
    Matrix(int m, int n, double *a, int size = 0);    
    
//复制构造函数
    Matrix(const Matrix& B);
    
//从文件str中读取矩阵
    Matrix(const char* str);

    
~Matrix() {delete[]elems; row = 0; col = 0;    };
    
    
//重载算数操作符
    Matrix& operator = (Matrix& B);
    Matrix 
operator +(const Matrix&B)const;
    Matrix 
operator -(const Matrix&B)const;
    Matrix 
operator *(const Matrix&B)const;

    
//返回矩阵第i行第j列元素
    double& operator()(int i,int j)const;
    
    
double get_row()const {return row;};
    
double get_col()const {return col;};
    
    
//矩阵转置
    Matrix& trans()const;
    
protected:
private:
    
double* elems;
    
int row, col;
}
;

#endif

  1//Matrix.cpp
  2//函数实现
  3
  4#include "Matrix.h"
  5#include <iostream>
  6#include <fstream>
  7#include <sstream>
  8#include <string>
  9#include <stdexcept>
 10
 11using namespace std;
 12
 13//重载下标操作符,返回A[i,j]
 14double& Matrix::operator()(int i,int j)const
 15{
 16    if(i<0 || i >= row || j < 0 || j >= col)
 17        throw out_of_range("The suffix is out of range");
 18    
 19    return elems[i*col+j];
 20}

 21
 22//从输入流中读入矩阵
 23istream& operator >>(istream& is, Matrix&A)
 24{
 25    for(int i = 0; i != A.get_row(); ++i)
 26        for(int j = 0; j != A.get_col(); ++j)
 27            is >> A(i,j);
 28    return is;
 29}

 30
 31//输出矩阵
 32ostream& operator <<(ostream& os, const Matrix& A)
 33{
 34    for(int i = 0; i != A.get_row(); ++i)
 35    {
 36        for(int j = 0; j != A.get_col(); ++j)
 37            os << A(i,j) << " ";
 38        cout <<endl;
 39    }

 40    cout << "------------------------" <<endl;
 41
 42    return os;
 43    
 44}
;
 45
 46//将矩阵A输出到文件str中
 47void print_file(const Matrix&A,const char* str)
 48{
 49    ofstream outfile("Matrix_out.txt",ios::app);
 50    if(!outfile)
 51        throw domain_error("Cannot open this file.");
 52    
 53    for(int i = 0; i != A.row; ++i)
 54    {
 55        for(int j = 0; j!= A.col; ++j)
 56            outfile << A(i,j);
 57        outfile << endl;
 58    }

 59    outfile << "----------------------"<<endl;            
 60
 61    outfile.clear();
 62    outfile.close();
 63}

 64
 65//构造m*n零矩阵
 66Matrix::Matrix(int m, int n):row(m),col(n)
 67{
 68    if(m <1 || n <1)
 69        throw out_of_range("The row or column number should be larger than 0.");
 70    elems = new double[m*n];
 71    for(int i = 0; i != m*n; ++i)
 72        elems[i] = 0;
 73}

 74
 75//构造m*n矩阵,从数组a中读入数据存储到矩阵中
 76Matrix::Matrix(int m, int n,double* a, int size):row(m),col(n)
 77{
 78    if(m <0 || n<0 || size < m*n)
 79        throw out_of_range("The suffix or size are out of range");
 80
 81    elems = new double[m*n];    
 82    for(int i = 0; i != m*n; ++i)
 83        elems[i] = a[i];
 84
 85}
;
 86
 87//从文件中读入矩阵
 88Matrix::Matrix(const char* str)
 89{
 90    //忘了刚开始的行列初始化,导致错误,寻找了半天。
 91    row = 0;
 92    col = 0;
 93    
 94    ifstream infile(str,ios::in);
 95    if(!infile)
 96    {
 97        throw domain_error("Cannot find this file.");
 98    }

 99
100    char ch = ' ';
101    //计算列数
102    while(infile.get(ch) && ch != '\n')
103    {
104        if(ch == ' ')  ++col;        
105    }

106    ++col;    
107    
108    //计算行数
109    infile.clear(); //在这里这个语句不必要
110    infile.seekg(0,ios::beg);//千万不能忘了重定位到文件头
111    while(infile.get(ch))
112    {
113        if(ch == '\n'++row;
114    }

115    ++row;
116
117    infile.clear();//已经读到文件尾时想重新定位到文件头必须有这条语句
118    infile.seekg(0,ios::beg);
119    
120    elems = new double[row*col];
121    int i = 0;
122    while(i != row*col)
123        infile >> elems[i++];
124
125    infile.clear();
126    infile.close();
127    
128}

129
130//矩阵复制构造函数
131Matrix::Matrix(const Matrix& B):row(B.row),col(B.col)
132{
133    if((row != B.row) || (col != B.col)) 
134        throw invalid_argument("The Matrix should be matched.");
135    
136    elems = new double[row*col];
137    for(int i = 0; i != row*col; ++i)
138        elems[i] = B.elems[i];
139    
140}
;
141
142//重载矩阵赋值操作符    
143Matrix& Matrix::operator = (Matrix& B)
144{
145    
146    if((row != B.row) || (col != B.col)) 
147        throw invalid_argument("The matrix should be matched.");
148    row = B.row;
149    col = B.col;
150    elems = new double[row*col];
151    for(int i = 0; i != row*col; ++i)
152        elems[i] = B.elems[i];
153
154    return *this;
155}
;
156
157//重载矩阵相加操作符
158Matrix Matrix::operator+(const Matrix& B)const
159{
160    if((row != B.row) || (col != B.col)) 
161        throw invalid_argument("The matrix should be matched");    
162
163    Matrix& T = * new Matrix;
164    T.row = row;
165    T.col = col;
166    T.elems = new double[row*col];
167
168    for(int i = 0; i != row*col; ++i)
169        T.elems[i] = elems[i] + B.elems[i];
170    return T;
171
172}
;
173
174//重载矩阵相减操作符
175Matrix Matrix::operator-(const Matrix& B)const
176{
177    if((row != B.row) || (col != B.col)) 
178        throw invalid_argument("The matrix should be matched");    
179
180    Matrix& T = * new Matrix;
181    T.row = row;
182    T.col = col;
183    T.elems = new double[row*col];
184
185    for(int i = 0; i != row*col; ++i)
186        T.elems[i] = elems[i] - B.elems[i];
187    return T;
188
189}
;
190
191//重载矩阵相乘操作符
192Matrix Matrix::operator *(const Matrix& B)const
193{
194    if( col != B.row)
195        throw invalid_argument("The matrix should be matched.");    
196
197    Matrix& T = *new Matrix;
198    T.row = row;
199    T.col = B.col;
200    T.elems = new double[T.row * T.col];
201
202    for(int i = 0; i != T.row; ++i)
203        for(int j = 0; j != T.col; ++j)
204        {
205            T.elems[i * T.col + j] = 0;
206            for(int k = 0; k != col; ++k)
207                T.elems[i * T.col + j] += elems[i * col + k] * B.elems[k*B.col + j];
208        }

209
210    return T;
211}
;
212    
213//转置矩阵
214Matrix& Matrix::trans()const
215{
216    Matrix& T = *new Matrix; //new 返回的是指针,需要解引用
217    T.row = col;
218    T.col = row;
219    T.elems = new double[row*col];
220    for(int i = 0; i != T.row; ++i)
221        for(int j = 0; j != T.col; ++j)
222            T.elems[i*T.col + j] = elems[j*col + i];
223    return T;
224}

 1//Mainfun.cpp
 2//测试编写的矩阵类
 3#include "Matrix.h"
 4#include <iostream>
 5#include <string>
 6#include <fstream>
 7#include <cstdlib> 
 8#include <stdexcept>
 9
10using namespace std;
11
12int main()
13{
14    double d[12= {1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4};
15    double d2[12= {1,2,3,4,1,2,3,4,5,6,7,8};
16    Matrix A(3,4,d,12);
17    Matrix B(3,4,d2,12);
18    Matrix C= B.trans();
19    
20    cout << "A = \n" << A << "B = \n" << B << "C = \n" <<C<<endl;
21    cout << "A + B \n" << A + B << "B*C \n" << B*<<endl;
22
23    //将矩阵输出到文件Matrix_out.txt中
24    print_file(A,"Matrix_out.txt");
25    
26    //从文件"Matrix_in.txt"中读取矩阵
27    Matrix D("Matrix_in.txt");
28        cout << D <<endl;    
29
30    //异常处理的写起来太繁琐了,只示例一个,其他省略了。
31    try
32    {
33        Matrix D(0,3);
34    }

35    catch(out_of_range& err)
36    {
37        cerr << err.what() <<endl;
38    }
    
39
40    system("pause");
41    return 0;
42}

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posted on 2009-04-16 19:49 幸运草 阅读(3559) 评论(4)  编辑 收藏 引用 所属分类: Data Structure

评论

# re: 矩阵类 2011-03-23 17:15 ss

您好 我使用您的从文件中读取矩阵数据,在判断行列数的时候,当矩阵数据形式为科学计数法例如1.341e+002这样形式,判断结果会出错?请问是什么原因呢?谢谢 盼回复  回复  更多评论   

# re: 矩阵类 2011-04-05 21:19 幸运草

@ss
谢谢!
如果只是判断行列数的话,应该没有问题吧。
当然代码也有缺陷,如果空格不小心连续输入了两次,就会多算一列。  回复  更多评论   

# re: 矩阵类 2011-04-17 11:51 ss

@幸运草
没问题 是我不小心弄多了个空格 汗 thankyou  回复  更多评论   


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