数据结构11-二维数组与矩阵乘法

代码

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#include <stdlib.h>

#define ROWS 4       // 定义行数为4
#define COLUMNS 5    // 定义列数为5

// 定义动态二维数组结构体
typedef struct TwoDArray{
	int rows;        // 行数
	int columns;     // 列数
	int** elements;  // 元素指针，指向二维数组
} TwoDArray, *TwoDArrayPtr;

// 定义静态二维数组结构体
typedef struct TwoDStaticArray{
	int rows;         // 行数
	int columns;      // 列数
	int elements[ROWS][COLUMNS];  // 定义静态二维数组
} TwoDStaticArray, *TwoDStaticArrayPtr;

// 初始化动态二维数组
TwoDArrayPtr initTwoDArray(int paraRows, int paraColumns){
	int i;
	TwoDArrayPtr resultPtr = (TwoDArrayPtr)malloc(sizeof(struct TwoDArray));  // 分配内存给结构体
	resultPtr->rows = paraRows;        // 初始化行数
	resultPtr->columns = paraColumns;  // 初始化列数
	resultPtr->elements = (int**)malloc(paraRows * sizeof(int*));  // 分配内存给行指针数组
	for (i = 0; i < paraRows; i ++){
		resultPtr->elements[i] = (int*)malloc(paraColumns * sizeof(int));  // 分配内存给每行的列元素
	}
 
	return resultPtr;  // 返回指针
}

// 随机填充二维数组
void randomizeTwoDArray(TwoDArrayPtr paraPtr, int paraLowerBound, int paraUpperBound){
	int i, j;	
	for (i = 0; i < paraPtr->rows; i ++){
		for (j = 0; j < paraPtr->columns; j ++) {
			paraPtr->elements[i][j] = rand() % (paraUpperBound - paraLowerBound) + paraLowerBound;  // 生成随机数填充数组
		}
	}
}

// 打印二维数组
void printTwoDArray(TwoDArrayPtr paraPtr){
	int i, j;	
	for (i = 0; i < paraPtr->rows; i ++){
		for (j = 0; j < paraPtr->columns; j ++) {
			printf("%d, ", paraPtr->elements[i][j]);  // 打印元素
		}
		printf("\r\n");  // 换行
	}
}

// 矩阵乘法
TwoDArrayPtr matrixMultiply(TwoDArrayPtr paraPtr1, TwoDArrayPtr paraPtr2){
	int i, j, k, sum;
	if (paraPtr1->columns != paraPtr2->rows){
		printf("Matrices cannot be multiplied.\r\n");  // 检查矩阵是否可以相乘
		return NULL;
	}
 
	TwoDArrayPtr resultPtr = initTwoDArray(paraPtr1->rows, paraPtr2->columns);  // 初始化结果矩阵
 
	for (i = 0; i < paraPtr1->rows; i ++){
		for (j = 0; j < paraPtr2->columns; j ++) {
			sum = 0;
			for (k = 0; k < paraPtr1->columns; k ++) {
				sum += paraPtr1->elements[i][k] * paraPtr2->elements[k][j];  // 计算乘积并累加
			}
			resultPtr->elements[i][j] = sum;  // 存储结果
			printf("sum = %d, ", sum);  // 打印部分结果
		}
	}
 
	return resultPtr;  // 返回结果矩阵
}

// 测试函数
void twoDArrayTest(){
	TwoDArrayPtr tempPtr1, tempPtr2, tempPtr3;
	tempPtr1 = initTwoDArray(3, 2);  // 初始化第一个矩阵
	randomizeTwoDArray(tempPtr1, 1, 5);  // 随机填充第一个矩阵
	printf("The first matrix:\r\n");
	printTwoDArray(tempPtr1);  // 打印第一个矩阵
 
	tempPtr2 = initTwoDArray(2, 4);  // 初始化第二个矩阵
	randomizeTwoDArray(tempPtr2, 4, 9);  // 随机填充第二个矩阵
	printf("The second matrix:\r\n");
	printTwoDArray(tempPtr2);  // 打印第二个矩阵
 
	tempPtr3 = matrixMultiply(tempPtr1, tempPtr2);  // 矩阵相乘
	printf("The result:\r\n");
	printTwoDArray(tempPtr3);  // 打印结果矩阵
}

// 初始化静态二维数组
TwoDStaticArrayPtr initTwoDStaticArray(){
	int i, j;
	TwoDStaticArrayPtr resultPtr = (TwoDStaticArrayPtr)malloc(sizeof(struct TwoDStaticArray));  // 分配内存给结构体
	resultPtr->rows = ROWS;        // 初始化行数
	resultPtr->columns = COLUMNS;  // 初始化列数
	for (i = 0; i < ROWS; i ++){
		for (j = 0; j < COLUMNS; j ++) {
			resultPtr->elements[i][j] = i * 10 + j;  // 填充元素
			
			printf("(%d, %d): %d; ", i, j, &(resultPtr->elements[i][j]));  // 打印元素及其地址
		}
	}
	
	return resultPtr;  // 返回指针
}

// 主函数
int main(){
	twoDArrayTest();  // 调用测试函数
	TwoDStaticArrayPtr tempPtr = initTwoDStaticArray();  // 初始化静态二维数组
 
	return 1;  // 返回1
}

代码总结

这段代码定义并实现了二维数组的几种操作。主要包括动态和静态二维数组的初始化、随机填充、打印和矩阵乘法运算。以下是详细总结：

结构体定义：
- TwoDArray：用于表示动态二维数组，包括行数、列数和元素指针。
- TwoDStaticArray：用于表示静态二维数组，包括行数、列数和元素数组。
初始化动态二维数组：
- initTwoDArray 函数分配内存并初始化动态二维数组的行数、列数和元素。
随机填充数组：
- randomizeTwoDArray 函数将二维数组的每个元素随机赋值在指定范围内。
打印数组：
- printTwoDArray 函数按行打印二维数组的每个元素。
矩阵乘法：
- matrixMultiply 函数实现两个矩阵的乘法运算，并返回结果矩阵。如果矩阵不能相乘，函数会打印错误信息。
测试函数：
- twoDArrayTest 函数演示了初始化、随机填充、打印和矩阵乘法的操作。
初始化静态二维数组：
- initTwoDStaticArray 函数初始化一个固定大小的静态二维数组，并打印其元素及地址。
主函数：
- main 函数调用 twoDArrayTest 测试动态二维数组的功能，并初始化一个静态二维数组。

运行结果

The first matrix:
4, 3, 
2, 4, 
2, 4, 
The second matrix:
5, 6, 8, 5, 
6, 6, 4, 8, 
sum = 38, sum = 42, sum = 44, sum = 44, sum = 34, sum = 36, sum = 32, sum = 42, sum = 34, sum = 36, sum = 32, sum = 42, The result:
38, 42, 44, 44, 
34, 36, 32, 42, 
34, 36, 32, 42, 
(0, 0): -810461064; (0, 1): -810461060; (0, 2): -810461056; (0, 3): -810461052; (0, 4): -810461048; (1, 0): -810461044; (1, 1): -810461040; (1, 2): -810461036; (1, 3): -810461032; (1, 4): -810461028; (2, 0): -810461024; (2, 1): -810461020; (2, 2): -810461016; (2, 3): -810461012; (2, 4): -810461008; (3, 0): -810461004; (3, 1): -810461000; (3, 2): -810460996; (3, 3): -810460992; (3, 4): -810460988; 

数据结构11-二维数组与矩阵乘法

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代码总结​

运行结果​

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运行结果