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SoftwareDesign/Code/inc/matrix.hpp
Normal file → Executable file
632
SoftwareDesign/Code/inc/matrix.hpp
Normal file → Executable file
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@ -1,312 +1,322 @@
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||||||
/*
|
/*
|
||||||
* @Author: iR
|
* @Author: iR
|
||||||
* @Date: 2022-03-11 16:44:46
|
* @Date: 2022-03-11 16:44:46
|
||||||
* @LastEditors: iR
|
* @LastEditors: iR
|
||||||
* @LastEditTime: 2022-03-12 17:25:28
|
* @LastEditTime: 2022-03-15 17:02:42
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||||||
* @FilePath: \Code\inc\matrix.hpp
|
* @FilePath: \Code\inc\matrix.hpp
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||||||
* @Description:
|
* @Description:
|
||||||
*
|
*
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||||||
* Copyright (c) 2022 by iR, All Rights Reserved.
|
* Copyright (c) 2022 by iR, All Rights Reserved.
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||||||
*/
|
*/
|
||||||
#ifndef _MATRIX_HPP_
|
#ifndef _MATRIX_HPP_
|
||||||
#define _MATRIX_HPP_
|
#define _MATRIX_HPP_
|
||||||
|
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||||||
#include <iostream>
|
#include <iostream>
|
||||||
#include <stdio.h>
|
#include <stdio.h>
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||||||
|
|
||||||
#include "../inc/vector.hpp"
|
#include "../inc/vector.hpp"
|
||||||
|
|
||||||
template <class T>
|
template <class T>
|
||||||
class Matrix
|
class MatBase
|
||||||
{
|
{ // 定义基类，其中包含了矩阵元素读取的纯虚函数
|
||||||
private:
|
public:
|
||||||
int _height;
|
virtual T &at(int y, int x) = 0; // 定义纯虚函数
|
||||||
int _width;
|
virtual const T &at(int y, int x) const = 0; // 定义纯虚函数
|
||||||
Vector<T> *_mat;
|
};
|
||||||
|
|
||||||
protected:
|
template <class T>
|
||||||
public:
|
class Matrix : public MatBase<T>
|
||||||
~Matrix()
|
{
|
||||||
{
|
private:
|
||||||
delete _mat;
|
int _height;
|
||||||
}
|
int _width;
|
||||||
/**
|
Vector<T> *_mat;
|
||||||
* @description: 极度缺省初始化, 大小为2*2, 初值为0
|
|
||||||
* @param {int} w
|
protected:
|
||||||
* @param {int} h
|
public:
|
||||||
*/
|
~Matrix()
|
||||||
Matrix();
|
{
|
||||||
/**
|
delete _mat;
|
||||||
* @description: 缺省初始化，初值为0
|
}
|
||||||
* @param {int} w
|
/**
|
||||||
* @param {int} h
|
* @description: 极度缺省初始化, 大小为2*2, 初值为0
|
||||||
*/
|
* @param {int} w
|
||||||
Matrix(int w, int h);
|
* @param {int} h
|
||||||
|
*/
|
||||||
/**
|
Matrix();
|
||||||
* @description: 以相同值初始化矩阵元素
|
/**
|
||||||
* @param {int} w
|
* @description: 缺省初始化，初值为0
|
||||||
* @param {int} h
|
* @param {int} w
|
||||||
* @param {T} init_value
|
* @param {int} h
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
Matrix(int w, int h, T init_value);
|
Matrix(int w, int h);
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @description: 以顺序访问数组的值初始化矩阵元素
|
* @description: 以相同值初始化矩阵元素
|
||||||
* 必须给出正确的数组,因为在函数内无法判定数组是否正确
|
* @param {int} w
|
||||||
* @param {int} w
|
* @param {int} h
|
||||||
* @param {int} h
|
* @param {T} init_value
|
||||||
* @param {const T} elements[]
|
*/
|
||||||
*/
|
Matrix(int w, int h, T init_value);
|
||||||
Matrix(int w, int h, const T elements[]);
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
// /**
|
* @description: 以顺序访问数组的值初始化矩阵元素
|
||||||
// * @description: 以顺序访问指针的值初始化矩阵元素
|
* 必须给出正确的数组,因为在函数内无法判定数组是否正确
|
||||||
// * @note: 必须给出正确的数组,因为在函数内无法判定数组是否正确
|
* @param {int} w
|
||||||
// * @param {int} w
|
* @param {int} h
|
||||||
// * @param {int} h
|
* @param {const T} elements[]
|
||||||
// * @param {T*} data
|
*/
|
||||||
// */
|
Matrix(int w, int h, const T elements[]);
|
||||||
// Matrix(int w, int h, T *data);
|
|
||||||
|
// /**
|
||||||
/**
|
// * @description: 以顺序访问指针的值初始化矩阵元素
|
||||||
* @description: 以另一个矩阵初始化当前矩阵的元素，实际是元素拷贝
|
// * @note: 必须给出正确的数组,因为在函数内无法判定数组是否正确
|
||||||
* @param {Matrix} &another
|
// * @param {int} w
|
||||||
*/
|
// * @param {int} h
|
||||||
Matrix(const Matrix &another);
|
// * @param {T*} data
|
||||||
|
// */
|
||||||
/**
|
// Matrix(int w, int h, T *data);
|
||||||
* @description: 只读访问内容
|
|
||||||
* @param {int} w
|
/**
|
||||||
* @param {int} h
|
* @description: 以另一个矩阵初始化当前矩阵的元素，实际是元素拷贝
|
||||||
* @return {*}
|
* @param {Matrix} &another
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
const T get(int w, int h) const;
|
Matrix(const Matrix &another);
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @description: []运算符重载
|
* @description: 只读访问内容
|
||||||
*/
|
* @param {int} w
|
||||||
const T operator[](int i) const { return _mat->get(i); }
|
* @param {int} h
|
||||||
|
* @return {*}
|
||||||
/**
|
*/
|
||||||
* @description: =运算符重载
|
const T get(int w, int h) const;
|
||||||
*/
|
|
||||||
T operator=(const Matrix &b);
|
/**
|
||||||
|
* @description: []运算符重载
|
||||||
/**
|
*/
|
||||||
* @description: +=运算符重载
|
const T operator[](int i) const { return _mat->get(i); }
|
||||||
* @note: 即 a += b，其中*this即为a
|
|
||||||
* @param {*}
|
/**
|
||||||
* @return None
|
* @description: =运算符重载
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
void operator+=(const Matrix &b);
|
void operator=(const Matrix &b);
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @description: +=运算符重载
|
* @description: +=运算符重载
|
||||||
* @note:即 c = a + b，其中*this即为a，返回值即为c
|
* @note: 即 a += b，其中*this即为a
|
||||||
* @param {*}
|
* @param {*}
|
||||||
* @return None
|
* @return None
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
Matrix operator+(const Matrix &b) const;
|
void operator+=(const Matrix &b);
|
||||||
|
void operator+=(T &a)
|
||||||
/**
|
{
|
||||||
* @description: 可读可写访问
|
for (int i = 0; i < _width * _height;i++)
|
||||||
* @param {int} w
|
{
|
||||||
* @param {int} h
|
_mat[i] = a;
|
||||||
* @return {*}
|
}
|
||||||
*/
|
}
|
||||||
T &at(int w, int h)
|
|
||||||
{
|
/**
|
||||||
T &ref = _mat->get(h * _width + w);
|
* @description: +=运算符重载
|
||||||
return ref;
|
* @note:即 c = a + b，其中*this即为a，返回值即为c
|
||||||
}
|
* @param {*}
|
||||||
|
* @return None
|
||||||
/**
|
*/
|
||||||
* @description: 只读引用访问
|
Matrix operator+(const Matrix &b) const;
|
||||||
* @param {int} w
|
|
||||||
* @param {int} h
|
/**
|
||||||
* @return {*}
|
* @description: 可读可写访问
|
||||||
*/
|
* @param {int} w
|
||||||
const T &at(int w, int h) const
|
* @param {int} h
|
||||||
{
|
* @return {*}
|
||||||
T &ref = _mat->get(h * _width + w);
|
*/
|
||||||
return ref;
|
T &at(int w, int h)
|
||||||
}
|
{
|
||||||
|
T &ref = _mat->get(h * _width + w);
|
||||||
const int getWidth() const { return _width; }
|
return ref;
|
||||||
const int getHeight() const { return _height; }
|
}
|
||||||
};
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
template <class T>
|
* @description: 只读引用访问
|
||||||
Matrix<T>::Matrix()
|
* @param {int} w
|
||||||
{
|
* @param {int} h
|
||||||
_width = 2;
|
* @return {*}
|
||||||
_height = 2;
|
*/
|
||||||
_mat = new Vector<T>(2 * 2, 0);
|
const T &at(int w, int h) const
|
||||||
}
|
{
|
||||||
|
T &ref = _mat->get(h * _width + w);
|
||||||
template <class T>
|
return ref;
|
||||||
Matrix<T>::Matrix(int w, int h)
|
}
|
||||||
{
|
|
||||||
_width = w;
|
const int getWidth() const { return _width; }
|
||||||
_height = h;
|
const int getHeight() const { return _height; }
|
||||||
_mat = new Vector<T>(w * h, 0);
|
};
|
||||||
}
|
|
||||||
|
template <class T>
|
||||||
template <class T>
|
Matrix<T>::Matrix()
|
||||||
Matrix<T>::Matrix(int w, int h, T init_value)
|
{
|
||||||
{
|
_width = 2;
|
||||||
_width = w;
|
_height = 2;
|
||||||
_height = h;
|
_mat = new Vector<T>(2 * 2, 0);
|
||||||
_mat = new Vector<T>(w * h, init_value);
|
}
|
||||||
}
|
|
||||||
|
template <class T>
|
||||||
template <class T>
|
Matrix<T>::Matrix(int w, int h)
|
||||||
Matrix<T>::Matrix(int w, int h, const T elements[])
|
{
|
||||||
{
|
_width = w;
|
||||||
int size = w * h;
|
_height = h;
|
||||||
try
|
_mat = new Vector<T>(w * h, 0);
|
||||||
{
|
}
|
||||||
//实际上似乎并不能在这里判断数组是否合法
|
|
||||||
// if (w * h > size)
|
template <class T>
|
||||||
// throw "Error: The number of array elements is less than the matrix elements.\n";
|
Matrix<T>::Matrix(int w, int h, T init_value)
|
||||||
// if (w * h < size)
|
{
|
||||||
// throw "Error: The number of array elements is greater than the matrix elements.\n";
|
_width = w;
|
||||||
|
_height = h;
|
||||||
_width = w;
|
_mat = new Vector<T>(w * h, init_value);
|
||||||
_height = h;
|
}
|
||||||
_mat = new Vector<T>(w * h);
|
|
||||||
for (int i = 0; i < size; i++)
|
template <class T>
|
||||||
_mat->put(i, elements[i]);
|
Matrix<T>::Matrix(int w, int h, const T elements[])
|
||||||
}
|
{
|
||||||
catch (const char *msg)
|
int size = w * h;
|
||||||
{
|
try
|
||||||
std::cout << msg << "SIZE:" << size << std::endl;
|
{
|
||||||
;
|
//实际上似乎并不能在这里判断数组是否合法
|
||||||
}
|
// if (w * h > size)
|
||||||
}
|
// throw "Error: The number of array elements is less than the matrix elements.\n";
|
||||||
|
// if (w * h < size)
|
||||||
//这个方法似乎有问题
|
// throw "Error: The number of array elements is greater than the matrix elements.\n";
|
||||||
// template <class T>
|
|
||||||
// Matrix<T>::Matrix(int w, int h, T *data)
|
_width = w;
|
||||||
// {
|
_height = h;
|
||||||
// int size = w * h;
|
_mat = new Vector<T>(w * h);
|
||||||
// try
|
for (int i = 0; i < size; i++)
|
||||||
// {
|
_mat->put(i, elements[i]);
|
||||||
// //实际上似乎并不能在这里判断数组是否合法
|
}
|
||||||
// // if (w * h > size)
|
catch (const char *msg)
|
||||||
// // throw "Error: The number of array elements is less than the matrix elements.\n";
|
{
|
||||||
// // if (w * h < size)
|
std::cout << msg << "SIZE:" << size << std::endl;
|
||||||
// // throw "Error: The number of array elements is greater than the matrix elements.\n";
|
;
|
||||||
// if (data == NULL)
|
}
|
||||||
// throw 1;
|
}
|
||||||
// _width = w;
|
|
||||||
// _height = h;
|
//这个方法似乎有问题
|
||||||
// _mat = new Vector<T>;
|
// template <class T>
|
||||||
// for (int i = 0; i < size; i++)
|
// Matrix<T>::Matrix(int w, int h, T *data)
|
||||||
// _mat->put(i, *(data+i));
|
// {
|
||||||
// }
|
// int size = w * h;
|
||||||
|
// try
|
||||||
// catch (const int a)
|
// {
|
||||||
// {
|
// //实际上似乎并不能在这里判断数组是否合法
|
||||||
// if (a == 1)
|
// // if (w * h > size)
|
||||||
// {
|
// // throw "Error: The number of array elements is less than the matrix elements.\n";
|
||||||
// std::cout << "Error: Empty array. Set elements to 0." << std::endl;
|
// // if (w * h < size)
|
||||||
// for (int i = 0; i < size; i++)
|
// // throw "Error: The number of array elements is greater than the matrix elements.\n";
|
||||||
// _mat->put(i, 0);
|
// if (data == NULL)
|
||||||
// }
|
// throw 1;
|
||||||
// }
|
// _width = w;
|
||||||
// }
|
// _height = h;
|
||||||
|
// _mat = new Vector<T>;
|
||||||
template <class T>
|
// for (int i = 0; i < size; i++)
|
||||||
Matrix<T>::Matrix(const Matrix &another)
|
// _mat->put(i, *(data+i));
|
||||||
{
|
// }
|
||||||
try
|
|
||||||
{
|
// catch (const int a)
|
||||||
_width = another.getWidth();
|
// {
|
||||||
_height = another.getHeight();
|
// if (a == 1)
|
||||||
_mat = new Vector<T>;
|
// {
|
||||||
for (int i = 0; i < _width * _height; i++)
|
// std::cout << "Error: Empty array. Set elements to 0." << std::endl;
|
||||||
_mat->put(i, another[i]);
|
// for (int i = 0; i < size; i++)
|
||||||
}
|
// _mat->put(i, 0);
|
||||||
catch (const char *msg)
|
// }
|
||||||
{
|
// }
|
||||||
std::cout << msg;
|
// }
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
template <class T>
|
||||||
|
Matrix<T>::Matrix(const Matrix &another)
|
||||||
template <class T>
|
{
|
||||||
T Matrix<T>::operator=(const Matrix &another)
|
try
|
||||||
{
|
{
|
||||||
try
|
_width = another.getWidth();
|
||||||
{
|
_height = another.getHeight();
|
||||||
_width = another.getWidth();
|
_mat = new Vector<T>;
|
||||||
_height = another.getHeight();
|
for (int i = 0; i < _width * _height; i++)
|
||||||
_mat = new Vector<T>;
|
_mat->put(i, another[i]);
|
||||||
for (int i = 0; i < _width * _height; i++)
|
}
|
||||||
_mat->put(i, another[i]);
|
catch (const char *msg)
|
||||||
}
|
{
|
||||||
catch (const char *msg)
|
std::cout << msg;
|
||||||
{
|
}
|
||||||
std::cout << msg;
|
}
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
template <class T>
|
||||||
|
void Matrix<T>::operator=(const Matrix &another)
|
||||||
template <class T>
|
{
|
||||||
const T Matrix<T>::get(int w, int h) const
|
try
|
||||||
{
|
{
|
||||||
return _mat->get(h * _width + w);
|
_width = another.getWidth();
|
||||||
}
|
_height = another.getHeight();
|
||||||
|
_mat = new Vector<T>;
|
||||||
template <class T>
|
for (int i = 0; i < _width * _height; i++)
|
||||||
void Matrix<T>::operator+=(const Matrix &b)
|
_mat->put(i, another[i]);
|
||||||
{
|
|
||||||
try
|
}
|
||||||
{
|
catch (const char *msg)
|
||||||
if (this->_height == b.getHeight() && this->_width == b.getWidth())
|
{
|
||||||
{
|
std::cout << msg;
|
||||||
for (int i = 0; i < _width * _height; i++)
|
}
|
||||||
this->_mat->put(i, (*this)[i] + b[i]);
|
}
|
||||||
|
|
||||||
return;
|
template <class T>
|
||||||
}
|
const T Matrix<T>::get(int w, int h) const
|
||||||
throw "Error: Different size.";
|
{
|
||||||
}
|
return _mat->get(h * _width + w);
|
||||||
catch (const char *msg)
|
}
|
||||||
{
|
|
||||||
std::cout << msg;
|
template <class T>
|
||||||
}
|
void Matrix<T>::operator+=(const Matrix &b)
|
||||||
}
|
{
|
||||||
|
try
|
||||||
/**
|
{
|
||||||
* @description: +=运算符重载
|
if (this->_height == b.getHeight() && this->_width == b.getWidth())
|
||||||
* @note:即 c = a + b，其中*this即为a，返回值即为c
|
{
|
||||||
* @param {*}
|
for (int i = 0; i < _width * _height; i++)
|
||||||
* @return None
|
this->_mat->put(i, (*this)[i] + b[i]);
|
||||||
*/
|
|
||||||
template <class T>
|
return;
|
||||||
Matrix<T> Matrix<T>::operator+(const Matrix &b) const
|
}
|
||||||
{
|
throw "Error: Different size.";
|
||||||
int h = this->_height;
|
}
|
||||||
int w = this->_width;
|
catch (const char *msg)
|
||||||
try
|
{
|
||||||
{
|
std::cout << msg;
|
||||||
if (h == b.getHeight() && w == b.getWidth())
|
}
|
||||||
{
|
}
|
||||||
Matrix<T> temp(w, h, T(0));
|
|
||||||
temp += *this;
|
template <class T>
|
||||||
temp += b;
|
Matrix<T> Matrix<T>::operator+(const Matrix &b) const
|
||||||
return temp;
|
{
|
||||||
}
|
int h = this->_height;
|
||||||
|
int w = this->_width;
|
||||||
throw "Error: Different size.";
|
try
|
||||||
}
|
{
|
||||||
catch (const char *msg)
|
if (h == b.getHeight() && w == b.getWidth())
|
||||||
{
|
{
|
||||||
std::cout << msg;
|
Matrix<T> temp(w, h, T(0));
|
||||||
Matrix<T> temp(w, h, T(0));
|
temp += *this;
|
||||||
return temp;
|
temp += b;
|
||||||
}
|
return temp;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
throw "Error: Different size.";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
catch (const char *msg)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::cout << msg;
|
||||||
|
Matrix<T> temp(w, h, T(0));
|
||||||
|
return temp;
|
||||||
|
}
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