fork download 
  1. #include <iostream>
  2. #include <stdint.h>
  3. #include <stdio.h>
  4.  
  5. using namespace std;
  6.  
  7. // класс, реализующий матрицу
  8. class Matrix
  9. {
  10.    public:
  11.  
  12.       // конструктор по умолчанию
  13.       Matrix()
  14.       : mNumRows(0)
  15.       , mNumCols(0)
  16.       , mArr(0)
  17.       {
  18.       }
  19.  
  20.       // конструктор, создающий реальную матрицу ненулевой размерности и заполняет начальным значением
  21.       Matrix( int numRows, int numCols, double initValue )
  22.       : mNumRows( 0 )
  23.       , mNumCols( 0 )
  24.       , mArr( 0 )
  25.       {
  26.          initArr( numRows, numCols, initValue );
  27.       }
  28.  
  29.       // конструктор копии - создающий матрицу как копию матрици-источника
  30.       Matrix( Matrix& source )
  31.       : mNumRows( source.mNumRows )
  32.       , mNumCols( source.mNumCols )
  33.       , mArr( 0 )
  34.       {
  35.          swap( source );
  36.       }
  37.  
  38.       // деструктор, необходим для удаления выделенного на куче двумерного массива
  39.       ~Matrix()
  40.       {
  41.          resetArr();
  42.       }
  43.  
  44.       // переопределённый оператор присваивания, необходим для корректного присваивания матриц
  45.       Matrix& operator=( Matrix& rhs )
  46.       {
  47.          swap( rhs );
  48.       }
  49.  
  50.       // возвращает число строк в матрице
  51.       int getNumRows() { return mNumRows; };
  52.  
  53.       // возвращает число колонок в матрице
  54.       int getNumCols() { return mNumCols; };
  55.  
  56.       // возвращает указатель на двумерный массив на куче, содержащий саму матрицу
  57.       double** getArr() { return mArr; };
  58.  
  59.       // копирует матрицу-источник в себя
  60.       void swap( Matrix& another );
  61.  
  62.       // создает левую диагональ, заполненную заданным значением
  63.       void setLeftDiag( double value );
  64.  
  65.       // суммирует другую матрицу с собой
  66.       void sum( Matrix& another );
  67.  
  68.       // возводит себя в n-ю степень
  69.       void power( int n );
  70.  
  71.       //выполняет произведение себя и другой матрицы, метод используется в методе power
  72.       void product( Matrix& another );
  73.  
  74.       // умножает себя на заданное значение
  75.       void multiply( double& value );
  76.  
  77.       // выводит на консоль содержимое себя, придворенное заголовком
  78.       void show( const char* title );
  79.  
  80.       // создает заново свой двумерный массив и заполняет заданным значеним, исп. в конструкторе
  81.       void initArr( int numRows, int numCols, double initValue );
  82.  
  83.       // удаляет двумерный массив из кучи и обнуляет указатель, исп. в деструкторе а также в initArr
  84.       void resetArr();
  85.  
  86.    private:
  87.  
  88.       int mNumRows;
  89.       int mNumCols;
  90.       double** mArr;
  91. };
  92.  
  93. void Matrix::swap( Matrix& another )
  94. {
  95.    initArr( another.mNumRows, another.mNumCols, 0 );
  96.    for( int row = 0; row < mNumRows; row++ )
  97.    {
  98.       for( int col = 0; col < mNumCols; col++ )
  99.       {
  100.          mArr[ row ][ col ] = another.mArr[ row ][ col ];
  101.       }
  102.    }
  103. }
  104.  
  105. void Matrix::setLeftDiag( double value )
  106. {
  107.    int n = min( mNumRows, mNumCols );
  108.    for( int i = 0; i < n; i++ )
  109.    {
  110.       mArr[ i ][ i ] = value;
  111.    }
  112. }
  113.  
  114. void Matrix::sum( Matrix& another )
  115. {
  116.    int numRows = min( mNumRows, another.getNumRows() );
  117.    int numCols = min( mNumCols, another.getNumCols() );
  118.  
  119.    for( int row = 0; row < mNumRows; row++ )
  120.    {
  121.       for( int col = 0; col < mNumCols; col++ )
  122.       {
  123.          mArr[ row ][ col ] += another.mArr[ row ][ col ];
  124.       }
  125.    }
  126. }
  127.  
  128. void Matrix::power( int n )
  129. {
  130.    for( int i = 1; i < n; i++ )
  131.    {
  132.       product( *this );
  133.    }
  134. }
  135.  
  136. void Matrix::product( Matrix& another )
  137. {
  138.  
  139.    if ( mNumCols != another.mNumRows )
  140.    {
  141.       printf( "*** Matrix::product: argument matrix is not complementary, production is impossible ***\n" );
  142.       return;
  143.    }
  144.  
  145.    Matrix result( mNumRows, another.mNumCols, 0 ); 
  146.  
  147.    for( int rowResult = 0; rowResult < result.mNumRows; rowResult++ )
  148.    {
  149.       for( int colResult = 0; colResult < result.mNumCols; colResult++ )
  150.       {
  151.          result.mArr[ rowResult ][ colResult ] = 0;
  152.          for( int col = 0; col < mNumCols; col++ )
  153.          {
  154.  
  155.             result.mArr[ rowResult ][ colResult ] +=
  156.                ( mArr[ rowResult ][ col ] * another.mArr[ col ][ colResult ] );
  157.          }
  158.       }
  159.    }
  160.  
  161.    swap( result );
  162. } 
  163.  
  164. void Matrix::multiply( double& value )
  165. {
  166.    for( int row = 0; row < mNumRows; row++ )
  167.    {
  168.       for( int col = 0; col < mNumCols; col++ )
  169.       {
  170.          mArr[ row ][ col ] *= value;
  171.       }
  172.    }
  173. }
  174.  
  175. void Matrix::show( const char* title )
  176. {
  177.    printf("%s:\n", title);
  178.  
  179.    for( int row = 0; row < mNumRows; row++ )
  180.    {
  181.       for( int col = 0; col < mNumCols; col++ )
  182.       {
  183.          printf("%10.04lf ", mArr[ row ][ col ] );
  184.       }
  185.       printf("\n");
  186.    }
  187. }
  188.  
  189. void Matrix::initArr( int numRows, int numCols, double initValue )
  190. {
  191.    resetArr();
  192.    mNumRows = numRows;
  193.    mNumCols = numCols;
  194.    mArr = new double*[ mNumRows ]; // создает массив указателей на подмассивы колонок
  195.    for( int row = 0; row < mNumRows; row++ )
  196.    {
  197.       mArr[ row ] = new double[ mNumCols ]; // создает подмассив колонок для данной строки
  198.       for( int col = 0; col < mNumCols; col++ ) // заполняет подмассив колонок заданным значениям
  199.       {
  200.          mArr[ row ][ col ] = initValue;
  201.       }
  202.    }
  203. }
  204.  
  205. void Matrix::resetArr()
  206. {
  207.    if ( mArr!= 0 )
  208.    {
  209.       for( int row = 0; row < mNumRows; row++ )
  210.       {
  211.          delete[] mArr[ row ];
  212.       }
  213.       delete [] mArr;
  214.       mArr = 0;
  215.    }
  216. }
  217.  
  218. //==============================================================================
  219.  
  220. // ввыд с консоли какого либо целого числа
  221. static int inputNumber( const char *title )
  222. {
  223.    int n = 0;
  224.  
  225.    printf("input %s:\n", title);
  226.  
  227.    if ( scanf("%d", &n ) <= 0 )
  228.    {
  229.       printf("error input of %s\n",title);
  230.    }
  231.    else
  232.    if ( n <= 0 )
  233.    {
  234.       printf("wrong %s value, must be positive\n", title);
  235.    }
  236.  
  237.    return n;
  238. }
  239.  
  240. // ввод с консоли содержимого какой либо матрицы
  241. static bool inputMatrixData( const char *title, Matrix& x )
  242. {
  243.    printf("input %dx%d %s:\n", x.getNumRows(), x.getNumCols(), title );
  244.  
  245.    for( int row = 0; row < x.getNumRows(); row++ )
  246.    {
  247.       for( int col = 0; col < x.getNumCols(); col++ )
  248.       {
  249.          double val = 0;
  250.          if ( scanf("%lf", &val ) <= 0 )
  251.          {
  252.             printf("error input of %s\n",title);
  253.             return false;
  254.          }
  255.          x.getArr()[ row ][ col ] = val;
  256.  
  257.       }
  258.    }
  259.    return true;
  260. }
  261.  
  262. //==============================================================================
  263.  
  264. int main()
  265. {
  266.    int numIter = inputNumber( "Number of iterations 'n'" );
  267.    int sizeA   = inputNumber( "matrix size 'm'" );
  268.  
  269.    if ( numIter <= 0 || sizeA <= 0 )
  270.    {
  271.       return 0;
  272.    }
  273.  
  274.    Matrix mxP( 1, numIter, 0 ); // для хранения p_0, P_1, ... P_n
  275.    if ( ! inputMatrixData( "P matrix values", mxP ) )
  276.    {
  277.       return 0;
  278.    }
  279.  
  280.    Matrix mxA( sizeA, sizeA, 0 );
  281.    if ( ! inputMatrixData( "A matrix values", mxA ) )
  282.    {
  283.       return 0;
  284.    }
  285.  
  286.    Matrix mxE( sizeA, sizeA, 0 );
  287.    mxE.setLeftDiag( 1 );
  288.  
  289.    // печатаем исходные данные перед вычислением
  290.    mxE.show("============= matrix E ==============");
  291.    mxP.show("============= matrix P ==============");
  292.    mxA.show("============= matrix A ==============");
  293.  
  294.    Matrix s; // это будет общая сумма полинома
  295.  
  296.    s.swap( mxE );
  297.  
  298.    s.multiply( mxP.getArr()[0][0] ); // создает P_0*E, как начальное значение суммирования
  299.  
  300.    // главный цикл суммирования полинома
  301.    for( int i = 1; i < numIter; i++ )
  302.    {
  303.  
  304.       Matrix x;  // это будет временная матрица для вычисления одного слагаемого полинома (pow(A,i)*P_i*E)
  305.       x.swap( mxA ); // копируем содержимое матрицы A
  306.  
  307.       x.power( i );  // возводим x в степень i, т.е. pow(A,i)
  308.  
  309.       x.multiply( mxP.getArr()[0][i] ); // умножаем x на коэфф. p_i , т.е. полуйчаем результат одного слогаемого (pow(A,i)*P_i)
  310.  
  311.       s.sum( x ); // накапливаем сумму полинома
  312.  
  313.    }
  314.  
  315.    s.show("============= result: ==============");// печатаем результат вычисления полинома
  316.  
  317.    return 0;
  318. }
Success #stdin #stdout 0s 3148KB
comments (?)
stdin 
Standard input is empty
stdout 
input Number of iterations 'n':
error input of Number of iterations 'n'
input matrix size 'm':
error input of matrix size 'm'
https://ideone.com/ZWCf15
language:
C++14 (gcc 8.3)
created:
9 years ago
visibility:
secret

Share or Embed source code

Discover > Sphere Engine API

The brand new service which powers Ideone!

Discover > IDE Widget

Widget for compiling and running the source code in a web browser!