课程设计｜C++C++程序设计基础：矩阵运算器

Posted 2021-08-09 海轰Pro

前言

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自我介绍 ଘ(੭ˊᵕˋ)੭
昵称：海轰
标签：程序猿｜C++选手｜学生
简介：因C语言结识编程，随后转入计算机专业，有幸拿过国奖、省奖等，已保研。目前正在学习C++/Linux（真的真的太难了～）
学习经验：扎实基础 + 多做笔记 + 多敲代码 + 多思考 + 学好英语！

课程设计要求

• 设计一个程序实现两个矩阵的基本运算
• 两个矩阵相加
• 两个矩阵相减
• 两个矩阵相乘
• 求一个矩阵的转置矩阵

难度 🌟

运行界面

运行环境：Visual Studio Code

1.矩阵a、b初始化

// 矩阵a，b
vector<vector<int> > a;
vector<vector<int> > b;

// 输入矩阵
vector<vector<int> > input(string name)
{
  vector<vector<int> > ans;
  int m = 0;
  int n = 0;
  cout << "请输入矩阵" << name << "的行、列数（以空格间隔 例如： 2 2）：";
  cin >> m >> n;
  for (int i = 0; i < m; ++i)
  {
    cout << "请输入第" << (i + 1) << "行元素（各元素之间以空格隔开）" << endl;
    vector<int> temp;
    for (int j = 0; j < n; ++j)
    {
      int num;
      cin >> num;
      temp.push_back(num);
    }
    ans.push_back(temp);
  }
  return ans;
}

// 初始化 矩阵a b
void initial()
{
  a.clear();
  b.clear();
  a = input("a");
  b = input("b");
}

效果图如下

2.菜单显示

// 菜单显示
void menu()
{
  cout << "**************************" << endl;
  cout << "           菜单            " << endl;
  cout << "      1. 矩阵加法           " << endl;
  cout << "      2. 矩阵减法           " << endl;
  cout << "      3. 矩阵乘法           " << endl;
  cout << "      4. 矩阵转置           " << endl;
  cout << "      5. 清空矩阵           " << endl;
  cout << "      6. 退出程序           " << endl;
  cout << "**************************" << endl;
  cout << "请输入您的选择：【例如选择1.矩阵加法 请输入：1】" << endl;
}

效果图如下

3.矩阵加法

// add() : 矩阵加法
void add()
{
  // 判断是否可以相加
  if (a.size() == b.size() && a.back().size() == b.back().size())
  {
    vector<vector<int> > sum(a.size(), vector<int>(a[0].size(), 0));
    for (int i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < a[0].size(); ++j)
      {
        sum[i][j] = a[i][j] + b[i][j];
      }
    }
    cout << "矩阵a，b 相加的结果如下：" << endl;
    for (int i = 0; i < sum.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < sum[0].size(); ++j)
      {
        cout << sum[i][j] << " ";
      }
      cout << endl;
    }
  }
  else
  {
    cout << "矩阵a，b 不可以进行相加！" << endl;
  }
}

效果图如下

4.矩阵减法

// sub() 矩阵减法
void sub()
{
  // 判断是否可以相减
  if (a.size() == b.size() && a.back().size() == b.back().size())
  {
    vector<vector<int> > sum(a.size(), vector<int>(a[0].size(), 0));
    for (int i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < a[0].size(); ++j)
      {
        sum[i][j] = a[i][j] - b[i][j];
      }
    }
    cout << "矩阵a，b 相减的结果如下：" << endl;
    for (int i = 0; i < sum.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < sum[0].size(); ++j)
      {
        cout << sum[i][j] << " ";
      }
      cout << endl;
    }
  }
  else
  {
    cout << "矩阵a，b 不可以进行相减！" << endl;
  }
}

效果图如下

5.矩阵乘法

// mul() 矩阵乘法
void mul()
{
  // 判断是否可以相乘 （m✖️n）* (n✖️k)
  if (a[0].size() == b.size())
  {
    vector<vector<int> > res(a.size(), vector<int>(b[0].size(), 0));
    for (int i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < b[0].size(); ++j)
      {
        int sum = 0;
        for (int k = 0; k < b.size(); ++k)
        {
          sum += (a[i][k] * b[k][j]);
        }
        res[i][j] = sum;
      }
    }
    cout << "矩阵a，b 相乘的结果如下：" << endl;
    for (int i = 0; i < res.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < res[0].size(); ++j)
      {
        cout << res[i][j] << " ";
      }
      cout << endl;
    }
  }
  else
  {
    cout << "矩阵a，b不可以进行相乘！" << endl;
  }
}

效果图如下

6.矩阵转置

// 转置
void transpose()
{
  cout << "转置矩阵 选择：1.a矩阵 2.b矩阵 " << endl;
  cout << "请输入你的选择:";
  int choice;
  cin >> choice;
  vector<vector<int> > temp;
  switch (choice)
  {
  case 1:
    temp = a;
    break;
  case 2:
    temp = b;
    break;
  default:
    cout << "输入错误！" << endl;
    break;
  }
  vector<vector<int> > res(temp[0].size(), vector<int>(temp.size(), 0));
  for (int i = 0; i < temp.size(); ++i)
  {
    for (int j = 0; j < temp[0].size(); ++j)
    {
      res[j][i] = temp[i][j];
    }
  }
  cout << "矩阵转置的结果如下：" << endl;
  for (int i = 0; i < res.size(); ++i)
  {
    for (int j = 0; j < res[0].size(); ++j)
    {
      cout << res[i][j] << " ";
    }
    cout << endl;
  }
}

效果图如下

7.重置矩阵

// 清空矩阵a b
void clear()
{
  a.clear();
  b.clear();
  cout << "清空矩阵成功！" << endl;
}

效果图如下

源码

/*
 write by Haihong
 2021 07 06
 首发于：工种号【海轰Pro】
*/

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

// 矩阵a，b
vector<vector<int> > a;
vector<vector<int> > b;

// 输入矩阵
vector<vector<int> > input(string name)
{
  vector<vector<int> > ans;
  int m = 0;
  int n = 0;
  cout << "请输入矩阵" << name << "的行、列数（以空格间隔 例如： 2 2）：";
  cin >> m >> n;
  for (int i = 0; i < m; ++i)
  {
    cout << "请输入第" << (i + 1) << "行元素（各元素之间以空格隔开）" << endl;
    vector<int> temp;
    for (int j = 0; j < n; ++j)
    {
      int num;
      cin >> num;
      temp.push_back(num);
    }
    ans.push_back(temp);
  }
  return ans;
}

// 初始化 矩阵a b
void initial()
{
  a.clear();
  b.clear();
  a = input("a");
  b = input("b");
}

// add() : 矩阵加法
void add()
{
  // 判断是否可以相加
  if (a.size() == b.size() && a.back().size() == b.back().size())
  {
    vector<vector<int> > sum(a.size(), vector<int>(a[0].size(), 0));
    for (int i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < a[0].size(); ++j)
      {
        sum[i][j] = a[i][j] + b[i][j];
      }
    }
    cout << "矩阵a，b 相加的结果如下：" << endl;
    for (int i = 0; i < sum.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < sum[0].size(); ++j)
      {
        cout << sum[i][j] << " ";
      }
      cout << endl;
    }
  }
  else
  {
    cout << "矩阵a，b 不可以进行相加！" << endl;
  }
}

// sub() 矩阵减法
void sub()
{
  // 判断是否可以相减
  if (a.size() == b.size() && a.back().size() == b.back().size())
  {
    vector<vector<int> > sum(a.size(), vector<int>(a[0].size(), 0));
    for (int i = 0; i < a.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < a[0].size(); ++j)
      {
        sum[i][j] = a[i][j] - b[i][j];
      }
    }
    cout << "矩阵a，b 相减的结果如下：" << endl;
    for (int i = 0; i < sum.size(); ++i)
    {
      for (int j = 0; j < sum[0].size(); ++j)
      {
        cout << sum[i][j] << " ";
      }
      cout << endl;
    }
  }
  else
  {
    cout << "矩阵a，b 不可以进行相减！" << endl;
  }
}

// mul() 矩阵乘法
void mul()
{
  // 判断是否可以相乘 （m✖️n）* (n✖️k)
  if (a[0].size() == b.size())
  {
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