矩阵函数的直接求和答案

【问题标题】：Direct sum of matrix function矩阵函数的直接求和
【发布时间】：2016-12-30 08:54:36
【问题描述】：

此结构允许表示任意大小的矩阵，其中 M 是行数，N 是列数，data 是指向 M*N 类型的 double 类型值的指针，按行存储。

struct matrix {
    size_t M, N;
    double *data;
};


struct matrix *mat_directsum(const struct matrix *a, const struct matrix *b);

mat_directsum 函数接受两个指向数组的指针作为参数，并应返回直接和，在堆上动态分配。

示例：

A.M = 2
A.N = 3 
A.data = (1, 1, 2, 0, 1, -3)

直接求和函数示例

我只需要一些关于如何设置函数的提示，只是想看看其他人如何使用这种类型的数组，因为我想到的唯一方法是具有许多循环的迭代方法，但是，这已经足够了长而巧妙，我想知道是否有更简单的方法来解决它。谢谢

ps。（内存分配当然不是问题）

编辑我是这样解决的：

struct matrix *mat_directsum(const struct matrix *a, const struct matrix *b) {
    struct matrix *c = malloc(sizeof(struct matrix));
    c->M = a->M + b->M;
    c->N = a->N + b->N;
    int n = c->M * c->M;
    double *dati = calloc(n, sizeof(double));

    int t = 0;//index new array
    int y = 0;//index first mat
    int z = 0;//index second mat
    for (int i = 0; i < c->N; i++) {
        if (i < a->N) {//first mat
            for (int j = 0; j < c->M; j++) {
                if (j < a->M) {
                    dati[t] = a->data[y];
                    y++;
                }
                t++;
            }
        } else {//second mat
            for (int j = 0; j < c->M; j++) {
                if (j >= a->M) {
                    dati[t] = b->data[z];
                    z++;
                }
                t++;
            }
        }
    }
    c->data = dati;
    return c;
}

我不知道怎么做，只有一个for循环

【问题讨论】：

.... with many loops。嗯，两个嵌套的 for 循环就足够了。 for(i=0; i<(a.M+b.M); ++i) { for(j=0; j<(a.N+b.N); ++j) { if (.....
if 条件呢？
在if 部分，您将比较i 和j 与原始矩阵的大小，以决定您应该写入零还是应该从其中一个中取一个值输入矩阵。也许像if (i < a.M) { ....
另一种方法可能是calloc 和一个for-循环，您在循环中使用了memcpy。我建议您尝试编写一些代码，然后用该代码更新您的问题（如果您有问题）。我很乐意帮忙，但我不会为你编写所有代码。
int n = c->M * c->M; - 其中之一应该是c->N

标签： c arrays matrix

【解决方案1】：

//macro which will point to an element indexed at [xe][ye]
#define ELEMENT(data,rows,columns,xe,ye) (data+((xe)*(columns)+(ye)))

struct matrix
{
    size_t M, N;
    double *data;
};


//won't mind changing the return type from "struct matrix*" to "struct matrix"
struct matrix mat_directsum(const struct matrix *a, const struct matrix *b)
{
    int x;
    struct matrix res;
    res.M = a->M + b->M;
    res.N = a->N + b->N;

    //using calloc will set the memory to zero i.e all the bytes will be set to zero.
    res.data = (double*)calloc(res.M * res.N, sizeof(double));
    if(res.data == NULL)
    {
            return res;
    }

    for(x = 0; x < a->M; ++x)
    {
            memcpy(ELEMENT(res.data, res.M, res.N, x, 0), ELEMENT(a->data, a->M, a->N, x, 0), a->N * sizeof(double));
    }
    for(x = 0; x < b->M; ++x)
    {
            //note the offset by [a->M][a->N] while accessing elements of res.
            memcpy(ELEMENT(res.data, res.M, res.N, x + a->M, a->N), ELEMENT(b->data, b->M, b->N, x, 0), b->N * sizeof(double));
    }

    return res;
}


struct matrix res = mat_directsum(&a, &b);
if(res.data != NULL)
{
    free(res.data);
}

【讨论】：

【解决方案2】：

除了 M.M 发现的错误 n = c->M * c->M（Ms 的巧合！）之外，您的解决方案在 for 循环中还有另一个错误：您混淆了行号和列号 M 和 N - 因为值是按行存储，外循环必须是for (int i = 0; i < c->M; i++)，内循环必须是for (int j = 0; j < c->N; j++)，所以所有M 和N 在这些循环中（也在ifs ) 必须交换。除此之外，还有缺少的分配错误检查，您的解决方案很好。

我不知道怎么做，只有一个for循环

如果您想查看另一种方法，这里有一个带有辅助函数的方法，可以将矩阵插入求和矩阵：

#include <string.h>

void mat_insert(const struct matrix *s, struct matrix *d, int r, int c)
{   // copy source matrix s to destination matrix d at row r, column c
    for (int i = 0; i < s->M; i++)  // for each row
        memcpy(d->data+(r+i)*d->N+c, s->data+i*s->N, s->N*sizeof*s->data);
}

struct matrix *mat_directsum(const struct matrix *a, const struct matrix *b)
{
    struct matrix *c = malloc(sizeof *c);   if (!c) return NULL;
    c->M = a->M + b->M;
    c->N = a->N + b->N;
    int n = c->M * c->N;
    c->data = calloc(n, sizeof *c->data);   if (!c->data) return free(c), NULL;
    mat_insert(a, c, 0, 0);         // copy a to c at row 0, column 0
    mat_insert(b, c, a->M, a->N);   // copy b to c at row a->M, column a->N
    return c;
}

【讨论】：