功能:构建一个Matrix,拥有转置、矩阵加、矩阵减、矩阵乘
#ifndef Matrix_Wang
#define Matrix_Wang
#include "xcept.h"
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T> class Matrix
{
friend ostream &operator << (ostream &, const Matrix<T> &);
public:
Matrix(int r = 0, int c = 0);
Matrix(const Matrix<T> &m); // copy constructor
Matrix(const void *elem, int r, int c); // zhixiwang
~Matrix()
{
delete []element;
};
int Rows()const
{
return rows;
}
int Columns()const
{
return cols;
}
T &operator()(int i, int j)const;
Matrix < T > &operator = (const Matrix < T > &m);
Matrix < T > operator + ()const; // unary +
Matrix < T > operator + (const Matrix < T > &m)const;
Matrix < T > operator - ()const;
// unary minus
Matrix < T > operator - (const Matrix < T > &m)const;
Matrix < T > operator *(const Matrix < T > &m)const;
Matrix < T > &operator += (const T &x);
private:
int rows, cols;
// matrix dimensions
T *element; // element array
};
template <class T> Matrix<T>::Matrix(int r, int c)
{
// Matrix constructor.
// validate r and c
if (r<0 || c<0)
throw BadInitializers();
if ((!r || !c) && (r || c))
throw BadInitializers();
// create the matrix
rows = r;
cols = c;
element = new T[r *c];
} // zhixiwang
template <class T> Matrix<T>::Matrix(const void *elem, int r, int c)
{
// Matrix constructor.
// validate r and c
if (r<0 || c<0)
throw BadInitializers();
if ((!r || !c) && (r || c))
throw BadInitializers();
// create matrix
rows = r;
cols = c;
element = new T[rows *cols]; // copy each element of m
T *e = (T*)elem;
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
element[i] = e[i];
}
template <class T> Matrix<T>::Matrix(const Matrix<T> &m)
{
// Copy constructor for matrices.
// create matrix
rows = m.rows;
cols = m.cols;
element = new T[rows *cols]; // copy each element of m
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
element[i] = m.element[i];
}
template <class T> Matrix<T> &Matrix<T>::operator = (const Matrix<T> &m)
{
// Assignment. (*this) = m.
if (this != &m)
{
// do not copy to self
delete []element;
rows = m.rows;
cols = m.cols;
element = new T[rows *cols];
// copy each element
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
element[i] = m.element[i];
};
return *this;
}
template <class T> T &Matrix<T>::operator()(int i, int j)const
{
// Return a reference to element (i,j).
if (i<0 || i >= rows || j<0 || j >= cols)
throw OutOfBounds();
return element[i *cols + j];
}
template <class T> Matrix<T> Matrix<T>::operator + (const Matrix<T> &m)
const
{
// Return w = (*this) + m.
if (rows != m.rows || cols != m.cols)
throw SizeMismatch();
// create result matrix w
Matrix<T> w(rows, cols);
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
w.element[i] = element[i] + m.element[i];
return w;
}
template <class T> Matrix<T> Matrix<T>::operator - (const Matrix<T> &m)
const
{
// Return (*this) - m.
if (rows != m.rows || cols != m.cols)
throw SizeMismatch();
// create result matrix w
Matrix<T> w(rows, cols);
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
w.element[i] = element[i] - m.element[i];
return w;
}
template <class T> Matrix<T> Matrix<T>::operator - ()const
{
// Return w = -(*this).
// create result matrix w
Matrix<T> w(rows, cols);
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
w.element[i] = - element[i];
return w;
}
template <class T> Matrix<T> Matrix<T>::operator *(const Matrix<T> &m)const
{
// Matrix multiply. Return w = (*this) * m.
if (cols != m.rows)
throw SizeMismatch();
Matrix<T> w(rows, m.cols); // result matrix
// define cursors for *this, m, and w
// and initialize to location of (1,1)
int ct = 0, cm = 0, cw = 0; // compute w(i,j) for all i and j
for (int i = 1; i <= rows; i++)
{
// compute row i of result
for (int j = 1; j <= m.cols; j++)
{
// compute first term of w(i,j)
T sum = element[ct] *m.element[cm]; // add in remaining terms
for (int k = 2; k <= cols; k++)
{
ct++; // next term in row i of *this
cm += m.cols; // next in column j of m
sum += element[ct] *m.element[cm];
};
w.element[cw++] = sum; // save w(i,j)
// reset to start of row and next column
ct -= cols - 1;
cm = j;
} // reset to start of next row and first column
ct += cols;
cm = 0;
}
return w;
}
template <class T> Matrix<T> &Matrix<T>::operator += (const T &x)
{
// Increment all elements of *this by x.
for (int i = 0; i<rows *cols; i++)
element[i] += x;
return *this;
}
template <class T> ostream &operator << (ostream &out, const Matrix<T> &x)
{
// Put matrix x into the stream out.
// One row per line.
int k = 0; // index into element array
for (int i = 0; i<x.rows; i++)
{
// do row i
for (int j = 0; j<x.cols; j++)
out << x.element[k++] << " ";
// row i finished
out << endl;
};
return out;
}
#endif
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