C語言經典算法 - 上三角、下三角、對稱矩陣
說明
上三角矩陣是矩陣在對角線以下的元素均為0,即Aij = 0,i > j,例如:
1 2 3 4 5
0 6 7 8 9
0 0 10 11 12
0 0 0 13 14
0 0 0 0 15
下三角矩陣是矩陣在對角線以上的元素均為0,即Aij = 0,i < j,例如:
1 0 0 0 0
2 6 0 0 0
3 7 10 0 0
4 8 11 13 0
5 9 12 14 15
對稱矩陣是矩陣元素對稱于對角線,例如:
1 2 3 4 5
2 6 7 8 9
3 7 10 11 12
4 8 11 13 14
5 9 12 14 15
上三角或下三角矩陣也有大部份的元素不儲存值(為0),我們可以將它們使用一維陣列來儲存
以節省儲存空間,而對稱矩陣因為對稱于對角線,所以可以視為上三角或下三角矩陣來儲存。
解法
假設矩陣為nxn,為了計算方便,我們讓陣列索引由1開始,上三角矩陣化為一維陣列,若以
列為主,其公式為:loc = n(i-1) - i(i-1)/2 + j
化為以行為主,其公式為:loc = j(j-1)/2 + i
下三角矩陣化為一維陣列,若以列為主,其公式為:loc = i(i-1)/2 + j
若以行為主,其公式為:loc = n(j-1) - j(j-1)/2 + i
公式的導證其實是由等差級數公式得到,您可以自行繪圖并看看就可以導證出來,對于C/C++
或Java等索引由0開始的語言來說,只要將i與j各加1,求得loc之后減1即可套用以上的公式。
#include <stdio.h>include <stdlib.h>
define N 5
int main(void) { int arr1[N][N] = { {1, 2, 3, 4, 5}, {0, 6, 7, 8, 9}, {0, 0, 10, 11, 12}, {0, 0, 0, 13, 14}, {0, 0, 0, 0, 15}}; int arr2[N(1+N)/2] = {0}; int i, j, loc = 0; printf("原二維資料:\n"); for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { printf("%4d", arr1[i][j]); } printf("\n"); } printf("\n以列為主:"); for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { if (arr1[i][j] != 0) arr2[loc++] = arr1[i][j]; } } for (i = 0; i < N (1+N) / 2; i++) printf("%d ", arr2[i]); printf("\n輸入索引(i, j):"); scanf("%d, %d", &i, &j); loc = N i - i (i + 1) / 2+j; printf("(%d, %d) = %d", i, j, arr2[loc]); printf("\n"); return 0; }</pre>