软件开发基础报告

1、中国矿业大学徐海学院软件开覆基础实践报姓 名：学 号：专 业：计算机科学与技术指导教师：职称：2012年6月17徐州姓名/学号：班级：一、程序来源：网络二、程序项目名称：矩阵乘法三、程序原理：程序以二维数组作为矩阵的存储结构，通过键盘输入矩阵维数n,动态 分配内存空间，创建n维矩阵。矩阵建立后再通过键盘输入矩阵的各个元素 值；也可以通过文件读入矩阵的各项数据（维数及各元素值）当要对矩阵作进一步操作（A*B或A*BN-1）时，先判断内存中是否已 经有相关的数据存在，若还未有数据存在则提示用户先输入相关数据。当要对矩阵进行求逆时，先利用矩阵可逆的充要条件：|A| != 0判断矩 阵是否可逆，若矩阵

2、的行列式|A| = = 0则提示该矩阵为不可逆的；若|A| !=0则求其逆矩阵，并在终端显示其逆矩阵。四、程序功能：设计一个矩阵相乘的程序，首先从键盘输入两个矩阵a, b的内容，并 输出两个矩阵，输出ab 一结果。五、程序内容（输入输出）：1 .初步完成总体设计，搭好框架，确定人机对话的界面，确定函数个数；2 .完成最低要求：建立一个文件，可完成2维矩阵的情况；3 .进一步要求：通过键盘输入维数n。有兴趣的同学可以自己扩充系统功六、数据流分析(定义的变量，类型，数组，类型，结构体)：数据对象：D = a(I,j)|i= 1,2,3,n;j = 1,2,n;a(i,j) ElemSet,n 为矩

3、阵维数数据关系：R = Row,ColRow= <a(i,j),a(i,j+1)>|1 <= i <= n , 1 <= j <= n-1Col = <a(i,j),a(i+1,j)>|1 <= i <= n-1 , 1 <= j <= n七、程序代码分析(每个函数和代码模块的功能作用分析)：1 .抽象数据类型ADTMatrixMulti 数据又寸象:D = a(I,j)|i= 1,2,3,n;j = 1,2,n;a(i,j) ElemSet,n 为矩阵维数数据关系：R = Row,ColRow= <a(i,j),a

4、(i,j+1)>|1 <= i <= n , 1 <= j <= n-1Col = <a(i,j),a(i+1,j)>|1 <= i <= n-1 , 1 <= j <= n基本操作：Swap(&a,&b);初始条件：记录a,b已存在。操作结果：交换记录a,b的值。CreateMatrix(n);操作结果：创建n维矩阵，返回该矩阵。Input(&M);初始条件：矩阵M已存在。操作结果：从终端读入矩阵M的各个元素值。Print(&M)初始条件：矩阵M已存在。操作结果：在终端显示矩阵M的各个元素值。R

5、eadFromFile();操作结果：从文件读入矩阵的相关数据。Menu_Select();操作结果：返回菜单选项。MultMatrix(&M1,&M2,&R);初始条件：矩阵M1 M2 R已存在。操作结果：矩阵M1 M2作乘法运算，结果放在R中。DinV(&M,&V);初始条件：矩阵M V已存在。操作结果：求矩阵M的逆矩阵，结果放入矩阵V中。MatrixDeterm(&M,n);初始条件：矩阵M已存在。操作结果：求矩阵M的行列式的值。 ADTMatrixMulti2 .矩阵求逆算法设计思想算法采用高斯-约旦法(全选主元)求逆，主要思想如下：首先

6、，对于k从0到n-1作如下几步： 从第k行、第k列开始的右下角子阵中选取绝对值最大的元素，并记住此元 素所在的行号与列号，再通过行交换和列交换将它交换到主元素位置上。这 一步称为全选主元。 主元求倒：M(k,k) = 1 / M(k,k) M(k,j)=M(k,j) * M(k,k) ；j= 0,1，,n-1;j!= k M(i,j)=M(i,j) - M(i,k)*M(k,j) ; i,j = 0,1，,n-1;i,j!=k M(i,k)=- M(i,k) * M(k,k),i =0,1 ,n-1； i != k最后，根据在全选主元过程中所记录的行、列交换的信息进行恢复，恢复原则如下： 在全

7、选主元过程中，先交换的行(列)后进行恢复；原来的行(列)交换用列(行)交 换来恢复。3 .矩阵行列式求值运算算法设计思想利用行列式的性质：行列式等于它的任一行(列)各元素与其对应的代数余子式乘积，即D = Ea(i,k)*A(i,k);k = 1,2,n;D = Ea(k,j)*A(k,j);k = 1,2，,n;再利用函数的递归调用法实现求其值。4 .各函数间的调用关系八、控制流分析（源程序整体流程图）：九、源代码优点，好处: 可以当作简单的矩阵计算器使用，具有一定的容错性十、总结及心得体会：课程设计结束了，带给我很多的收获。C程序设计、数据结构已经学完了，有许多知识都存在似懂非懂的现象，这

8、种现象通过实际的上机操作，实际应用，已经减少了许多。对这些知识也有了更深的理解和很好的掌握。通过课程设计，明白到了原来开发一个项目，是需要考虑到很多方面的问题的，这些都是要在实践中摸索的，这与平时做练习是不同的，但也因为平时有许多的练习基础，会使你做起程序来，更加得心应手。 我们要不断发现问题、提出问题，解决问题。卜一、对源程序过程及方法、手段的改进建议:1.主界面：2.输入6,回车，从文本文件tx.txt中读入矩阵数据:3.回车，回到主菜单界面；输入 2回车，显示从文件读入的矩阵数据:4.回车，回到主菜单界面；输入 3回车，对指定矩阵求逆：（由于这里矩阵A是不可逆的, 因此仅以矩阵B为例）5

9、.回车，回到主菜单界面；输入 4回车，求矩阵运算A*B :、旅华宴看也注6.回车回到主菜单界面，输入5回车，求A*BA(-1)的值:7.回车回到主菜单界面，输入0回车，退出程序；如果需要自定矩阵维数及各元素值，请 利用主菜单里的1号功能自行输入数据，再进行以上几种运算操作。报告评分:指导教师签字:源代码#include<conio.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<math.h>#include<malloc.h>#include<string.h>#defineY

10、ES 1#define NO 0typedeffloat ElemType;ElemType*A;/矩阵AElemType*B;矩阵BElemType*R;/矩阵R,用于存放运算结果ElemType*V;/矩阵V,存放逆矩阵int n=0;/矩阵维数int flag=-1;/标记void swap(ElemType*a,ElemType*b) /交换记录 a,b 的值ElemTypec;c=*a;*a=*b;*b=c;ElemType*CreateMatrix(int n) 创建 n 维矩阵，返回该矩阵 int i,j;ElemType *M;M = (ElemType *)malloc(si

11、zeof(ElemType *)*n);if(M = NULL)exit(1);for(i=0;i<n;i+) *(M+i) = (ElemType*)malloczeof(ElemType)*n);for(j=0;j<n;j+)*(*(M+i)+j) =0; return M;ElemTypeMatrixDeterm(ElemType *M,int n)/*递归法求n维矩阵行列式的值，返回运算结果*/(int i,j,k,l,s;ElemType*T1;ElemType*T2;T1=CreateMatrix(n);T2=CreateMatrix(n);ElemTypeu;Elem

12、Typevalue=0;/运算结果for(i=0;i<n;i+)(for(j=0;j<n;j+)(T1ij=Mij;T2皿=Mij;if(n=2)/若为2维矩阵，则直接运算并返回运算结果(value=T200*T211-T201*T210; return value; else( for(j=0;j<n;j+)/将矩阵的行列式以第一行展开(u=T10j;for(i=1,l=0;i<n;i+)求矩阵行列式的余子式M(0,j)(for(k=0,s=0;k<n;k+)(if(k=j) continue;else (T2ls=T1ik;s+; l+;value=value

13、+u*(int)pow(-1,j)*MatrixDeterm(T2,n-1);*/*行列式等于某一行的各个元素与其代数余子式的乘积之和 return value;int DinV(ElemType *M,ElemType *V)/*全选主元法求矩阵M的逆矩阵，结果存入矩阵V中*/(int i,j,k;ElemTyped;ElemTypeu;int *JS,*IS;JS=(int *)malloc(sizeof(int)*n);IS=(int *)malloc(sizeof(int)*n);u=MatrixDeterm(M,n);/返回矩阵A的行列式值if(u=0)return -1;for(i

14、=0;i<n;i+)for(j=0;j<n;j+)Vij=Mij;for(k=0;k<n;k+)(d=0;for(i=k;i<n;i+)/找出矩阵M从Mkk开始绝对值最大的元素(for(j=k;j<n;j+)(if(fabs(Vij)>d)(d=fabs(Vij);/d记录绝对值最大的元素的值/*把绝对值最大的元素在数组中的行、列坐标分别存入ISK,JSK*/ISk=i;JSk=j;)if(d+1.0 = 1.0)return 0;/所有元素都为0if(ISk != k)/*若绝对值最大的元素不在第k行，则将矩阵ISK行的元素与k行的元 素相交换*/swap

15、(&Vkj,&VISkj);if(JSk!=k)/*若绝对值最大的元素不在第k列，则将矩阵JSK列的元素与k列的元 素相交换*/for(i=0;i<n;i+)swap(&Vik,&ViJSk);Vkk=1/Vkk;/绝对值最大的元素求倒for(j=0;j<n;j+)/*矩阵M第k行除元素Mkk本身外都乘以Mkk*/if(j!=k)Vkj=Vkj*Vkk;for(i=0;i<n;i+)/*矩阵除第k行的所有元素与第k列的所有元素外，都拿本身减去Mik*Mkj,其中i,j为元素本身在矩阵的位置坐标*/if(i!=k)for(j=0;j<n;j

16、+)if(j!=k)Vij=Vij-Vik*Vkj;for(i=0;i<n;i+)/*矩阵M第k列除元素Mkk本身外都乘以-Mkk*/if(i!=k)Vik=-Vik*Vkk;for(k=n-1;k>=0;k-)/*根据上面记录的行ISk,列JSk信息恢复元素*/for(j=0;j<n;j+)if(JSk!=k)swap(&Vkj,&VJSkj);for(i=0;i<n;i+)if(ISk!=k)swap(&Vik,&ViISk);free(IS);free(JS);return 0;void MultMatrix(ElemType *M

17、1,ElemType *M2,ElemType *R)/*矩阵M1乘M2结果存入矩阵R*/int i,j,k;for(i=0;i<n;i+)for(j=0;j<n;j+) ( Rij=0;) ) for(i=0;i<n;i+) (for(j=0;j<n;j+)(for(k=0;k<n;k+) (Rij=Rij+M1ik*M2kj; ) ) ) )void Input(ElemType*M)/输入矩阵M的各个元素值(int i,j;charstr10;charc='A'if(flag=1)c='B'system("cls&q

18、uot;);printf("nn 输入矩阵 c(%d*%d)n”,c,n,n);for(i=0;i<n;i+)(for(j=0;j<n;j+)(scanf("%f",*(M+i)+j); ) ) flag=1;gets(str);吸收多余的字符)void Print(ElemType*M)/显示矩阵M的各个元素值(int i,j;printf("t");for(i=0;i<n;i+) ()puts("");printf("tt");) int Menu_Select() (charc;d

19、osystem("cls");puts("tt* puts("tt| puts("tt| puts("tt| puts("tt| puts("tt| puts("tt| puts("tt| puts("tt*n维矩阵乘法器 *"1.2.3.4.5.6.通过键盘输入各项数据显示矩阵A,B矩阵求逆，并显示逆矩阵求矩阵运算A*B,并显示运算结果)；|");|");|");|");求矩阵运算A*BA(-1),并显示运算结果|")；从文

20、件读入矩阵A,B与维数n0.退出*");|");|");printf("tt 请选择(0-6):"); c=getchar();while(c<,0'|c>'61);return (c-'0');void ReadFromFile()/从指定文件读入矩阵的维数及矩阵各元素的值int i,j;FILE *fp;if(fp=fopen("tx.txt","r")=NULL) puts("无法打开文件!"); system("pause&

21、quot;);exit(0);fscanf(fp,"%d",&n);/读入矩阵维数A=CreateMatrix(n);创建矩阵 A B V RB=CreateMatrix(n);V=CreateMatrix(n);R=CreateMatrix(n);for(i=0;i<n;i+)读入矩阵 A(for(j=0;j<n;j+)(fscanf(fp,"%f",&Aij);)for(i=0;i<n;i+)读入矩阵 A(for(j=0;j<n;j+)(fscanf(fp,"%f",&Bij);)p

22、uts("nn读文件成功");fclose(fp);flag=1;) int main()(int i;charc,h;charstr10;for(;)(switch(Menu_Select()(case1: flag=-1;for(;)(system("cls");printf("nnt 矩阵维数 n:");scanf("%d",&n);gets(str);if(n>0)break;else (printf("nt输入有误，请重新输入！n"); puts(""

23、);system("pause");)A=CreateMatrix(n);B=CreateMatrix(n);V=CreateMatrix(n);R=CreateMatrix(n);Input(A);Input(B);break;case2: system("cls");if(flag=-1)puts("nnt不存在任何矩阵数据，请先输入数据");system("pause");break;)puts("n");printf("tA =");Print(A);puts(&qu

24、ot;n");printf("tB =");Print(B);puts("");system("pause");break;case3: system("cls");if(flag=-1)puts("nnt不存在任何矩阵数据，请先输入数据");system("pause");break;)for(;)printf("nnt输入需要求逆的矩阵(A/B):");h=getchar();c=getchar();/h=getchar();if(c=

25、9;A'|c='a')i=DinV(A,V);if(i=-1)puts("nnt矩阵A的行列式等于0,不可逆!");system("pause"); break;) printf("tA ="); Print(A); puts("n");printf("AA(-1)=");Print(V); puts(""); system("pause"); break;)elseif(c=,B|c=,b,) (i=DinV(B,V); if(i=-1) (puts("nnt矩阵B的行列式等于0,不可逆!) system("pause");break;) printf("tB ="); Print(B);