矩阵压缩存储
来源:互联网 发布:缓解抑郁的精油 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/06/15 20:54
对称矩阵的压缩
实现原理
c二维数组存储
在c中矩阵的表示是用二维数组。那么首先要搞清楚数组行列与矩阵行列的对应。在c语言中二维数组是按行存储的。即顺序存储每一行。(第一行,第二行。。。最后一行)
看一下例子:
数组数量替换成arrs[i][j],方便说明。int arrs[i][j] = {{1,2,3}, {1,2,3}, {1,2,3}};//test 二维数组内存位置 for(i = 0; i < 3; i++){ for(j = 0; j < 3; j++){ printf("%d\n",&arrs[i][j]);//内存位置连续 } }
在上例中i表示有多少行,j 表示一行有多少列。刚好与矩阵的行列对应。
对称矩阵
对称矩阵是指元素以主对角线为对称轴对称,如demo代码中的例子:
int arrs[row][col] = { {1,2,4}, {2,1,5}, {4,5,1} };
在上面的例子中元素以‘1’构成的对角线对称,对于对称矩阵的性质我们现在需要用的是 矩阵(i,j) == 矩阵(j,i);
压缩原理
矩阵压缩是将矩阵存储于一位数组,以节约空间。那么根据矩阵(i,j) == 矩阵(j,i);我们就可以只存储“矩阵(i,j)”了。当要访问矩阵(j,i)时交换 i 和 j 就可以了。
那么怎么压缩矩阵呢?,可以看出对于下面的例子中存储上三角和下三角都可以,这里以存储下三角为例。对于下面的矩阵我们只需要存储对角线和其下面的元素。那么要存储多少元素?或者一位数组要多大空间?来算一下:
在第一行需要存储1个元素;在第二行需要存储2个元素;在第三行需要存储3个元素;则需要存储1+2+3=6个元素。每行元素数量递增1,递增到n(n=行数)。那么推广开存储有n行的对称矩阵需要的空间大小是:“1+2+3+…+n-1+n”= n(n+1)/2
现在可以压缩存储元素了。解压矩阵参见下面的demo代码。
{1,2,4},{2,1,5},{4,5,1}
完整实现代码如下:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define row 3#define col 3int *yasuo(int arrs[row][col]){ int i,j, len = 0; int size = row*(row+1)/2;//n(n+1)/2 int *arr = (int *)malloc(sizeof(int)*size); for(i = 0; i < row; i++){ for(j = 0; j <= i; j++){ arr[len++] = arrs[i][j]; } } return arr;}//matrix testvoid matrixTest(){ int i, j, size = row*(row+1)/2;//n(n+1)/2 //对称矩阵 int arrs[row][col] = { {1,2,4}, {2,1,5}, {4,5,1} }; //test 压缩 int *arr = yasuo(arrs); printf("test 压缩\n"); for(i = 0; i < size; i++){ printf("%d\n",arr[i]); } printf("test 解压缩\n"); //test 解压缩 for(i = 0; i < row; i++){ for(j = 0; j < col; j++){ printf("%d\t",arr[getMatrix(arr,size,i,j)]); } printf("\n"); }}//取元素//参数解释:int arr[]:压缩后的一位数组; int length:数组长度 int i and int j:对应二维数组的下标//返回元素在一维数组中的下标int getMatrix(int arr[],int length,int i,int j){ int len; if((i < 0 || i >= length) || (j < 0 || j >= length)){ printf("Array Index Out Of Bounds\n"); return -1; } if(i <= j){ //表示元素在下三角范围 len = i*(i+1)/2; //计算第i行元素在一维数组中的起始位置 len+=j; //起始位置 + 列偏移 j 就是元素(i,j)在一维数组中的位置 return len; }else{ //表示元素在上三角范围 //对于对称矩阵,其上下三角的对称元素的下标刚好相反,也就是说元素(i,j)== (j,i) //所以这里交换i和j的位置即可。 len = j*(j+1)/2; //计算第j行元素在一维数组中的起始位置 len+=i; //起始位置 + 列偏移 i 就是元素(i,j)在一维数组中的位置 return len; }}
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