C語言數組學習之特殊矩陣的壓縮存儲

首先最開始我們先回憶一下數組的概念

1.數組的定義

數組是由n個相同類型的數據元素構成的有限序列,每個數據元素稱為一個數組元素,每個元素在n個線性關系中的序號稱為該元素的下標,下標的取值范圍稱為數組的維界。

數組與線性表的關系

數組是線性表的推廣

  • 一維數組可以視為一個線性表
  • 二維數組可視為其元素為定長線性表的線性表
  • 數組一旦被定義,其維數和維界就不再改變,因此除瞭數組結構的初始化和銷毀外,數組隻能執行存儲元素和修改元素的操作

在瞭解完數組的定義後,我們再瞭解一下數組在內存中是如何存儲的

2.數組的存儲結構

一個數組的所有元素在內存中占用一段連續的存儲空間

一維數組的存儲如下:

對於多維數組,比如二維數組來說,有兩種映射方法:按行優先 和 按列優先

按行優先:先行後列,先存儲行號較小的元素,行號相等先存儲列號較小的元素

按列優先:先列後行,先存儲列號較小的元素,列號相等先存儲行號較小的元素

習題1

在瞭解數組在內存中的存儲方式後,我們可以開始用數組來存儲矩陣中的元素瞭!

3.對稱矩陣

概念

對於一個n階方陣A中的任意一個元素ai,j都有ai,j=aj,i,則稱為對稱矩陣

對於一個對稱矩陣我們可以將其中的元素劃分為3個部分:上三角區,主對角線和下三角區

存儲方法選擇

土辦法

用一個n*n的數組去完完整整地將整個矩陣中的元素給存儲下來。

壓縮存儲法

我們發現對於n階對稱矩陣,上三角區的所有元素與下三角區的所有元素相同,若采用上述的土辦法,將會浪費幾乎一半的空間,因此我們將其中重復相同的元素隻存放一次。

存儲主對角線和下三角區

可見,采取行優先的原則將主對角線和下三角區的元素存入數組B當中

那麼在數組B當中,ai,j對應B[?]呢?我們可以自己通過計算得出一個映射公式

習題1

習題2

4.三角矩陣

概念

存儲方法選擇

土辦法

用一個n*n的數組去完完整整地將整個矩陣中的元素給存儲下來。

壓縮存儲法

與對稱矩陣不同之處在於,存儲完下三角區和主對角線上的元素之後,緊接著存儲對角線上方的常量一次。

按行存儲主對角線和下三角區+常量C

按行存儲主對角線和上三角區+常量C

5.三對角矩陣

概念

對角矩陣稱為帶狀矩陣;在三對角矩陣中,所有非零元素都集中在以主對角線為中心的3條對角線的區域,其他區域的元素都為零

存儲方法選擇

壓縮存儲法

習題1

6.稀疏矩陣

概念

矩陣中非零元素的個數t,相對矩陣元素的個數s來說非常少,即s>>t的矩陣稱為稀疏矩陣。

存儲方法選擇

三元組存儲

十字鏈表法

 

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