Создать шаблонный класс матрицы на основе вектора vector<vector<T>> С++

@Olga562 · Регистрация: 25.01.2022

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Есть задание:
Создать шаблонный класс матрицы на основе вектора vector<vector<T>>. Определить операции ввода и вывода матрицы. Создать операции: добавление матриц, умножение матрицы, умножение матрицы на вектор.
Продемонстрировать работу шаблона для типов int и float.

На сайте было похожее задание, но я не смогла разобраться с своим vector<vector<T>> (компилятор подчеркивает Т), как грамотно создать шаблонный класс и вызвать его, имея такой вектор, и так же не смогла разобраться, как умножить матрицу на число. Помогите, пожалуйста, пыталась что-то воспроизвести, но компилятор постоянно ругается, задание достаточно сложное для моего ума

. Буду очень благодарна за ответ

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <vector>
#include <set>
 
using namespace std;
 
class Matrix
{
private:
    vector<vector<T>> matrix;
    int row;
    int column;
   
public:
    Matrix() : row(0), column(0) {}
    Matrix(int row, int column) : row(row), column(column)
    {
        matrix.resize(row, vector<int>(column));
    }
    void EnterMatrix()
    {
        int element;
        for (int i = 0; i < row; i++)
            for (int j = 0; j < column; j++)
            {
                cin >> element;
                matrix[i][j] = element;
            }
    }
 
    friend Matrix operator+(const Matrix& a, const Matrix& b);
    friend Matrix operator*(const Matrix& c, const Matrix& d);
    friend Matrix operator*(const Matrix& w, const Matrix& q);
    friend istream& operator>>(istream& is, Matrix& m);
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Matrix& m);
};
 
 
 
istream& operator>>(istream& is, Matrix& m)
{
    for (int i = 0; i < m.row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < m.column; j++)
            is >> m.matrix[i][j];
 
 
    }
    return is;
}
 
ostream& operator<<(ostream& out, const Matrix& m)
{
    for (int i = 0; i < m.row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < m.column; j++)
            out << m.matrix[i][j] << " ";
        out << endl;
    }
    return out;
}
int main()
{
    setlocale(LC_ALL, "rus");
    cout << "Введите количество строк для первой матрицы: ";
    int r;
    cin >> r;
    cout << "Введите количество столбцов для первой матрицы: ";
    int c;
    cin >> c;
    Matrix mat(r, c);
    mat.EnterMatrix();
    cout << mat;
    cout << "Введите количество строк для второй матрицы: ";
    int r2;
    cin >> r2;
    cout << "Введите количество столбцов для второй матрицы: ";
    int c2;
    cin >> c2;
    Matrix mat2(r2, c2);
    mat2.EnterMatrix();
    cout << mat2;
    cout << mat + mat2;
    cout << mat * mat2;
    
    cout << "Введите количество строк для матрицы: ";
    int k;
    cin >> k;
    cout << "Введите количество столбцов для второй матрицы: ";
    int K;
    cin >> K;
    Matrix mat3(k, K);
    mat3.EnterMatrix();
    cout << mat3;
    cout << "Введите для вектора: ";
    int B, beq;
    cin >> B >> beq;
 
    return 0;
}
 
template<typename T>
class MyClass :public std::vector<std::vector<T>>
{
    Matrix operator+(const Matrix& a, const Matrix& b)
    {
        setlocale(LC_ALL, "rus");
        if (a.row != b.row || a.column != b.column || a.row <= 0 || b.row <= 0 || a.column <= 0 || b.column <= 0)
        {
            cout << "Операция не может быть выполнена. Количество строк и столбцов обеих матриц должно совпадать, а также не должно быть равным нулю.";
            exit(1);
        }
        else
        {
            cout << "Сумма матриц равна:" << endl;
            Matrix result(a.row, a.column);
            for (int i = 0; i < a.row; i++)
            {
                for (int j = 0; j < a.column; j++)
                {
                    result.matrix[i][j] = a.matrix[i][j] + b.matrix[i][j];
                }
            }
            return result;
        }
    }
 
    Matrix operator*(const Matrix& c, const Matrix& d)
    {
        setlocale(LC_ALL, "rus");
        if (c.row != d.row || c.column != d.column || c.row <= 0 || d.row <= 0 || c.column <= 0 || d.column <= 0)
        {
            cout << "Операция не может быть выполнена. Количество строк и столбцов обеих матриц должно совпадать, а также не должно быть равным нулю.";
            exit(1);
        }
        else
        {
            cout << "умножение матриц равна:" << endl;
            Matrix result(c.row, c.column);
            for (int i = 0; i < c.row; i++)
            {
                for (int j = 0; j < c.column; j++)
                {
                    result.matrix[i][j] = c.matrix[i][j] * d.matrix[i][j];
                }
            }
            return result;
        }
    }
 
    Matrix operator*(const Matrix& w, const Matrix& q)
    {
        setlocale(LC_ALL, "rus");
        if (w.row != q.row || w.column != q.column || w.row <= 0 || q.row <= 0 || w.column <= 0 || q.column <= 0)
        {
            cout << "Операция не может быть выполнена. Количество строк и столбцов обеих матриц должно совпадать, а также не должно быть равным нулю.";
            exit(1);
        }
        else
        {
            cout << "умножение матрицы на вектор:" << endl;
 
            Matrix result(w.row, w.column);
            int t;
            t = 0;
            for (int i = 0; i < w.row; i++)
            {
                for (int j = 0; j < w.column; j++)
                {
                    t = t + w.matrix[i][j] * B[i];
                    t = result.matrix[i][j];
                }
            }
            return result;
        }
    }
};

@John Prick · 27.01.2022, 13:38

Сообщение от Olga562

компилятор подчеркивает Т

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
template <class T>
class Matrix
{
private:
    vector<vector<T>> matrix;
/*
  ***
*/
};

Добавлено через 57 секунд

C++
1
2
3
4
    Matrix(int row, int column) : row(row), column(column)
    {
        matrix.resize(row, vector<T>(column)); // <-- T
    }

Добавлено через 3 минуты
Но чтобы не мучаться с этими бесконечными скобками, лучше дать типам названия

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
template <class T>
class Matrix
{
    typedef std::vector<T> row_t;
    typedef std::vector<row_t> matrix_t;
 
    matrix_t matrix;
 
public:
    Matrix(int rows, int columns) {
        matrix.resize(rows, row_t(columns));
    }
};

@Olga562 · 27.01.2022, 13:58 **[ТС]**

Код трещит по швам

Получается операции вычисления суммы матриц и умножение должны быть в классе Matrix, а в int main нужно вызвать шаблон?

@John Prick · 27.01.2022, 14:17

Сообщение от Olga562

Получается операции вычисления суммы матриц и умножение должны быть в классе Matrix

Это не столь принципиально. Но логичнее их сделать вне матрицы, оставив доступ к внутренностям класса с помощью friend объявления.

Сообщение от Olga562

в int main нужно вызвать шаблон?

Не вызвать, а создать объект шаблонного класса с нужным вам типом в качестве параметра шаблона.

C++
1
Matrix<int> maxtrix(6, 6);

@lemegeton · 27.01.2022, 19:37

Даже не надо делать friend объявления.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <stdexcept>
 
template<typename T>
class Matrix {
public:
    using value_type = T;
    using row_type = std::vector<value_type>;
 
    Matrix() : width{0}, matrix{} {}
 
    Matrix(std::size_t height, std::size_t width) : width{width}, matrix(height, row_type(width, 0)) {}
 
    Matrix(std::size_t height, std::size_t width, const T &value) : width{width},
        matrix(height, row_type(width, value)) {}
 
    std::size_t getHeight() const {
        return matrix.size();
    }
 
    std::size_t getWidth() const {
        return width;
    }
 
    row_type &operator[](std::size_t n) {
        return matrix[n];
    }
 
    const row_type &operator[](std::size_t n) const {
        return matrix[n];
    }
 
private:
    std::size_t width;
    std::vector<row_type> matrix;
};
 
template<typename T>
std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const Matrix<T> &m) {
    for (std::size_t i = 0; i < m.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < m.getHeight(); ++j) {
            out << std::fixed << std::setprecision(2) << std::setw(7) << m[i][j];
        }
        out << std::endl;
    }
    return out;
}
 
template<typename T>
Matrix<T> operator+(const Matrix<T> &a, const Matrix<T> &b) {
    if (a.getHeight() != b.getHeight() || a.getWidth() != b.getWidth()) {
        throw std::invalid_argument("matrices can only be summed if their dimentions match");
    }
    Matrix<T> result = a;
    for (std::size_t i = 0; i < b.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < b.getWidth(); ++j) {
            result[i][j] += b[i][j];
        }
    }
    return result;
}
 
template<typename T>
Matrix<T> operator*(const Matrix<T> &a, const Matrix<T> &b) {
    if (a.getWidth() != b.getHeight()) {
        throw std::invalid_argument("matrix a should have it's width equal to matrix b height");
    }
    Matrix<T> result{a.getHeight(), b.getWidth()};
    for (std::size_t i = 0; i < result.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < result.getWidth(); ++j) {
            result[i][j] = 0;
            for (std::size_t k = 0; k < a.getWidth(); ++k) {
                result[i][j] += a[i][k] * b[k][j];
            }
        }
    }
    return result;
}
 
 
int main() {
    Matrix<double> a{2, 2, 2};
    Matrix<double> b{2, 2, 2};
 
    std::cout << a + b << std::endl;
    std::cout << a * b << std::endl;
 
    return 0;
}

@Olga562 · 27.01.2022, 20:26 **[ТС]**

Спасибо за ответ)
Не могли бы вы, пожалуйста, прокомментировать местами код?) Достаточно профессионально написано, а я пока не так близка к такому уровню познаний в плюсах, по этому немного непонятно для меня.

И я не понимаю, почему тут переданы именно такие значения и почему их именно три(2,2,2)

Code
1
2
 Matrix<double> a{ 2, 2, 2};
 Matrix<double> b{ 2, 2, 2};

.
И насколько я поняла код, там только операция с суммой матриц и умножения матриц, да?

@lemegeton · 27.01.2022, 20:41

Сообщение от Olga562

И я не понимаю, почему тут переданы именно такие значения и почему их именно три(2,2,2)

Эти фигурные скобочки после имени переменной -- новомодный способ вызвать конструктор.
В данном случае вызывается конструктор с тремя параметрами (поэтому их и три):

C++
1
2
Matrix(std::size_t height, std::size_t width, const T &value) : width{width},
        matrix(height, row_type(width, value)) {}

Который инициализирует матрицу высотой первого параметра, шириной второго параметра и со значениями из третьего параметра.
В результате Matrix<double> a{2,2,2} это матрица a, размерностью 2х2 из чисел типа double со значениями 2.0.
Почему именно такие значения -- хз, я так придумал.

Сообщение от Olga562

насколько я поняла код, там только операция с суммой матриц и умножения матриц, да?

Да.
И вывод.
Добавлено через 38 секунд

Сообщение от Olga562

прокомментировать местами код

Задавайте вопросы, где непонятно.

@Olga562 · 27.01.2022, 21:17 **[ТС]**

На счет вот этой строки кода, не могу понять для чего и почему в скобках определенные значения: setprecision(2), setw(7),fixed

C++
1
out << std::fixed << std::setprecision(2) << std::setw(7) << m[i][j];

А тут не могу понять почему именно такая формулировка, почему просто не result[i][j] =a[i][j]* b[i][j];

C++
1
2
3
4
            for (std::size_t k = 0; k < a.getWidth(); ++k) {
                result[i][j] += a[i][k] * b[k][j];
            }
}

Тут не могу понять что означает такая запись:

C++
1
2
3
4
5
6
7
std::size_t getWidth() const {
        return width;
    }
 
    row_type &operator[](std::size_t n) {
        return matrix[n];
    }

И не могли бы вы, пожалуйста, продемонстрировать, как умножить матрицу на вектор? Я смотрела примеры, но не могу понять как реализовать этот принцип)

Надеюсь не утомила вас вопросами...

@lemegeton · 27.01.2022, 22:31

Сообщение от Olga562

почему в скобках определенные значения: setprecision(2), setw(7),fixed

Это настройка потока вывода.
fixed -- число будет выводиться в фиксированной нотации -- с точкой
setprecision -- число будет выводиться с заданным количеством знаков после точки -- в данном случае 2, так мне кажется симпатичнее
setw -- число будет выводиться в конце поля указанной ширины -- все поля будут одинаковой ширины, что позволит вывести ровненькую матрицу. число семь опять же, от балды, показалось достаточным.

Сообщение от Olga562

почему просто не result[i][j] =a[i][j]* b[i][j];

Потому что формула такая. Каждый элемент результата есть сумма перемножений каждого элемента соответствующей строки и столбца.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Olga562

Тут не могу понять что означает такая запись:

Что именно в этой "записи" вам непонятно?
Если всё, лучше почитайте про синтаксис языка и как пишутся методы класса. Мне это объяснять лень.

Добавлено через 5 минут

Сообщение от Olga562

продемонстрировать, как умножить матрицу на вектор?

"Продемонстрировать" хоспаде. Откуда такой слог?!

Прочитайте внимательно: умножение матрицы на вектор есть умножение матрицы на другую матрицу, у которой либо один столбец либо одна строка.

Соответственно, как вариант могу предложить создать две функции (пусть они будут в классе матрицы), создающие из вектора либо однострочную матрицу либо одностолбцовую.

Мне такой вариант семантически больше нравится, чем две разные функции умножения.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <stdexcept>
 
template<typename T>
class Matrix {
public:
    using value_type = T;
    using row_type = std::vector<value_type>;
 
    Matrix() : width{0}, matrix{} {}
 
    Matrix(std::size_t height, std::size_t width) : width{width}, matrix(height, row_type(width, 0)) {}
 
    Matrix(std::size_t height, std::size_t width, const T &value) : width{width},
        matrix(height, row_type(width, value)) {}
 
    std::size_t getHeight() const {
        return matrix.size();
    }
 
    std::size_t getWidth() const {
        return width;
    }
 
    row_type &operator[](std::size_t n) {
        return matrix[n];
    }
 
    const row_type &operator[](std::size_t n) const {
        return matrix[n];
    }
 
    template<typename E>
    static Matrix<E> ofColumn(const std::vector<E> &v) {
        Matrix<E> result{v.size(), 1};
        for (std::size_t i = 0; i < v.size(); ++i) {
            result[i][0] = v[i];
        }
        return result;
    }
 
    template<typename E>
    static Matrix<E> ofRow(const std::vector<E> &v) {
        Matrix<E> result{1, v.size()};
        for (std::size_t i = 0; i < v.size(); ++i) {
            result[0][i] = v[i];
        }
        return result;
    }
 
private:
    std::size_t width;
    std::vector<row_type> matrix;
};
 
template<typename T>
std::ostream &operator<<(std::ostream &out, const Matrix<T> &m) {
    for (std::size_t i = 0; i < m.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < m.getWidth(); ++j) {
            out << std::fixed << std::setprecision(2) << std::setw(7) << m[i][j];
        }
        out << std::endl;
    }
    return out;
}
 
template<typename T>
std::istream &operator>>(std::istream &in, Matrix<T> &m) {
    for (std::size_t i = 0; i < m.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < m.getHeight(); ++j) {
            in >>m[i][j];
        }
    }
    return in;
}
 
template<typename T>
Matrix<T> operator+(const Matrix<T> &a, const Matrix<T> &b) {
    if (a.getHeight() != b.getHeight() || a.getWidth() != b.getWidth()) {
        throw std::invalid_argument("matrices can only be summed if their dimentions match");
    }
    Matrix<T> result = a;
    for (std::size_t i = 0; i < b.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < b.getWidth(); ++j) {
            result[i][j] += b[i][j];
        }
    }
    return result;
}
 
template<typename T>
Matrix<T> operator*(const Matrix<T> &a, const Matrix<T> &b) {
    if (a.getWidth() != b.getHeight()) {
        throw std::invalid_argument("matrix a should have it's width equal to matrix b height");
    }
    Matrix<T> result{a.getHeight(), b.getWidth()};
    for (std::size_t i = 0; i < result.getHeight(); ++i) {
        for (std::size_t j = 0; j < result.getWidth(); ++j) {
            result[i][j] = 0;
            for (std::size_t k = 0; k < a.getWidth(); ++k) {
                result[i][j] += a[i][k] * b[k][j];
            }
        }
    }
    return result;
}
 
 
int main() {
    Matrix<double> a{2, 2, 2};
    Matrix<double> b{2, 2, 2};
 
 
    std::cout << a + b << std::endl;
    std::cout << a * b << std::endl;
 
    std::vector<double> v{1, 2, 3};
 
    Matrix<double> c = Matrix<double>::ofColumn(v);
    Matrix<double> d = Matrix<double>::ofRow(v);
 
    std::cout << c << std::endl << d << std::endl << c * d << std::endl;
    std::cout << d * c << std::endl;
 
    return 0;
}

@Olga562 · 28.01.2022, 01:50 **[ТС]**

Благодарна за объяснения, спасибо

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Подстановка значения реквизита справочника в табличную часть документа Maks 10.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа "ПланированиеПерсонала", разработанного в конфигурации КА2. Задача: при выборе сотрудника (справочник Сотрудники) в ТЧ документа. . .	Очистка реквизитов документа при копировании Maks 09.04.2026 Алгоритм из решения ниже применим как для типовых, так и для нетиповых документов на самых различных конфигурациях. Задача: при копировании документа очищать определенные реквизиты и табличную. . .	модель ЗдравоСохранения 8. Подготовка к разному выполнению заданий anaschu 08.04.2026 https:/ / github. com/ shumilovas/ med2. git main ветка * содержимое блока дэлэй из старой модели теперь внутри зайца новой модели 8ATzM_2aurI	Блокировка документа от изменений, если он открыт у другого пользователя Maks 08.04.2026 Алгоритм из решения ниже реализован на примере нетипового документа, разработанного в конфигурации КА2. Задача: запретить редактирование документа, если он открыт у другого пользователя. / / . . .
Система безопасности+живучести для сервера-слоя интернета (сети). Двойная привязка. Hrethgir 08.04.2026 Далее были размышления о системе безопасности. Сообщения с наклонным текстом - мои. А как нам будет можно проверить, что ссылка наша, а не подделана хулиганами, которая выбросит на другую ветку и. . .	Модель ЗдрввоСохранения 7: больше работников, больше ресурсов. anaschu 08.04.2026 работников и заданий может быть сколько угодно, но настроено всё так, что используется пока что только 20% kYBz3eJf3jQ	Дальние перспективы сервера - слоя сети с космологическим дизайном интефейса карты и логики. Hrethgir 07.04.2026 Дальнейшее ближайшее планирование вывело к размышлениям над дальними перспективами. И вот тут может быть даже будут нужны оценки специалистов, так как в дальних перспективах всё может очень сильно. . .	Горе от ума kumehtar 07.04.2026 Эта мне ментальная установка, что вот прямо сейчас, мол, мне для полного счастья не хватает (нужное вписать), и когда я этого достигну - тогда и полный кайф. Одна из самых сильных ловушек на пути. . . .

@Olga562 0 / 0 / 0 Регистрация: 25.01.2022 Сообщений: 44
	27.01.2022, 13:58 [ТС]
	Код трещит по швам Получается операции вычисления суммы матриц и умножение должны быть в классе Matrix, а в int main нужно вызвать шаблон? 0

@Olga562 0 / 0 / 0 Регистрация: 25.01.2022 Сообщений: 44
	28.01.2022, 01:50 [ТС]
	Благодарна за объяснения, спасибо 0

Создать шаблонный класс матрицы на основе вектора vector<vector<T>> С++

Решение