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任务计划

• 第31天：整数矩阵及其运算

第31天：整数矩阵及其运算

有关矩阵在1到10天的时候就已经接触过了，本次的工作量主要是将矩阵的一些运算给加进去了。
在java中this()代表的是调用无参构造函数，若括号里有值则调用的是相应的构造函数。

package matrix;

import java.util.Arrays;

/**
 * @description:
 * @author: Qing Zhang
 * @time: 2021/6/11
 */
public class IntMatrix {
    //数据
    int[][] data;

    /**
     * @Description: 构造函数
     * @Param: [paraRows, paraColumns]
     * @return:
     */
    public IntMatrix(int paraRows, int paraColumns) {
        data = new int[paraRows][paraColumns];
    }

    /**
     * @Description: 第二个构造函数
     * @Param: [paraMatrix]
     * @return:
     */
    public IntMatrix(int[][] paraMatrix) {
        data = new int[paraMatrix.length][paraMatrix[0].length];

        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            for (int j = 0; j < data[0].length; j++) {
                data[i][j] = paraMatrix[i][j];
            }
        }
    }

    /**
     * @Description: 第三个构造函数
     * @Param: [paraMatrix]
     * @return:
     */
    public IntMatrix(IntMatrix paraMatrix) {
        this(paraMatrix.getData());
    }


    /**
     * @Description: 获取单位矩阵
     * @Param: [paraRows]
     * @return: matrix.IntMatrix
     */
    public static IntMatrix getIdentityMatrix(int paraRows) {
        IntMatrix resultMatrix = new IntMatrix(paraRows, paraRows);
        for (int i = 0; i < paraRows; i++) {
            resultMatrix.data[i][i] = 1;
        }
        return resultMatrix;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return Arrays.deepToString(data);
    }

    /**
     * @Description: 获取自己的数据
     * @Param: []
     * @return: int[][]
     */
    public int[][] getData() {
        return data;
    }

    /**
     * @Description: 获取矩阵行
     * @Param: []
     * @return: int
     */
    public int getRows() {
        return data.length;
    }

    /**
     * @Description: 获取矩阵列
     * @Param: []
     * @return: int
     */
    public int getColumns() {
        return data[0].length;
    }

    /**
     * @Description: 设置某个位置的值
     * @Param: [paraRow, paraColumn, paraValue]
     * @return: void
     */
    public void setValue(int paraRow, int paraColumn, int paraValue) {
        data[paraRow][paraColumn] = paraValue;
    }

    /**
    * @Description: 获取某个位置的值
    * @Param: [paraRow, paraColumn]
    * @return: int
    */
    public int getValue(int paraRow, int paraColumn) {
        return data[paraRow][paraColumn];
    }

    /**
    * @Description: 矩阵相加
    * @Param: [paraMatrix]
    * @return: void
    */
    public void add(IntMatrix paraMatrix) throws Exception {
        //第一步是将目标矩阵的数据获取出来
        int[][] tempData = paraMatrix.getData();

        //第二部看两个矩阵大小是否匹配
        if (data.length != tempData.length) {
            throw new Exception("Cannot add matrices. Rows not match: " + data.length + " vs. "
                    + tempData.length + ".");
        }
        if (data[0].length != tempData[0].length) {
            throw new Exception("Cannot add matrices. Rows not match: " + data[0].length + " vs. "
                    + tempData[0].length + ".");
        }

        //第三步将两个矩阵的数据相加
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            for (int j = 0; j < data[0].length; j++) {
                data[i][j] += tempData[i][j];
            }
        }
    }

    /** 
    * @Description: 两个给定的矩阵相加
    * @Param: [paraMatrix1, paraMatrix2]
    * @return: matrix.IntMatrix
    */
    public static IntMatrix add(IntMatrix paraMatrix1, IntMatrix paraMatrix2) throws Exception {
        //将第一个矩阵复制出来
        IntMatrix resultMatrix = new IntMatrix(paraMatrix1);

        //加上第二个矩阵
        resultMatrix.add(paraMatrix2);

        return resultMatrix;
    }

    /**
    * @Description: 矩阵相乘
    * @Param: [paraMatrix1, paraMatrix2]
    * @return: matrix.IntMatrix
    */
    public static IntMatrix multiply(IntMatrix paraMatrix1, IntMatrix paraMatrix2)
            throws Exception {
        //第一步匹配矩阵大小
        int[][] tempData1 = paraMatrix1.getData();
        int[][] tempData2 = paraMatrix2.getData();
        if (tempData1[0].length != tempData2.length) {
            throw new Exception("Cannot multiply matrices: " + tempData1[0].length + " vs. "
                    + tempData2.length + ".");
        }

        //第二步分配空间.
        int[][] resultData = new int[tempData1.length][tempData2[0].length];

        //第三步矩阵相乘
        for (int i = 0; i < tempData1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < tempData2[0].length; j++) {
                for (int k = 0; k < tempData1[0].length; k++) {
                    resultData[i][j] += tempData1[i][k] * tempData2[k][j];
                }
            }
        }

        //构造目标矩阵
        IntMatrix resultMatrix = new IntMatrix(resultData);

        return resultMatrix;
    }

    public static void main(String[] args) {
        IntMatrix tempMatrix1 = new IntMatrix(3, 3);
        tempMatrix1.setValue(0, 1, 1);
        tempMatrix1.setValue(1, 0, 1);
        tempMatrix1.setValue(1, 2, 1);
        tempMatrix1.setValue(2, 1, 1);
        System.out.println("The original matrix is： " + tempMatrix1);

        IntMatrix tempMatrix2 = null;
        try {
            tempMatrix2 = new IntMatrix(IntMatrix.multiply(tempMatrix1, tempMatrix1));
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("The square matrix is： " + tempMatrix2);

        IntMatrix tempMatrix3 = new IntMatrix(tempMatrix2);
        try {
            tempMatrix3.add(tempMatrix1);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("The connectivity matrix is： " + tempMatrix3);
    }
}