Написать класс Матрица (в данном случае матрица – массив объектов класса Массив из предыдущего задания).
В классе реализовать следующие методы:
конструкторы (по умолчанию, с параметрами, копирования;
деструктор;
ввод с клавиатуры, вывод на экран (в виде методов класса и при помощи перегруженных операций потокового ввода и вывода);
поиск элемента по ключу.
В этом же классе, перегрузить операции:
+, += (сложение матриц);
– (вычитание);
= (присвоение);
== (сравнение по элементам);
[] (взятие элемента с заданным индексом).
Решение:
Заголовочный файл matrix.h класса Matrix.
#ifndef MATRIX_H
#define MATRIX_H
#include "array.h"
class Matrix
{
friend ostream &operator<< (ostream &, const Matrix &); // перегруженный оператор вывода
friend istream &operator>> (istream &, Matrix &); // перегруженный оператор ввода
private:
Array *ptr; // указатель на матрицу типа Array
int size; // размер матрицы
public:
Matrix();// конструктор по умолчанию
Matrix(int, int ); // конструктор с параметрами
Matrix( Matrix &matrixToCopy ); // конструктор копии
~Matrix(); // десструктор класса Matrix
int getSize() const; // возвратить количество объектов типа Array
Array *getPtr() const; // вернуть указатель на объект типа Array
Array &operator[] (int ); // перегруженная операция взятия индекса
void setMatrix(); // заполнение матрицы
void getMatrix(); // вывод матрицы
int *search(const int key) const; // поиск по ключу
Matrix operator+ (const Matrix &right);
Matrix operator+= (const Matrix &right);
Matrix operator- (const Matrix &right);
const Matrix &operator= (const Matrix &right); // оператор присваивания
bool operator== (const Matrix &right) const;// оператор сравнения
};
#endif // MATRIX_H
Исполняемый файл matrix.cpp класса Matrix.
#include "matrix.h"
#include "array.h"
#include <iostream>
using std::cout; // пространство имен std для cout
using std::cin; // пространство имен std для cin
#include <iomanip> // для манипулятора setw
using std::setw; // пространство имен std для setw
#include <cstdlib>
Matrix::Matrix() // конструктор по умолчанию
{
size = 10; // по умолчанию размер матрицы = 10 объектам типа Array
ptr = new Array [size]; // выделить место в памяти для матрицы
for (int ix = 0; ix < size; ix++) // обнуляем матрицу
for (int jx = 0; jx < 10; jx++)
ptr[ix][jx] = 0;
}
Matrix::Matrix(int matrixSize, int arraySize) // конструктор с параметрами
{
size = (matrixSize > 0 ? matrixSize : 10); // количество строк
ptr = new Array [size]; // выделить место в памяти для матрицы
for (int ix = 0; ix < size; ix++) // перераспределяем выделенную память
ptr[ix].setSize(arraySize > 0 ? arraySize : 10); // количество столбцов
for (int ix = 0; ix < size; ix++) // обнуляем матрицу
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
ptr[ix][jx] = 0;
}
Matrix::Matrix( Matrix &matrixToCopy ) // конструктор копии
:size(matrixToCopy.size) // инициализатор размера массива
{
ptr = new Array [size]; // выделить место в памяти для матрицы
for (int ix = 0; ix < size; ix++) // перераспределяем выделенную память
ptr[ix].setSize(size); // количество столбцов
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
ptr[ix][jx] = matrixToCopy[ix][jx];// заполняем матрицу значениями матрицы matrixToCopy
}
Matrix::~Matrix() // десструктор класса Matrix
{
delete [] ptr; // освободить память, удалив матрицу
}
int Matrix::getSize() const // возвратить количество элементов матрицы
{
return size;
}
Array *Matrix::getPtr() const
{
return ptr;
}
// перегруженный оператор вывода для класса Array (вывод элементов массива на экран)
ostream &operator<< (ostream &output, const Matrix &obj)
{
for (int ix = 0; ix < obj.size; ix++)
{
for (int jx = 0; jx < obj.ptr->getSize(); jx++)
{
output << setw(5) // под каждое число выделяется 5 позиций
<< obj.ptr[ix][jx];
}
cout << std::endl;
}
output << std::endl; // перенос маркера на новую строку
return output; // позволяет множественный вывод, типа cout << x << y << z << ...
}
// перегруженный оператор ввода, для заполнения матрицы с клавиатуры
istream &operator>> (istream & input, Matrix &obj)
{
for (int ix = 0; ix < obj.size; ix++)
for (int jx = 0; jx < obj.ptr->getSize(); jx++)
input >> obj.ptr[ix][jx]; // заполняем матрицу
return input; // позволяет множественный ввод, типа cin >> x >> y >> z >> ...
}
// перегруженный оператор взятия индекса
Array &Matrix::operator[] (int subscript)
{
if(subscript < 0 || subscript >= size)
{
std::cerr << "\n Ошибка индекса: " << subscript << std::endl;
exit(1); // завершить работу программы, неправильный индекс
}
return ptr[subscript]; // возврат ссылки на элемент массива
}
void Matrix::setMatrix() // заполнение массива
{
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
cin >> ptr[ix][jx]; // ввод элементов матрицы с клавиатуры
}
void Matrix::getMatrix() // вывод массива
{
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
{
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
cout << setw(5) << ptr[ix][jx]; // вывод элементов матрицы на экран
cout << std::endl;
}
cout << std::endl; // новая строка
}
int *Matrix::search(const int key) const // поиск по ключу
{
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
if ( key == ptr[ix][jx] ) // поиск по ключу
return (&ptr[ix][jx]); // позиция искомого элемента
return NULL;
}
Matrix Matrix::operator+ (const Matrix &right)
{
if (size != right.size || ptr->getSize() != right.getPtr()->getSize())
{
cout << "Массивы разного размера!\n";
exit(1); // завершить работу программы
}
Matrix result(size, ptr->getSize());
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
result.ptr[ix][jx] = ptr[ix][jx] + right.ptr[ix][jx];
return result; // вернуть сумму
}
Matrix Matrix::operator+= (const Matrix &right)
{
if (size != right.size || ptr->getSize() != right.getPtr()->getSize())
{
cout << "Массивы разного размера!\n";
exit(1); // завершить работу программы
}
// Matrix result(size, ptr->getSize());
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
ptr[ix][jx] = ptr[ix][jx] + right.ptr[ix][jx];
return *this; // вернуть сумму
}
Matrix Matrix::operator- (const Matrix &right)
{
if (size != right.size || ptr->getSize() != right.getPtr()->getSize())
{
cout << "Массивы разного размера!\n";
exit(1); // завершить работу программы
}
Matrix result(size, ptr->getSize());
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
result.ptr[ix][jx] = ptr[ix][jx] - right.ptr[ix][jx];
return result; // вернуть сумму
}
const Matrix &Matrix::operator= (const Matrix &right) // оператор присваивания
{
if (&right != this) // чтобы не выполнялось самоприсваивание
{
if (size != right.size || ptr->getSize() != right.getPtr()->getSize())
{
delete [] ptr; // освободить пространство
size = right.size; // установить нужный размер матрицы
ptr = new Array [size]; // выделить память под копируемый массив
for (int ix = 0; ix < size; ix++) // перераспределяем выделенную память
ptr[ix].setSize(right.getPtr()->getSize()); // количество столбцов
}
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
ptr[ix][jx] = right.ptr[ix][jx]; // скопировать массив
}
return *this; // разрешает множественное присваивание, например x = t = e
}
bool Matrix::operator== (const Matrix &right) const// оператор сравнения
{
if (size != right.size || ptr->getSize() != right.getPtr()->getSize())
return false; // матрицы с разным количеством элементов
for (int ix = 0; ix < size; ix++)
for (int jx = 0; jx < ptr->getSize(); jx++)
if (ptr[ix][jx] != right.ptr[ix][jx])
return false; // матрицы не равны
return true; // матрицы равны
}
Файл с функцией main(). В этом файле я постарался протестировать все возможности класса Matrix.
#include <iostream>
using namespace std;
#include "matrix.h"
#include <cstdlib>
int main()
{
srand(time(NULL));
Matrix myMatrix1(5,5); // конструктор с параметрами
// заполнение матрицы
for (int ix = 0; ix < myMatrix1.getSize(); ix++)
for (int jx = 0; jx < myMatrix1.getPtr()->getSize(); jx++)
myMatrix1[ix][jx] = rand() % 100;
cout << myMatrix1; // перегруженный оператор вывода
Matrix myMatrix2(myMatrix1); // конструктор копии
myMatrix2.getMatrix(); // вывод матрицы с помощью метода класса Matrix
//myMatrix2.setMatrix(); // заполнение матрицы с помощью метода класса Matrix
int * adr = myMatrix2.search(99);
if (adr == NULL)
cout << "Значения " << 99 << " в матрице нет!\n";
else
cout << "Значение " << 99 << " находится в памяти по адресу: " << adr << endl;
cout << (myMatrix1 + myMatrix2); // перегруженная операция сложения
cout << "Как видите, myMatrix1 осталась без изменения!\n";
cout << myMatrix1;
myMatrix1 += myMatrix2; // перегруженная операция сложения-присвоения
cout << "myMatrix1 содержит значения ,полученные при: myMatrix1 += myMatrix2; !\n";
cout << myMatrix1;
cout << (myMatrix1 - myMatrix1); // перегруженная операция вычитания
Matrix myMatrix3 = myMatrix2; // перегруженная операция присваивания
cout << myMatrix3;
if (myMatrix3 == myMatrix2)
cout << "Матрицы myMatrix3 и myMatrix2 равны!\n";
return 0;
}