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4上三角、下三角、對稱矩陣

說明

上三角矩陣是矩陣在對角線以下的元素均為0,即Aij = 0,i > j,例如:

1

2

3

4

5

0

6

7

8

9

0

0

10

11

12

0

0

0

13

14

0

0

0

0

15

下三角矩陣是矩陣在對角線以上的元素均為0,即A ij = 0 ,i < j ,例如:

1

0

0

0

0

2

6

0

0

0

3

7

10

0

0

4

8

11

13

0

5

9

12

14

15

對稱矩陣是矩陣元素對稱於對角線,例如:

1

2

3

4

5

2

6

7

8

9

3

7

10

11

12

4

8

11

13

14

5

9

12

14

15

上三角或下三角矩陣也有大部份的元素不儲存值(為0) ,我們可以將它們使用一維陣列來儲存 以節省儲存空間,而對稱矩陣因為對稱於對角線,所以可以視為上三角或下三角矩陣來儲存。

解法

假設矩陣為nxn,為了計算方便,我們讓陣列索引由1 開始,上三角矩陣化為一維陣列,若以列為主,其公式為:

【】

化為以行為主,其公式為:

【】

下三角矩陣化為一維陣列,若以列為主,其公式為:

 【】

若以行為主,其公式為:

【】

公式的導證其實是由等差級數公式得到,您可以自行繪圖並看看就可以導證出來,對於C/C++ 或Java等索引由0開始的語言來說,只要將i與j各加1 ,求得loc之後減1 即可套用以上的公式。

********************************程式*****************************************

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 5

int main(void) {  
   int arr1[N][N] = { 
       {1, 2, 3,4,5},
       {0, 6, 7,8,9},
       {0, 0, 10,11,12},
       {0, 0, 0,13, 14},
       {0, 0, 0,0,15}};

   int arr2[N*(1+N)/2] = {0};

   int i, j, loc = 0;

   printf("原二維資料:\n");
   for(i = 0; i < N; i++) {
      for(j = 0; j < N; j++) {
            printf("%4d", arr1[i][j]);
      }
      printf("\n");
  }

  printf("\n以列為主:");
  for(i = 0; i < N; i++) {
    for(j = 0; j < N; j++) {
         if(arr1[i][j] != 0)
            arr2[loc++] = arr1[i][j];
    }
  }

  for(i = 0; i < N*(1+N)/2; i++)
       printf("%d ", arr2[i]);

  printf("\n輸入索引(i, j) :"); 
  scanf("%d, %d", &i, &j); 
  loc = i*(2*N-i+1)/2+j-i;

  printf("(%d, %d) = %d", i, j, arr2[loc]);
  printf("\n");
   return 0;
}

********************************END************************************

[待編輯修改]