（C++）矩阵模板类

只是测了下int型没问题，还有个卷积运算没做之后补上，给某个学生党做的，做的比较快。

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include "..\utils\FileOperation.h"
#include "..\utils\Utils.h"
#include <sstream>
using namespace std;#define  MinSize 1                             //控制行列最小值
#define  MaxSize 500                           //控制行列最大值template <class T>
class CMat;template<class T>
class CMat
{template <class U>friend CMat<U> operator*(CMat<U>&,CMat<U>&); //矩阵乘法public://---------------构造CMat<T>() = delete;                         //删除默认构造函数CMat<T>(int r, int c, T value);             //指定行数r、列数c构造初始值均为value的矩阵CMat<T>(int r, int c, T* arr);              //给定一维数组arr,构建r行、c列矩阵CMat<T>(int r, int c);                      //创建构建r行、c列矩阵，矩阵值从键盘中输入//---------------析构virtual ~CMat();                            //析构函数//---------------拷贝构造(deep copy)CMat<T>(CMat<T>&);//---------------方法void printMat() const;                      //按矩阵行列格式打印矩阵void saveMat(const char *filename);         //保存矩阵数据到文件void loadMat(const char *filename);         //从文件中读取数据到矩阵int  getRows() const;                       //读取矩阵的行数int  getCols() const;                       //读取矩阵的列数bool isSquare() const;                      //判断是否为方阵void reSize(int p, int q);                  //将矩阵形状变换为p行、q列CMat<T> fetchRow(int row);                  //取给定行所有元素 row col从0开始取CMat<T> fetchCol(int col);                  //取给定列所有元素 row col从0开始取void swapRows(int a, int b);                //交换矩阵第a行和第b行元素的值 row col从0开始取void swapCols(int a, int b);                //交换矩阵第a列和第b列元素的值row col从0开始取static CMat<T> createEyeMat(int n);         //创建一个行数列数均为n的单位矩阵void detMat();                             //求矩阵行列式CMat<T>convMat(CMat<T>a, CMat<T>b);        //矩阵卷积运算//---------------重载                           T operator()(int row, int col);            //按给定的行和列取元素 row col从0开始取CMat<T>&operator+(CMat<T>&);               //矩阵加法CMat<T>&operator-(CMat<T>&);               //矩阵减法CMat<T>&operator=(CMat<T>&);               //矩阵深度复制bool operator==(CMat<T>&);                 //判断矩阵相等bool operator!=(CMat<T>&);                 //判断矩阵不相等private:int row;                                   //行int col;                                   //列T*  data;                                  //指向数据的一维指针
};template<class T>
void CMat<T>::printMat() const
{cout<<"当前实例矩阵为:\n";cout << "-------------------\n";for(int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++){cout<<*(data + i*col + j);if (j < col - 1){cout << "    ";}else if(j==col-1){cout <<"\n";}}}cout << "-------------------\n";
}template<class T>
void CMat<T>::saveMat(const char *filename)
{//文件格式: 1   21  21//          12  23  32     //          12  23  11 //          23  12  33string write_str = "";for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++){//string cur_str=atioif (write_str == ""){write_str += to_string(*(data + i*col + j));}else{if (j == col - 1){   //每行的最后一个加换行符write_str += " ";write_str += to_string(*(data + i*col + j));write_str += "\n";}else if (j == 0){//每行的第一个什么都不加write_str += to_string(*(data + i*col + j));}else{//中间段 加空格即可write_str += " ";write_str += to_string(*(data + i*col + j));}}}}//删除结尾的\nwrite_str.pop_back();//暂时不考虑中文编码问题-有需求再加//if (!FileOperation::IsFileExist(filename))/不考虑不存在//{//    return;//}//删除旧的bool delete_ret = FileOperation::GetFileOperation()->DeleteFile(filename);//如果没有 创建一个 然后直接写入bool create_ret = FileOperation::GetFileOperation()->CreateFile(write_str, filename);//失败情况不考虑
}template<class T>
void CMat<T>::loadMat(const char *filename)
{//cout<<"开始读取"<< endl;string read_str;if (!FileOperation::GetFileOperation()->IsFileExist(filename)) //不考虑不存在{cout << "读取的文件路径不存在:" << filename << endl;return;}else{bool read_ret = FileOperation::GetFileOperation()->ReadStringFromFile(filename, read_str);}//将字符串分割获取每一行vector<string>all_row_vec;SplitString(read_str, all_row_vec, "\n");if (all_row_vec.size() <= 0){cout << "读取文件失败" << filename << endl;}this->row = static_cast<int>(all_row_vec.size());cout << "文件矩阵行数" << to_string(row) << endl;//先取第一行列数 来构造datavector<string>first_row_vec;SplitString(all_row_vec[0], first_row_vec, " ");if (first_row_vec.size() <= 0){cout << "读取文件失败" << filename << endl;return;}//去第一行分割的列数 赋值给当前类this->col = static_cast<int>(first_row_vec.size());cout << "文件矩阵列数" << to_string(col) << endl;//构造datadata = new T[col*row];//以下语句赋值有崩溃风险 必须保证文件存取一定要正确for (int i = 0; i < all_row_vec.size(); i++){vector<string>one_row_vec;SplitString(all_row_vec[i], one_row_vec, " ");for (int j = 0; j < col; j++){istringstream iss(one_row_vec[j]);T num;iss >> num;*(data + i*col + j) = num;}}//cout << "结束读取，读取成功" << endl;
}template<class T>
int CMat<T>::getRows() const
{cout << "当前矩阵行数 " << to_string(row) << endl;return row;
}template<class T>
int CMat<T>::getCols() const
{cout << "当前矩阵列数 " << to_string(col) << endl;return col;
}template<class T>
bool CMat<T>::isSquare() const
{if (col == row){cout << "当前矩阵是方阵" << endl;return true;}else{cout << "当前矩阵不是方阵" << endl;return false;}
}template<class T>
void CMat<T>::reSize(int p, int q)
{//p*q必须和当前矩阵row*col一样if (p*q != row*col){//不符合条件取消return;}//符合条件,进行变换//直接将row和col用p q赋值即可this->row = p;this->col = q;
}template<class T>
T CMat<T>::operator()(int row, int col)
{if (row < 0 || row >= this->row || col < 0 || col >= this->col){cout << "重载()输入超出范围" << endl;}T cur_value = *(data + row*(this->col) + col);cout << "该矩阵第" << to_string(row) << "行,第" << to_string(col) << "列值为:" << to_string(cur_value) << endl;return cur_value;
}template<class T>
CMat<T>& CMat<T>::operator+(CMat<T>&mat)
{//判断是不是同型的矩阵int target_row = mat.getRows();int target_col = mat.getCols();if (target_row != this->row || target_row != this->col){cout << "不同型矩阵不能相加" << endl;}//数据部分不判断了T*target_data = mat.data;//相加for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++){T target_value = *(target_data + i*row + j);T cur_value = *(this->data + i*row + j);*(this->data + i*row + j) = cur_value + target_value;}}return *this;
}template<class T>
CMat<T>& CMat<T>::operator-(CMat<T>&mat)
{   //判断是不是同型的矩阵int target_row = mat.getRows();int target_col = mat.getCols();if (target_row != this->row || target_row != this->col){cout <<"不同型矩阵不能相减"<<endl;}//数据部分不判断了T*target_data = mat.data;//相加for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++){T target_value = *(target_data + i*row + j);T cur_value = *(this->data + i*row + j);*(this->data + i*row + j) = cur_value - target_value;}}return *this;
}template<class T>
CMat<T> CMat<T>::convMat(CMat<T>a, CMat<T>b)
{}template<class T>
void CMat<T>::detMat()
{}template<class T>
CMat<T> CMat<T>::createEyeMat(int n)
{T*data = new T[n*n];for (int i = 0; i < n*n; i++){*(data + i) = 1;}static CMat<T>result_mat(n, n, data);return result_mat;
}template<class T>
void CMat<T>::swapCols(int a, int b)
{//判断if(a <0||a>= col||b<0||b>=col){//参数不符合条件return;}//new一个暂存的数据 存下b列的数据 有row项T*temp_data = new T[row];for(int i= 0;i<row;i++){//将b列数据给到temp_data,b列数据用a列数据赋值,a列数据用temp_data赋值*(temp_data + i) = *(data + i*col+b);*(data + i*col +b) = *(data + i*col +a);*(data + i*col + a) = *(temp_data +i);}delete[]temp_data;return;
}template<class T>
void CMat<T>::swapRows(int a, int b)
{//判断if(a<0||a>=row||b<0||b>= row){//参数不符合条件return;}//new一个暂存的数据 存下b行的数据 有col项T*temp_data = new T[col];for(int j=0; j<col; j++){//将b行数据给到temp_data,b行数据用a行数据赋值,a行数据用temp_data赋值*(temp_data + j) = *(data + b*col + j);*(data + b*col + j) = *(data + a*col + j);*(data + a*col + j) = *(temp_data + j);}delete[]temp_data;return;
}template<class T>
CMat<T> CMat<T>::fetchCol(int col)
{//给定行,则矩阵为n行 1列  参数col从0开始取int mat_row = this->row;int mat_col = 1;T*data = new T[mat_row*mat_col];for (int i= 0; i< mat_row; i++){*(data + i) = *(this->data + row*i + col);}CMat<T>result_mat(mat_row, mat_col, data);return result_mat;
}template<class T>
CMat<T> CMat<T>::fetchRow(int row)
{//给定行,则矩阵为1行 n列  参数row从0开始取int mat_row =1;int mat_col= this->col;T*data = new T[mat_row*mat_col];for (int j = 0; j < mat_col; j++){*(data + j) = *(this->data + row*col + j);}CMat<T>result_mat(mat_row, mat_col,data);return result_mat;
}template<class T>
bool CMat<T>::operator!=(CMat&)
{//判断是不是同一个对象if (this == &mat){return false;}//判断数据是否相等T *target_data = mat.data;bool is_data_equal = true;for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++){T target_value = *(target_data + i*row + j);T cur_value = *(this->data + i*row + j);if (target_value != cur_value){is_data_equal = false;}}}if (mat.row==this->row&&mat.col==this->col&&is_data_equal){return false;}return true;
}template<class T>
bool CMat<T>::operator==(CMat&mat)
{//判断是不是同一个对象if (this == &mat){return true;}//判断数据是否相等T *target_data = mat.data;bool is_data_equal=true;for (int i = 0; i < row; i++){for (int j = 0; j < col; j++){T target_value = *(target_data + i*row + j);T cur_value = *(this->data + i*row + j);if (target_value != cur_value){is_data_equal = false;}}}if (mat.row != this->row || mat.col != this->col || !is_data_equal){return false;}return true;
}template<class T>
CMat<T>& CMat<T>::operator=(CMat&mat)
{//判断是不是同一个对象if (this== &mat){        return *this;}if (this->data != NULL){delete [] this->data;}this->row = mat.row;this->col = mat.col;this->data = new T(row*col);//深拷贝memcpy(this->data, mat.data,row*col * sizeof(T)); //后面sizeof(T)不要忘记return *this;
}template<class U>
CMat<U> operator*(CMat<U>&mat1, CMat<U>&mat2)
{U*temp_data = new U[1];*temp_data = 1;CMat<U>result_mat(1, 1, temp_data);//第一个矩阵的列数col和第二个矩阵的行数row相同才可相乘//判断是不是同一个对象if (mat1 == mat2){return  result_mat;}if (mat1.col != mat2.row || mat1.row < 0 || mat1.col < 0 || mat2.row < 0 || mat2.col < 0){//不符合要求return result_mat;}//通过判断 开始矩阵相乘int result_row = mat1.row;int result_col = mat2.col;//清除之前的内存空间,重新分配空间 !!这里不需要清除空间 析构会调用 会删除一次报错//delete[]temp_data;//temp_data = NULL;U *new_data = new U[result_row*result_col];//a第i行和b第j列相乘,相加int num = mat1.col;//取一个基准数值 应等于a列 或者b行for (int i = 0; i < result_row; i++){for (int j = 0; j < result_col; j++){//从mat1的第i行取num列数的值  从mat2的第j列取num行数的值 相乘再相加  U result_value = 0;for (int k = 0; k < num; k++){U value = (*(mat1.data + i*mat1.col + k))*(*(mat2.data + j + k*mat2.col));result_value += value;}*(new_data + i*result_col + j) = result_value;}}CMat<U>new_mat(result_row, result_col, new_data);return new_mat;
}template<class T>
CMat<T>::CMat(CMat&mat)
{if (mat.row<MinSize || mat.row>MaxSize || mat.col<MinSize || mat.col>MaxSize|| mat.data==NULL){//不符合要求assert(0);return;}this->row = mat.row;this->col = mat.col;//申请空间data = new T[row*col];//深拷贝memcpy(this->data, mat.data, row*col*sizeof(T));
}template<class T>
CMat<T>::CMat(int r, int c, T value)
{if (r<MinSize || r>MaxSize || c<MinSize || c>MaxSize){//行列不符合要求assert(0);return;}//构造data = new T[r*c];//赋值for (int cur_r = 0; cur_r < r; r++){for (int cur_c = 0; cur_c < c; c++){*(data + cur_r*cur_c - 1) = value;}}
}template<class T>
CMat<T>::CMat(int r, int c, T* arr)
{if (r<MinSize || r>MaxSize || c<MinSize || c>MaxSize || arr == NULL){assert(0);return;}//这里要再加个判断 判断 arr是否符合r*c的sizethis->row = r;this->col = c;this->data = arr;}template<class T>
CMat<T>::CMat(int r, int c)
{if (r<MinSize || r>MaxSize || c<MinSize || c>MaxSize){//行列不符合要求或者数据指向为空cout << "Struct failed---OutOfRange" << endl;return;}//开始this->data = new T[r*c];this->row = r;this->col = c;int size = r*c;cout << "需要输入:" << to_string(size) << "个数字" << "\n";for (int i = 0; i < size; i++){cout << "编号:" << to_string(i) << " " << "数值:";T input;cin >>input;//赋值*(data + i) = input;}
}template <class T>
CMat<T>::~CMat()
{if (this->data != NULL){delete[]data;}
}

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