矩阵转置就是将矩阵元素的行号与列号互换。对于一个m行n列的矩阵M,它的转置矩阵N是一个n行m列的矩阵,且Ni,j = Mj,i(0≤i<n,0≤j<m)。设计一个算法,实现稀疏矩阵的转置。显然,一个稀疏矩阵的转置矩阵仍然是稀疏矩阵(见下图)。要实现稀疏矩阵的转置,需要完成如下4步操作。 (1)用三元组表示稀疏矩阵。 (2)将三元组中的行号和列号交换。 (3)为保证转置后的矩阵仍按行序存储,需按新的行号对三元组进行排序。 (4)根据新的三元组表输出转置后的稀疏矩阵。
解析:
1. 首先,我们需要创建一个函数来表示稀疏矩阵。这个函数将接收一个三元组列表作为输入,每个三元组包含一个非零元素的行号、列号和值。
2. 然后,我们需要实现矩阵转置的算法。这个算法将遍历输入的三元组列表,并将每个三元组中的行号和列号交换。
3. 接下来,我们需要对交换后的三元组列表进行排序。我们可以使用Python的内置排序函数sorted(),并提供一个自定义的排序键,该键根据新的行号对三元组进行排序。
4. 最后,我们需要实现一个函数来输出转置后的稀疏矩阵。这个函数将接收排序后的三元组列表作为输入,并按照新的行号顺序打印出每个非零元素的行号、列号和值。
代码如下:
```python
def sparse_matrix(triplets):
return triplets
def transpose(triplets):
# 交换行号和列号
transposed_triplets = [(j, i, v) for i, j, v in triplets]
# 按新的行号排序
transposed_triplets.sort(key=lambda x: x[0])
return transposed_triplets
def print_matrix(triplets):
for i, j, v in triplets:
print(f"{i+1},{j+1},{v}")
# 测试
triplets = [(0, 1, 1), (1, 0, 2), (2, 1, 3)]
print("原稀疏矩阵:")
print_matrix(triplets)
triplets = transpose(triplets)
print("转置后的稀疏矩阵:")
print_matrix(triplets)
```
这段代码首先定义了一个表示稀疏矩阵的函数sparse_matrix(),然后定义了一个实现矩阵转置的函数transpose(),最后定义了一个输出稀疏矩阵的函数print_matrix()。在测试部分,我们创建了一个稀疏矩阵的三元组列表,然后使用transpose()函数对其进行转置,并使用print_matrix()函数输出转置后的稀疏矩阵。
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