如何更有效地打印具有否定行的矩阵

Question

我写了以下函数：

void negate_row(const int n, const int r, int *a)
{
    if (r == 0)
    {
        printf("Matrix with negated row: ");
        printf("\n");
        for (int y = 0; y < 3; y++)
        {
            *(a + 3 * r + y) = *(a + 3 * r + y) *(-1);
            printf("%d ", *(a + 3 * r + y));
        }
        printf("\n");

        for (int y = 0; y < 3; y++)
        {
            *(a + 3 * r + y) = *(a + 3 * r + y) *(-1);
            printf("%d ", *(a + 3 * (r + 1) + y));
        }
        printf("\n");

        for (int y = 0; y < 3; y++)
        {
            *(a + 3 * r + y) = *(a + 3 * r + y) *(-1);
            printf("%d ", *(a + 3 * (r + 2) + y));
        }
        printf("\n");
    }

所以基本上这里发生的是我的函数接受一个 n X 3 矩阵并使用指针算术否定特定行。我已经能够做到这一点，我还能够弄清楚如何用否定行打印相同的矩阵。这只是我这样做的方式根本没有效率。我必须为每一行编写一个 if 语句，例如 if r == 0,1,2,3,4 等...有什么办法可以更有效地做到这一点？

一些说明：const int n 决定矩阵的大小 (n x 3)，const int r 决定取反的行 (0 r n)。

Answer 1

第二个循环会有所帮助。我通常发现指针代码有点难以阅读。特别是对于矩阵操作，您最好使用数组语法而不是指针语法。

for (int y = 0; y < 3; y++)
{
    for (int x = 0; x < 3; x++)
    {
        printf("%d ", *(a + 3 * (r + x) + y));
    }

    printf("\n");
}

Answer 2

特殊情况（3行）：

int mul = 1, y = 0;
for (int x = 0; x < n; x++) {
    mul = x == r ? -1 : 1;
    y = (a + 3 * x);
    printf("%d ", (*y) * mul);
    printf("%d ", (*y + 1) * mul);
    printf("%d ", (*y + 2) * mul);
    printf("\n");
}

更通用（m 行）：

int mul = 1;
for (int x = 0; x < n; x++) {
    mul = x == r ? -1 : 1;
    for (int y = 0; y < m; y++) {
      printf("%d ", ((*(a + m * x + y)) * mul);
    }
    printf("\n");
}

注意：在新的编译器中，数组或指针语法在速度上也没有区别。

Answer 3

您可以编写一个接受一维数组（矩阵的一行）的函数，然后使用此函数您可以循环输出其所有行或输出选定的行。

这是一个演示程序。

#include <stdio.h>

void negate_row( const int *a, size_t n, int width )
{
    if ( width < 1 ) width = 1;
    
    for ( const int *p = a; p != a + n; ++p )
    {
        printf( "%*d ", width, -*p );
    }
    putchar( '\n' );
}

int main(void) 
{
    enum { M = 3, N = 4 };
    int matrix[M][N] =
    {
        { 0,  1,  2,  4 },
        { 5,  6,  7,  8 },
        { 9, 10, 11, 12 }
    };
    
    for ( int ( *p )[N] = matrix; p != matrix + M; ++p )
    {
        negate_row( *p, N, 3 );
    }
    
    return 0;
}

程序输出是

  0  -1  -2  -4 
 -5  -6  -7  -8 
 -9 -10 -11 -12 

正如您展示的代码，您使用指针 tp 输出数组元素，然后在这个演示程序中，我还在各处使用指针来访问数组元素。

函数的第三个参数指定输出值的字段宽度。

要以行的相反顺序输出矩阵，您可以使用程序中显示的循环。

#include <stdio.h>

void negate_row( const int *a, size_t n, int width )
{
    if ( width < 1 ) width = 1;
    
    for ( const int *p = a; p != a + n; ++p )
    {
        printf( "%*d ", width, -*p );
    }
    putchar( '\n' );
}

int main(void) 
{
    enum { M = 3, N = 4 };
    int matrix[M][N] =
    {
        { 0,  1,  2,  4 },
        { 5,  6,  7,  8 },
        { 9, 10, 11, 12 }
    };
    
    for ( int ( *p )[N] = matrix + M; p != matrix;  )
    {
        negate_row( *--p, N, 3 );
    }
    
    return 0;
}

程序输出是

 -9 -10 -11 -12 
 -5  -6  -7  -8 
  0  -1  -2  -4 

Answer 4

您可以轻松地概括该函数：只要行在矩阵内，您的代码就适用于任何行。另请注意，最好使用单独的函数来打印矩阵。

#include <stdio.h>

void negate_row(const int n, const int r, int *a) {
    if (r >= 0 && r < n) {
        // negate row r
        for (int col = 0; col < 3; col++) {
            *(a + 3 * r + col) *= -1;
        }
    }
}

void print_matrix(const int n, int *a, const char *title) {
    if (title) {
        printf("%s:\n", title);
    }
    for (int row = 0; row < n; row++) {
        for (int col = 0; col < 3; col++) {
            printf("%d ", *(a + 3 * row + col));
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    int matrix[5 * 3] = {
        0, 1, 2,
        3, 4, 5,
        6, 7, 8,
        9, 10, 11,
        12, 13, 14,
    };
    print_matrix(5, matrix, "Matrix");
    negate_row(5, 0, matrix);
    print_matrix(5, matrix, "Matrix with negated row");
    negate_row(5, 3, matrix);
    print_matrix(5, matrix, "Matrix with two negated rows");
    negate_row(5, 0, matrix);
    negate_row(5, 3, matrix);
    print_matrix(5, matrix, "Matrix back to origin");
    return 0;
} 

输出：

矩阵： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 具有否定行的矩阵： 0 -1 -2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 具有两个否定行的矩阵： 0 -1 -2 3 4 5 6 7 8 -9 -10 -11 12 13 14 矩阵回原点： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14