插入稀疏矩阵时出现问题

Question

我必须使用 3 个动态数组（索引从 0 开始）在 C++ 中实现 CSR 矩阵数据结构，但我遇到了困难。所以我必须实现2个功能：

1) modify(int i, int j, TElem e) - 将 (i,j) 的值修改为 e 或添加 if（如果它不存在）或如果 e 为 null 则删除它。

2) element(int i, int j) const - 返回在 (i,j) 上找到的值

我想用下一种方式测试我的代码：

Matrix m(10, 10);
    for (int j = 0; j < m.nrColumns(); j++) {
        m.modify(4, j, 3);
    }                                                             
    for (int i = 0; i < m.nrLines(); i++)
        for (int j = 0; j < m.nrColumns(); j++)
            if (i == 4)
                assert(m.element(i, j) == 3);
            else
                assert(m.element(i, j) == NULL_TELEM);

我惊讶地发现 m.element(4,j) 在 (0,8) 范围内的 j 将为 0，而对于 j=9 则只有 3。

这是我对 element(int i, int j) 的实现：

    int currCol;
    for (int pos = this->lines[i]; pos < this->lines[i+1]; pos++) {
        currCol = this->columns[pos];
        if (currCol == j)
            return this->values[pos];
        else if (currCol > j)
            break;
    }
    return NULL_TELEM;

构造函数如下所示：

Matrix::Matrix(int nrLines, int nrCols) {
    if (nrLines <= 0 || nrCols <= 0)
        throw exception();
    this->nr_lines = nrLines;
    this->nr_columns = nrCols;
    this->values = new TElem[1000];
    this->values_capacity = 1;
    this->values_size = 0; 
    this->lines = new int[nrLines + 1];
    this->columns = new TElem[1000];
    this->columns_capacity = 1;
    this->columns_size = 0; 
    for (int i = 0; i <= nrLines; i++)
        this->lines[i] = NULL_TELEM;
}

这是“修改”方法：

TElem Matrix::modify(int i, int j, TElem e) {
    if (i < 0 || j < 0 || i >= this->nr_lines || j >= nr_columns)
        throw exception();
    int pos = this->lines[i];
    int currCol = 0;
    for (; pos < this->lines[i + 1]; i++) {
        currCol = this->columns[pos];
        if (currCol >= j)
            break;
    }
    if (currCol != j) {
        if (!(e == 0)) 
            add(pos, i, j, e);
    }
    else if (e == 0)
        remove(pos, i);
    else
        this->values[pos] = e;
    return NULL_TELEM;
}

这是插入方法：

void Matrix::add(int index, int line, int column, TElem value)
{
    this->columns_size++;
    this->values_size++;
    for (int i = this->columns_size; i >= index + 1; i--) {
        this->columns[i] = this->columns[i - 1];
        this->values[i] = this->values[i - 1];
    }
    this->columns[index] = column;
    this->values[index] = value;
    for (int i = line + 1; i <= this->nr_lines; i++)
        this->lines[i]++;
}

有人可以帮帮我吗？我不知道为什么会发生这种情况，我现在真的需要完成这个实现。看到这些位置的值为 0，这很奇怪。

所以下一个测试以下一个方式开始，我得到一个内存访问冲突：

Matrix m(200, 300);
    for (int i = m.nrLines() / 2; i < m.nrLines(); i++) {
        for (int j = 0; j <= m.nrColumns() / 2; j++)
        {
            int v1 = j;
            int v2 = m.nrColumns() - v1 - 1;
            if (i % 2 == 0 && v1 % 2 == 0)
                m.modify(i, v1, i * v1);
            else
                if (v1 % 3 == 0)
                    m.modify(i, v1, i + v1);
            if (i % 2 == 0 && v2 % 2 == 0)
                m.modify(i, v2, i * v2);
            else
                if (v2 % 3 == 0)
                    m.modify(i, v2, i + v2);
        }

在 currCol = this->column[pos]; 方法“修改”中抛出错误

如果我查看调试器，它看起来像：i=168,lines[i]=-842150451,lines[i+1]=10180,pos=-842150451。

有人知道为什么会这样吗？

Answer 1

您的代码有两个小错误。

当您尝试在modify 中查找插入位置时，您会遍历该行中的非空元素：

int currCol = 0;

for (; pos < this->lines[i + 1]; i++) {
    currCol = this->columns[pos];
    if (currCol >= j)
        break;
}

在这里，您必须在每次迭代中更新pos++，而不是i++。

将元素插入第 0 列时发生第二个错误。currCol 将为零，但您添加新元素的条件是

if (currCol != j) {
    if (!(e == 0)) 
        add(pos, i, j, e);
}

但是j 也是零，所以不会插入任何内容。您可以从不存在的列开始解决此问题：

int currCol = -1;