Hôm nay Lập trình không khó sẽ cùng các bạn đi làm một bài tập lập trình C++. Yêu cầu của đề bài là đọc ma trận từ file sử dụng C++ và sau đó kiểm tra xem ma trận đó có phải ma trận đường chéo không? Có một lưu ý là file chứa thông tin ma trận không có thông tin số lượng hay kích thước của ma trận. Điều này sẽ giúp bài toán trở nên thú vị hơn rất nhiều.
Phân tích bài toán
Sau đây là hình ảnh nội dung đề bài:
Phân tích đề:
Như bạn thấy, ma trận trong file text không hề có kích thước. Vậy một số việc chúng ta cần làm ở bài toán này bao gồm:
- Đọc ma trận từ file
- Lấy được kích thước của ma trận
- Kiểm tra ma trận có phải ma trận vuông không? Xem ma trận đường chéo phía dưới.
- Kiểm tra có phải ma trận đường chéo không?
Ma trận đường chéo là gì?
Xét ma trận vuông A. Nếu mọi phần tử nằm bên ngoài đường chéo chính đều bằng 0, thì A được gọi là ma trận đường chéo.
Ví dụ ma trận đường chéo
1 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5
Như vậy, ta cần kiểm tra nếu không phải ma trận vuông thì thông báo ra và kết thúc.
Đọc ma trận từ file trong C++
Để đơn giản hơn, mình sẽ bỏ dấu phảy trong file text. Cụ thể, ma trận lưu trong text file sẽ có dạng như sau:
A 1 0 0 0 1 1 0 0 0
Ý tưởng đọc ma trận:
- Bỏ qua dòng đầu tiên, dòng này là tên ma trận nên bỏ nó đi
- Đọc vào từng dòng, tách phần tử và lưu nó vào một trận 2 chiều
- Đặt kích thước mảng 2 chiều bằng số phần tử của hàng đầu tiên
- Nếu có một hàng có số phần tử khác kích thước của ma trận => trả về giá trị false
- Nếu số lượng hàng khác với kích thước mảng => trả về false
Hàm đọc ma trận từ file
/*
hàm này đọc ma trận từ file text
string file: đường dẫn file text
int arr[][]: Ma trận 2 chiều sẽ lưu ma trận đọc được, ma trận mặc định truyền theo tham chiếu
int &size: Kích thước của ma trận, vì là ma trận vuông nên số hàng = số cột.
Dùng tham chiếu để biến trong hàm main cũng bị thay đổi
*/
bool matrix_reader(string file, int arr[][MAX], int &size){
size = -1; // Khởi tạo kích thước ma trận là -1. Tức là chưa biết kích thước
std::ifstream input(file);
string line;
// Dòng này bỏ qua tên ma trận, đọc tên ma trận làm gì đâu :(((
getline( input, line );
// Đọc lần lượt từng dòng còn lại
int rows, cols; // Khai báo chỉ số hàng, cột
// Vòng for này sẽ tăng dần chỉ số hàng
for(rows = 0; getline( input, line ); ++rows)
{
string element = "";
cols = 0; // Bắt đầu mỗi hàng, cho chỉ số cột khởi tạo = 0
for(int t = 0; t < line.length(); ++t){
if(line[t] != ' '){
// Nếu ký tự hiện tại khác dấu cách => nối vào biến element
element += line[t];
}
// Nếu ký tự hiện tại là dấu cách, hoặc là ký tự cuối của hàng
if(line[t] == ' ' || t == line.length() - 1){
// Thực hiện chuyển string thành số int dùng hàm atoi
// Hàm atoi nhận vào biến kiểu char*, nên cần dùng .c_str() để chuyển từ string về char*
arr[rows][cols] = atoi(element.c_str());
// Tăng chỉ số cột
cols++;
// Đặt lại giá trị element
element = "";
}
}
// Nếu chưa gán giá trị kích thước ma trận thì gán trước.
// Hiểu luôn là nó lấy số phần tử của hàng đầu tiên làm giá trị khởi tạo cho kích thước ma trận
if(size == -1) size = cols;
// Nếu số cột của một hàng bất kỳ khác kích thước => ko phải ma trận vuông
if(size != cols) return false;
}
// Nếu số hàng của ma trận khác kích thước => ko phải ma trận vuông
if(size != rows) return false;
return true;
}Hàm kiểm tra ma trận đường chéo
Ý tưởng là: Nếu tồn tại một phần tử nằm ngoài đường chéo mà có giá trị khác 0 thì kết luận là không phải ma trận đường chéo. Đây là một bài tập C++ sử dụng kiến thức về vòng lặp và cấu trúc điều khiển
/*
hàm kiểm tra ma trận có phải ma trận chéo không
*/
bool is_diagonal(int a[][100], int n){
for(int i = 0; i < n; i++){
for(int j = 0; j < n; j++){
// Nếu có một phần tử bất kỳ nằm ngoài đường chéo chính khác 0 => sai
// Vì các phần tử ngoài đường chéo chính sẽ có chỉ số hàng(i) khác chỉ số cột (j) nên có điều kiện i != j
if(i != j && a[i][j] != 0) return false;
}
}
// Nếu không xảy ra if trên kia, thì đây là ma trận đường chéo.
return true;
}Toàn bộ lời giải của bài toán
Lưu ý: Bạn cần để file input.txt nằm cùng thư mục với source code nhé.
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
#define MAX 100
/*
hàm kiểm tra ma trận có phải ma trận chéo không
*/
bool is_diagonal(int a[][100], int n){
for(int i = 0; i < n; i++){
for(int j = 0; j < n; j++){
// Nếu có một phần tử bất kỳ nằm ngoài đường chéo chính khác 0 => sai
// Vì các phần tử ngoài đường chéo chính sẽ có chỉ số hàng(i) khác chỉ số cột (j) nên có điều kiện i != j
if(i != j && a[i][j] != 0) return false;
}
}
// Nếu không xảy ra if trên kia, thì đây là ma trận đường chéo.
return true;
}
/*
hàm này đọc ma trận từ file text
string file: đường dẫn file text
int arr[][]: Ma trận 2 chiều sẽ lưu ma trận đọc được, ma trận mặc định truyền theo tham chiếu
int &size: Kích thước của ma trận, vì là ma trận vuông nên số hàng = số cột.
Dùng tham chiếu để biến trong hàm main cũng bị thay đổi
*/
bool matrix_reader(string file, int arr[][MAX], int &size){
size = -1; // Khởi tạo kích thước ma trận là -1. Tức là chưa biết kích thước
std::ifstream input(file);
string line;
// Dòng này bỏ qua tên ma trận, đọc tên ma trận làm gì đâu :(((
getline( input, line );
// Đọc lần lượt từng dòng còn lại
int rows, cols; // Khai báo chỉ số hàng, cột
// Vòng for này sẽ tăng dần chỉ số hàng
for(rows = 0; getline( input, line ); ++rows)
{
string element = "";
cols = 0; // Bắt đầu mỗi hàng, cho chỉ số cột khởi tạo = 0
for(int t = 0; t < line.length(); ++t){
if(line[t] != ' '){
// Nếu ký tự hiện tại khác dấu cách => nối vào biến element
element += line[t];
}
// Nếu ký tự hiện tại là dấu cách, hoặc là ký tự cuối của hàng
if(line[t] == ' ' || t == line.length() - 1){
// Thực hiện chuyển string thành số int dùng hàm atoi
// Hàm atoi nhận vào biến kiểu char*, nên cần dùng .c_str() để chuyển từ string về char*
arr[rows][cols] = atoi(element.c_str());
// Tăng chỉ số cột
cols++;
// Đặt lại giá trị element
element = "";
}
}
// Nếu chưa gán giá trị kích thước ma trận thì gán trước.
// Hiểu luôn là nó lấy số phần tử của hàng đầu tiên làm giá trị khởi tạo cho kích thước ma trận
if(size == -1) size = cols;
// Nếu số cột của một hàng bất kỳ khác kích thước => ko phải ma trận vuông
if(size != cols) return false;
}
// Nếu số hàng của ma trận khác kích thước => ko phải ma trận vuông
if(size != rows) return false;
return true;
}
/*
hàm này xuất ma trận ra thôi
*/
void print_matrix(int a[][MAX], int size){
for(int i = 0; i < size; ++i){
for(int j = 0; j < size; j++){
cout << a[i][j] << "t";
}
cout << "n";
}
}
int main(){
int arr[MAX][MAX];
int size;
if(matrix_reader("input.txt", arr, size)){
// Nếu ko muốn xuất ma trận thì xóa dòng này đi
print_matrix(arr, size);
// Nếu là ma trận đường chéo
if(is_diagonal(arr, size)){
cout << "Day la ma tran duong cheo!";
}else{
cout << "Day khong phai ma tran duong cheo!";
}
}else{
cout << "Day khong phai ma tran vuong!";
}
}Kết quả chạy thử:
$ g++ main.cpp -o main $ ./main 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Day la ma tran duong cheo! $ ./main 1 0 0 0 1 1 0 0 0 Day khong phai ma tran duong cheo!
Trả lời