目录

一、前言

二、题目

        1、题目分析：

        2、初步构建：

        3、预期流程：

三、结构

        1、程序组成

        2、数据存储

        3、函数声明

        4、运行结构

三、主要程序设计

        1、矩阵乘法实现的函数解析：

        2、文件操作函数

四、源码

matrix_fun.h中：

matrix_fun.c中：

 main.c中：

---

一、前言

        矩阵：在数学中，矩阵（Matrix）是一个按照长方阵列排列的复数或实数集合。只有当第一个矩阵（左矩阵）的列数等于第二矩阵（右矩阵）的行数时，两矩阵才能相乘。例如：矩阵 A(n×m) 和 B(m×k) 相乘，得到矩阵C(n×k)。

二、题目

        如题：编写一个函数实现矩阵A (2行3列)与 矩阵B相乘(3行2列)，乘积放在C数组中。在主函数中输入相乘的两数组，并输出结果。

        1、题目分析：

        题中要求用函数实现矩阵AB的乘积，很明显题目给的两矩阵是可乘的，但是在程序中我们也不能少了判断矩阵是否可乘的步骤。根据题目我们需要使用三个数组来作为运算的矩阵的空间，根据算法实现矩阵的乘积运算...

        2、初步构建：

        数组、文件、结构体、stdIO、指针

        3、预期流程：

        运行程序--->输入矩阵的维--->判断是否可乘--->计算--->输出(1、到本地文件  2、到控制台)--->程序结束

三、结构

        1、程序组成

        main.c>各函数的调用

        matrix_fun.h>有关矩阵函数的声明

        matrix_fun.c>有关矩阵函数的定义

        2、数据存储

        typedef struct        //定义一个矩阵的结构体
        {
            int matrix[MAX][MAX];    //结构体中的3个成员变量

            int matr_row;            //数组的行
            int matr_col;            //数组的列

        }MATRIX;                    //结构体的成员

        3、函数声明

struct MATRIX* Matrix_multiplication(MATRIX* object1, MATRIX* object2); //矩阵的乘法
void Get_Matrix(MATRIX* object1, MATRIX* object2);                       //获取矩阵的值
void Out_Matrix_toConsole(MATRIX* object);                                    //将一个矩阵输出到控制台
void Out_Matrix_toFile(MATRIX* object, const char* filename);         //将一个矩阵输出到文件下

        4、运行结构

运行程序--->输入矩阵的维--->判断是否可乘--->计算--->输出(1、到本地文件  2、到控制台)--->程序结束

三、主要程序设计

        1、矩阵乘法实现的函数解析：

如图：假设矩阵A（ixj）B（ixj）明显AB可乘，设结果为矩阵C，那么矩阵C的行号为A矩阵的行号，列号为B矩阵的列号。图中能得到C11的值为A11*B11+A12*B21+A13*B31+....+A1j*Bi1。

那么就能得到一个通式：A[][]*B[][]。 就是程序中的(object1->matrix[i][n]) * (object2->matrix[n][j]);

在 A[ i ][ n ]*B[ n ][ j ] 每计算一个值 n 都会从0--->n 然后求和 (其中n的最大值为A的列数或者B的行数),然后就是B矩阵的列数加1，在就算一组值，最后矩阵A的行数加一。容易看出上述过程可由三个循环嵌套完成。

/*乘法运算*/
        for (int i = 0; i < theResult->matr_row; i++)【1】
        {
            for (int j = 0; j < theResult->matr_col; j++) 【2】
            {

                for (int n = 0; n < object1->matr_col; n++) 【3】
                {
                    temp += (object1->matrix[i][n]) * (object2->matrix[n][j]); 【4】
                }
                theResult->matrix[i][j] = temp;  【5】
                temp = 0;  【6】
            }
        }

 其中外面两层循【1】【2】同时可以遍历C(theResult->matrix[i][j])矩阵，当最里面的循环【3】结束时，说明完成了一个矩阵C的值的计算，这时就可以将所计算出的值存入C(theResult->matrix[i][j])中。这样就可以完成多维（可乘的）矩阵相乘。

函数源码：

/*
@函数作用：计算两个矩阵的乘法
@参数：MATRIX* object1, MATRIX* object2，分别是要计算的矩阵结构体指针对象
@返回值：struct MATRIX*re  返回一个计算后的矩阵结构体指针对象
*/
struct MATRIX* Matrix_multiplication(MATRIX* object1, MATRIX* object2)
{
	MATRIX* theResult = (MATRIX*)malloc(sizeof(MATRIX));	//申请空间
	theResult->matr_row = object1->matr_row;				//保存结果的行
	theResult->matr_col = object2->matr_col;				//保存结果的列

	int temp = 0;											//tenp为保存每一个点的值

	if (object1->matr_col == object2->matr_row)				//判断是否可以乘
	{
		//如果可乘，提示信息
		printf("两个矩阵可乘！\n");
		/*乘法运算*/
		for (int i = 0; i < theResult->matr_row; i++)
		{
			for (int j = 0; j < theResult->matr_col; j++)
			{

				for (int n = 0; n < object1->matr_col; n++)
				{
					temp += (object1->matrix[i][n]) * (object2->matrix[n][j]);
				}
				theResult->matrix[i][j] = temp;
				temp = 0;
			}
		}
	}
	else		//如果不可乘，返回一个nullptr,方便主函数中判断
	{
		printf("两个矩阵不可乘！请重新输入！\n");
		theResult = NULL;
	}


	return theResult;
}

        2、文件操作函数

/*
@函数作用：输出一个矩阵到txt文件中
@参数：MATRIX* object 是要输出的矩阵结构体指针对象，const char* filename 输出到的文件名
@返回值：void
*/
void Out_Matrix_toFile(MATRIX* object, const char* filename)
{
	if (object)
	{
		FILE* file;						//文件处理的结构体，定义一个文件处理的结构体指针对象
		file = fopen(filename, "w+");	//使用fopen函数打开指定文件名的文件
		if (file)						//若打开成功，fopen返回非空指针
		{
			printf("成功打开文件:%s\n", filename);				//控制台提示打开成功
			fputs("两个矩阵相乘的结果为：\n", file);			//fputs()向file流中写入字符串

			/*将计算结果输出到file流中*/
			for (int i = 0; i < object->matr_row; i++)
			{
				for (int j = 0; j < object->matr_col; j++)
					fprintf(file, "%d\t", object->matrix[i][j]);	//向file流中格式化输出
				fprintf(file, "\n");								//换行
			}

			fclose(file);						//关闭文件流
		}
		else									//打开失败fopen返回空指针
		{
			printf("打开%s失败\n", filename);
		}

		free(file);								//释放file流
	}
	else
		printf("计算结果为空！");
}

文件的基本操作---略

【其他函数---读者自行理解】

四、源码

matrix_fun.h中：

/*
@C语言课程设计源代码
@功能；计算矩阵的乘法，并且输出到控制台或者文件中
@作者：机设21-6 孔*江
@日期：2022/06/24
*/
#ifndef _MATRIX_FUN_H_
#define _MATRIX_FUN_H_

/*头文件*/
#include <stdio.h>	
#include <stdlib.h>

//宏定义 数组的长度
#define MAX 1024
//定义一个矩阵的结构体
typedef struct
{
	int matrix[MAX][MAX];//结构体中的3个成员变量
	int matr_row;		//数组的行
	int matr_col;		//数组的列
}MATRIX;				//结构体的成员

//矩阵的乘法
struct MATRIX* Matrix_multiplication(MATRIX* object1, MATRIX* object2);
//获取矩阵的值
void Get_Matrix(MATRIX* object1, MATRIX* object2);
//将一个矩阵输出到控制台		
void Out_Matrix_toConsole(MATRIX* object);
//将一个矩阵输出到文件下
void Out_Matrix_toFile(MATRIX* object, const char* filename);


#endif  //_MATRIX_FUN_H_

matrix_fun.c中：

#include "matrix_func.h"


/*
@函数作用：从键盘获取矩阵的值
@参数：MATRIX* object1, MATRIX* object2，分别是要输入到的的矩阵结构体指针对象
@返回值：void
*/
void Get_Matrix(MATRIX* object1, MATRIX* object2)
{
	printf("请输入第一矩阵的行数与列数(以空格分隔！)：");			//提示信息打印
	scanf("%d%d", &(object1->matr_row), &(object1->matr_col));		//读取到结构体object1中

	/*数组循环读入*/
	for (int i = 0; i < object1->matr_row; i++)
		for (int j = 0; j < object1->matr_col; j++)
			scanf("%d", &(object1->matrix[i][j]));

	printf("请输入第二矩阵的行数与列数(以空格分隔！)：");			//提示信息打印
	scanf("%d%d", &(object2->matr_row), &(object2->matr_col));		//读取到结构体object2中
	/*数组循环读入*/
	for (int i = 0; i < object2->matr_row; i++)
		for (int j = 0; j < object2->matr_col; j++)
			scanf("%d", &(object2->matrix[i][j]));

	/*
	MATRIX* object1, MATRIX* object2分别指向两个结构体，通过传入这两个的结构体指针
	改变两个结构体指针指向的结构体成员的值。
	*/

}


/*
@函数作用：计算两个矩阵的乘法
@参数：MATRIX* object1, MATRIX* object2，分别是要计算的矩阵结构体指针对象
@返回值：struct MATRIX*re  返回一个计算后的矩阵结构体指针对象
*/
struct MATRIX* Matrix_multiplication(MATRIX* object1, MATRIX* object2)
{
	MATRIX* theResult = (MATRIX*)malloc(sizeof(MATRIX));	//申请空间
	theResult->matr_row = object1->matr_row;				//保存结果的行
	theResult->matr_col = object2->matr_col;				//保存结果的列

	int temp = 0;											//tenp为保存每一个点的值

	if (object1->matr_col == object2->matr_row)				//判断是否可以乘
	{
		//如果可乘，提示信息
		printf("两个矩阵可乘！\n");
		/*乘法运算*/
		for (int i = 0; i < theResult->matr_row; i++)
		{
			for (int j = 0; j < theResult->matr_col; j++)
			{

				for (int n = 0; n < object1->matr_col; n++)
				{
					temp += (object1->matrix[i][n]) * (object2->matrix[n][j]);
				}
				theResult->matrix[i][j] = temp;
				temp = 0;
			}
		}
	}
	else		//如果不可乘，返回一个nullptr,方便主函数中判断
	{
		printf("两个矩阵不可乘！请重新输入！\n");
		theResult = NULL;
	}


	return theResult;
}


/*
@函数作用：输出一个矩阵到控制台
@参数：MATRIX* object 是要输出的矩阵结构体指针对象
@返回值：void
*/
void Out_Matrix_toConsole(MATRIX* object)
{
	if (object)
	{
		printf("矩阵1乘矩阵2的结果为:\n");
		/*循环访问数组的值，并且输出*/
		for (int i = 0; i < object->matr_row; i++)
		{
			for (int j = 0; j < object->matr_col; j++)
				printf("%d\t", object->matrix[i][j]);
			printf("\n");
		}
	}
	else
		printf("计算结果为空！");

}


/*
@函数作用：输出一个矩阵到txt文件中
@参数：MATRIX* object 是要输出的矩阵结构体指针对象，const char* filename 输出到的文件名
@返回值：void
*/
void Out_Matrix_toFile(MATRIX* object, const char* filename)
{
	if (object)
	{
		FILE* file;						//文件处理的结构体，定义一个文件处理的结构体指针对象
		file = fopen(filename, "w+");	//使用fopen函数打开指定文件名的文件
		if (file)						//若打开成功，fopen返回非空指针
		{
			printf("成功打开文件:%s\n", filename);				//控制台提示打开成功
			fputs("两个矩阵相乘的结果为：\n", file);			//fputs()向file流中写入字符串

			/*将计算结果输出到file流中*/
			for (int i = 0; i < object->matr_row; i++)
			{
				for (int j = 0; j < object->matr_col; j++)
					fprintf(file, "%d\t", object->matrix[i][j]);	//向file流中格式化输出
				fprintf(file, "\n");								//换行
			}

			fclose(file);						//关闭文件流
		}
		else									//打开失败fopen返回空指针
		{
			printf("打开%s失败\n", filename);
		}

		free(file);								//释放file流
	}
	else
		printf("计算结果为空！");
}

 main.c中：

/*头文件*/
#include "matrix_func.h"		

int main()
{
	
	MATRIX* matrix1 = (MATRIX*)malloc(sizeof(MATRIX));			//使用malloc给变量申请空间
	MATRIX* matrix2 = (MATRIX*)malloc(sizeof(MATRIX));			// 使用malloc给变量申请空间
	/*调用输入函数，将矩阵的值从键盘上输入*/
	Get_Matrix(matrix1, matrix2);								//传入指针，用户从键盘输入矩阵
	/*计算矩阵的乘，声明一个结构体指针存放数据*/
	MATRIX* theResult = Matrix_multiplication(matrix1, matrix2);//调用矩阵乘函数
	/*输出到“./Matrix_result.txt文件下”*/
	Out_Matrix_toFile(theResult, "./Matrix_result.txt");
	/*将计算结构输出到控制台*/
	Out_Matrix_toConsole(theResult);

	/*释放相关空间*/
	free(theResult);
	free(matrix1);
	free(matrix2);

	/*停止*/
	system("pause");
	return 0;
}

【欢迎指正！！！】