Ôn tập: lớp ma trận

Thuộc phần Lập trình hướng đối tượng trong hành trình C++ của Coddy. Bài học 47 trên 104.

Thử thách

Dễ

Hãy xây dựng một lớp Matrix kết hợp tất cả các kỹ thuật nạp chồng toán tử bạn đã học trong chương này. Bạn sẽ tạo một ma trận đầy đủ tính năng, hỗ trợ các phép toán số học, so sánh, truy cập phần tử và xuất luồng, tất cả thông qua cú pháp toán tử trực quan.

Bạn sẽ chia code thành hai tệp:

Matrix.h: Định nghĩa lớp Matrix quản lý mảng số nguyên hai chiều bằng bộ nhớ động. Ma trận của bạn cần hỗ trợ:
- Các thành viên riêng tư: con trỏ int** trỏ đến dữ liệu hai chiều và các thành viên size_t lưu số hàng và số cột
- Một hàm khởi tạo nhận số hàng và số cột, khởi tạo tất cả phần tử bằng 0
- Một hàm hủy giải phóng đúng cách toàn bộ bộ nhớ đã cấp phát
- Một hàm khởi tạo sao chép và toán tử gán sao chép (sao chép sâu, có kiểm tra tự gán)
- Các hàm truy cập getRows() và getCols() (cả hai đều const)
- Một phương thức set(row, col, value) để đặt giá trị cho từng phần tử
- Một phương thức const get(row, col) để lấy giá trị phần tử
Hãy triển khai các toán tử sau:
- Số học: + và - để cộng và trừ ma trận (trả về Matrix mới theo giá trị)
- So sánh: == và != để kiểm tra hai ma trận có cùng kích thước và các phần tử giống hệt nhau hay không
- Luồng: << dưới dạng hàm bạn bè để xuất ma trận theo từng hàng, các phần tử cách nhau bằng dấu cách và mỗi hàng nằm trên một dòng mới
- Chỉ số: [] trả về con trỏ đến một hàng, cho phép dùng cú pháp matrix[row][col] (cung cấp cả phiên bản const và không const)
Với các toán tử số học, giả sử hai ma trận có cùng kích thước. Toán tử so sánh cần trả về false nếu kích thước khác nhau.
main.cpp: Đọc đầu vào để tạo và thao tác với hai ma trận 2x2. Định dạng đầu vào:
1. Bốn số nguyên cho ma trận thứ nhất (theo từng hàng): a00, a01, a10, a11
2. Bốn số nguyên cho ma trận thứ hai (theo từng hàng): b00, b01, b10, b11
Tạo hai đối tượng Matrix (mỗi đối tượng có 2 hàng, 2 cột), điền dữ liệu cho chúng bằng phương thức set(), sau đó minh họa các toán tử:

Định dạng đầu ra:
```
Matrix A:
<row0>
<row1>
Matrix B:
<row0>
<row1>
A + B:
<row0>
<row1>
A - B:
<row0>
<row1>
A == B: <true/false>
A != B: <true/false>
A[0][0]: <value>
A[1][1]: <value>
```
Mỗi hàng cần hiển thị các phần tử cách nhau bằng một dấu cách. In true hoặc false (chữ thường) cho kết quả so sánh.

Ví dụ, với đầu vào 1 2 3 4 cho Matrix A và 5 6 7 8 cho Matrix B:

Matrix A:
1 2
3 4
Matrix B:
5 6
7 8
A + B:
6 8
10 12
A - B:
-4 -4
-4 -4
A == B: false
A != B: true
A[0][0]: 1
A[1][1]: 4

Dùng std::stoi() để chuyển đổi đầu vào. Hãy nhớ triển khai != dựa trên == để các toán tử nhất quán. Đừng quên thêm header guard vào tệp header.

Tự làm thử

#include <iostream>
#include <string>
#include "Matrix.h"

using namespace std;

int main() {
    // Đọc đầu vào cho ma trận thứ nhất (2x2): a00, a01, a10, a11
    int a00, a01, a10, a11;
    cin >> a00 >> a01 >> a10 >> a11;
    
    // Đọc đầu vào cho ma trận thứ hai (2x2): b00, b01, b10, b11
    int b00, b01, b10, b11;
    cin >> b00 >> b01 >> b10 >> b11;
    
    // TODO: Tạo hai đối tượng Matrix (mỗi đối tượng có 2 hàng, 2 cột)
    
    // TODO: Điền giá trị vào các ma trận bằng phương thức set()
    
    // TODO: In ra ma trận A
    // cout << "Matrix A:" << endl;
    // Dùng toán tử << để in ma trận
    
    // TODO: In ra ma trận B
    // cout << "Matrix B:" << endl;
    // Dùng toán tử << để in ma trận
    
    // TODO: In ra A + B
    // cout << "A + B:" << endl;
    
    // TODO: In ra A - B
    // cout << "A - B:" << endl;
    
    // TODO: In ra kết quả so sánh
    // cout << "A == B: " << (dùng toán tử ba ngôi cho true/false) << endl;
    // cout << "A != B: " << (dùng toán tử ba ngôi cho true/false) << endl;
    
    // TODO: In ra kết quả truy cập bằng chỉ số
    // cout << "A[0][0]: " << ... << endl;
    // cout << "A[1][1]: " << ... << endl;
    
    return 0;
}