Các phép toán ma trận thường gặp
Thuộc phần Logic và luồng chương trình trong hành trình C# của Coddy. Bài học 6 trên 66.
Ma trận thường được dùng trong toán học và khoa học máy tính. Hãy cùng tìm hiểu một số phép toán phổ biến trên mảng 2D.
Cộng hai ma trận với nhau:
int[][] AddMatrices(int[][] a, int[][] b)
{
int rows = a.Length;
int[][] result = new int[rows][];
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
result[i] = new int[a[i].Length];
for (int j = 0; j < a[i].Length; j++)
{
result[i][j] = a[i][j] + b[i][j];
}
}
return result;
}Chuyển vị ma trận (hoán đổi hàng và cột):
int[][] Transpose(int[][] matrix)
{
int rows = matrix.Length;
int cols = matrix[0].Length;
int[][] result = new int[cols][];
for (int i = 0; i < cols; i++)
{
result[i] = new int[rows];
for (int j = 0; j < rows; j++)
{
result[i][j] = matrix[j][i];
}
}
return result;
}Tính tổng của từng hàng:
int[] RowSums(int[][] matrix)
{
int rows = matrix.Length;
int[] sums = new int[rows];
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
int sum = 0;
for (int j = 0; j < matrix[i].Length; j++)
{
sum += matrix[i][j];
}
sums[i] = sum;
}
return sums;
}Nhân hai ma trận với nhau:
Trong phép nhân ma trận, mỗi phần tử result[i][j] được tính bằng cách lấy hàng i của ma trận thứ nhất và cột j của ma trận thứ hai, nhân các phần tử tương ứng với nhau rồi tính tổng các tích. Cụ thể: result[i][j] = sum of matrix1[i][k] * matrix2[k][j] với mọi giá trị hợp lệ của k.
Để phép tính này thực hiện được, số cột trong matrix1 phải bằng số hàng trong matrix2. Ma trận kết quả có kích thước [matrix1.rows × matrix2.cols].
int[][] MultiplyMatrices(int[][] a, int[][] b)
{
int rows = a.Length;
int cols = b[0].Length;
int inner = b.Length;
int[][] result = new int[rows][];
for (int i = 0; i < rows; i++)
{
result[i] = new int[cols];
for (int j = 0; j < cols; j++)
{
int sum = 0;
for (int k = 0; k < inner; k++)
{
sum += a[i][k] * b[k][j];
}
result[i][j] = sum;
}
}
return result;
}Thử thách
KhóTạo một phương thức có tên multiplyMatrices để:
- Nhận hai ma trận (mảng răng cưa 2D) làm tham số: matrix1 và matrix2
- Nhân chúng theo quy tắc nhân ma trận
- Trả về ma trận kết quả
Để phép nhân ma trận hợp lệ:
- Số cột của matrix1 phải bằng số hàng của matrix2
- Kích thước của kết quả là: [matrix1.rows × matrix2.columns]
Cách phép nhân ma trận hoạt động:
Mỗi phần tử tại vị trí [i][j] trong kết quả được tính bằng cách lấy hàng i của matrix1 và cột j của matrix2, nhân các phần tử tương ứng với nhau rồi tính tổng tất cả tích đó:result[i][j] = matrix1[i][0] * matrix2[0][j] + matrix1[i][1] * matrix2[1][j] + ...
Nói cách khác: result[i][j] = sum of (matrix1[i][k] * matrix2[k][j]) với mỗi k.
Ví dụ, nếu matrix1 là:
[1, 2]
[3, 4]Và matrix2 là:
[5, 6]
[7, 8]Khi đó result[0][0] = 1*5 + 2*7 = 19, result[0][1] = 1*6 + 2*8 = 22, v.v. Kết quả phải là:
[19, 22]
[43, 50]Nếu không thể nhân hai ma trận, hãy trả về null.
Tự làm thử
public class MultiplyMatrices
{
// Triển khai phương thức (method) MultiplyMatrices
public static int[][] multiplyMatrices(int[][] matrix1, int[][] matrix2)
{
// Viết code ở đây
}
}Bài học này có một bài trắc nghiệm ngắn. Bắt đầu bài học để trả lời và theo dõi tiến độ.
Tất cả bài học trong Logic và luồng chương trình
1Mảng nhiều chiều
Cơ bản về mảng 2 chiềuKhai báo và khởi tạo mảng 2 chiềuTruy cập phần tử mảng 2 chiềuVòng lặp lồng nhau với mảng 2 chiềuMảng răng cưaCác phép toán ma trận thường gặpÔn tập: mảng nhiều chiều4Kỹ thuật điều khiển luồng
Lệnh trả về sớmMệnh đề bảo vệCâu lệnh nhảy (goto)Break và continueLàm phẳng các câu lệnh điều kiện lồng nhau7Toán tử logic nâng cao
Đánh giá ngắn mạchToán tử logic có điều kiệnĐộ ưu tiên của toán tửÔn tập: toán tử nâng cao2Ra quyết định nâng cao
Nhiều điều kiệnLogic Boolean phức tạpSo sánh if và switchCâu lệnh switch lồng nhauÔn tập về ra quyết định nâng cao5Xử lý ngoại lệ
Cơ bản về try-catchCác loại ngoại lệNhiều khối catchLàm việc với tệpKhối finallyUsing hay try-finallyNgoại lệ tùy chỉnhÔn tập: xử lý lỗi8Hệ thống phân tích dữ liệu
Thiết lập thu thập dữ liệuLogic nhập dữ liệu3Cải tiến vòng lặp
Hiệu suất vòng lặpLặp qua dữ liệu phức tạpTừng kiểu vòng lặpTái cấu trúc vòng lặpÔn tập: vòng lặp tối ưu6Xử lý null
Cơ bản về tham chiếu nullKiểu giá trị có thể nullCác mẫu kiểm tra nullLập trình phòng vệÔn tập về an toàn với nullTự luyện tập: Trình biên dịch C# online