Как задать матрицу в файле

Обновлено: 01.07.2024

В этой статье мы познакомим вас с матрицей Python. Каждую операцию матрицы мы будем реализовывать с помощью кода.

Что такое матрица в Python?

Мы изучим следующие операции, которые применяются к матрицам:

сложение матриц;
матричное вычитание;
умножение матриц;
скалярное произведение;
векторное произведение;
и многие другие операции.

Работа матриц

Создание матрицы в Python

Мы можем создать матрицу на Python, используя вложенный список. Все элементы заключаются в квадратные скобки ([]) и разделяются запятой. Посмотрим на следующие примеры:

Чтение матричных данных

Прочитаем каждую строку определенной матрицы.

В следующем примере мы прочитаем последний элемент каждой строки с помощью программы Python.

В приведенном выше коде мы создали матрицу и получили длину матрицы. Мы повторили каждую строку, используя цикл for, и напечатали результат. Можно прочитать любую строку или столбец, используя вышеуказанный метод.

Давайте разберемся со следующей работой матрицы.

Добавление двух матриц

Мы добавим две матрицы и, используя вложенный цикл for, пройдемся по заданным матрицам.

Умножение двух матриц

Умножение двух матриц такое же, как в приведенном выше коде, только нужно изменить оператор + на *.

Транспонирование матрицы

В приведенном выше коде у нас есть два цикла for для перебора каждой строки и каждого столбца. Как мы видим, в приведенном выше выводе мы присвоили mat1 [i] [j] и res [j] [k].

Транспонирование с помощью списка

Мы можем использовать значение списка, чтобы транспонировать матрицу с одной строкой кода.

Результат такой же, как и выше. Значение списка сократило количество строк кода и транспонировало матрицу.

Получение матричного ввода от пользователя

До сих пор мы обсуждали предварительно определенные матрицы. Но что, если пользователь хочет ввести свои данные. Итак, разберем следующий пример пользовательской матрицы.

В приведенном выше коде мы взяли данные пользователя, чтобы ввести количество строк и столбцов. Мы ввели 3 строки и 3 столбца; это означает, что в матрице будет 9 элементов. В цикле for элементы вставляются в пустую матрицу с помощью функции append(). Второй цикл for используется для печати входных данных в матричном формате.

Использование функции NumPy и map()

Python предоставляет внешнюю библиотеку NumPy. Она используется для научных вычислений; мы изучим NumPy с матрицей в разделе ниже и используем ее для матрицы пользовательского ввода.

Пример: Создание матрицы с использованием библиотеки NumPy

Библиотека NumPy помогает нам работать с массивом. Чтобы работать с NumPy, нам нужно установить ее, используя следующую команду.

После успешной установки мы должны импортировать ее в нашу программу.

Давайте разберемся в следующем примере.

Работа с матрицей с помощью NumPy

Мы можем выполнять все операции с матрицей, используя numpy.array(), такие как сложение, вычитание, транспонирование, нарезание матрицы и т. д.

Добавление матрицы

Мы создадим две матрицы с помощью функции numpy.array() и добавим их с помощью оператора +. Давайте разберемся в следующем примере.

Умножение

Мы будем использовать метод numpy.dot() для умножения обеих матриц. Это точечное умножение матриц mat1 и mat2, обрабатывает 2D-массив и выполняет умножение.

Нарезка элементов

Мы можем разрезать элемент матрицы, как в стандартном списке Python. Нарезка возвращает элемент на основе индекса начала / конца. Мы также можем сделать отрицательную нарезку. Синтаксис приведен ниже.

Теперь мы реализуем нарезку по матрице. Для выполнения следуйте синтаксису ниже.

Mat1 [row_start: row_end, col_start: col_end]

В приведенном выше синтаксисе:

Первое начало / конец представляет строки, которые означают выбор строк матрицы.
Первое начало / конец представляет столбцы, которые означают выбор столбца матрицы.

Мы будем выполнять нарезку в приведенной ниже матрице.

В приведенном выше примере мы напечатали первую и вторую строки и нарезали первый, второй и третий столбцы. Согласно синтаксису нарезки мы можем получить любые строки и столбцы.

Заключение

Матрица это набор объектов, которые хранятся в виде таблицы. У каждой матрицы есть имя, единый тип всех ее объектов.

Обявление матрицы в Си

Также как и переменные матрицу в Си необходимо объявить перед тем как с ней работать, необходимо указать ее тип, ее имя , количество строк -1 и количество столбцов -1. Нумерация столбцов и строк идет с 0.

Тип матрицы Имя [количество строк-1][количество столбцов-1];

int A[8][9] ; / /объявляет целочисленную матрицу с именем A , у которой 9 строк и 10 столбцов

После объявления матрицы, с ее элементами можно работать. Чтобы обратитсья к элементу матрицы нужно указать имя матрицы в первых квадратных скобках указать номер строки, во вторых квадратных скобках указать номер столбца.

A[0][1]=10; // элементу матрицы с номер строки 0 и столбца 1 присваивается значение 10

printf(“%d”, A[0][1]);// выводит на экран элемент матрицы с номер строки 0 и столбца 1

Задание матрицы в Си

Чтобы работать с матрицей в Си, необходимо присвоить начальные значения всех ее элементов.

Для работы со всеми элементами матрицы используется вложенные циклы for

В главном цикле “пробегаем” по всем строкам, а во вложенном “пробегаем” по всем столбцам для каждой строки.

// “пробегаемся” по всем строкам. Нумерация строк с 0.

for (i=0; i < количество строк; i++)

// вложенный цикл, “пробегаемся” по всем столбцам для Нумерация столбцов с 0.

for (j=0; j < количество столбцов; j++)

…Имя матрицы [i][j]…// работаем с элементом матрицы с номером строки i и номером столбца j

Пример программы 22. Программа задаёт целочисленную матрицу размером 10 на 10 и заполняет ее случайными числами в диапазоне, который укажет пользователь и выводит ее на экран.

int a[9][9]; // объявление матрицы 10 на 10

int i,j; // счетчики циклов

int range;// диапазон в котором присваиваются значения элементов матрицы

//ввод диапазона случайных чисел

printf("введите диапазон заполнения\n");

// пробегаем по всем строкам

// пробегаем по всем столбцам для данной строки i

a[i][j]=rand() % range+1; // прсиваиваем элементу матрицы a с номером строки i и номер столбца j случайного значения в диапазоне от 0 до 9

// пробегаем по всем строкам

// пробегаем по всем столбцам для данной строки i

// переход на следующую строку

При выводе матрицы на экран в Си для каждой строки мы совершаем переход на следующую строку с помощью оператора printf(" ");

Ввод матрицы в Си с помощью клавиатуры

Пример программы 23. Задаётся матрица размера 3 на 3 с помощью клавиатуры и ищется ее максимальный элемент. Он выводится на экран. При поиске максимального элемента, мы создаем специальную переменную max и присваиваем ей значение элемента a[0][0]. Пробегаем по всем элементам матрицы с помощью вложенного цикла, сравнивая текущий элемент с максимумом, если текущий элемент больше максимума, то максимуму присваивается значение этого элемента.

int a[2][2]; // объявление матрицы 3 на 3

int i,j; // счетчики циклов

int max; // переменная для хранения максимального элемента матрицы

// пробегаем по всем строкам

// пробегаем по всем столбцам для данной строки i

// ввод текущего элемента матрицы с клавиатуры

printf("Введите элемент матрицы [%d][%d]", i, j);

// переход на следующую строку

// пробегаем по всем строкам

// пробегаем по всем столбцам для данной строки i

// переход на следующую строку

// пробегаем по всем строкам

// пробегаем по всем столбцам для данной строки i

// сравниваем текущий элемент массива с максимумом

// вывод максимального элемента

printf ("Максимальный элемент массива %d", max);

Вернуться к содержанию Перейти к теме Работа с файлами в Си

Полезно почитать по теме массивы и матрицы в си
Массивы в си
Игра на си Крестики Нолики

Часто в задачах нужно ввести числа или другие данные в двумерный массив (матрицу) и иметь возможность их обрабатывать.

Содержание

Поиск на других ресурсах:

Условие задачи

Составить программу, которая осуществляет произведение двух матриц размерностью n . Матрицы вводятся из клавиатуры в отдельной форме и заносятся во внутренние структуры данных. Пользователь имеет возможность просмотреть результирующую матрицу.

Также есть возможность сохранения результирующей матрицы в текстовом файле “ Res_Matrix.txt ”.

Выполнение

1. Запуск Microsoft Visual Studio . Создание проекта

Подробный пример запуска Microsoft Visual Studio и создания приложения по шаблону Windows Forms Application описывается в теме:

Сохранить проект под любым именем.

2. Создание главной формы Form1

Создать форму, как показано на рисунке 1.

Разместить на форме элементы управления следующих типов:

четыре элемента управления типа Button . Автоматически будут созданы четыре объекта (переменные) с именами button1 , button2 , button3 , button4 ;
три элемента управления типа Label с именами label1 , label2 , label3 ;
один элемент управления типа TextBox , доступ к которому можно получить по имени textBox1 .

Сформировать свойства элементов управления типа Button и Label:

Для настройки вида и поведения формы нужно выполнить следующие действия:

установить название формы. Для этого свойство Text = “ Произведение матриц ”;
свойство StartPosition = “ CenterScreen ” (форма размещается по центру экрана);
свойство MaximizeBox = “ false ” (убрать кнопку развертывания на весь экран).

3. Создание второстепенной формы Form2

Во второстепенной форме Form2 будут вводиться данные в матрицы и выводиться исходный результат.

Добавить новую форму к приложению, вызвав команду

В открывшемся окне выбрать « Windows Form ». Имя файла оставить без изменений « Form2.cs ».

Разместить на форме в любом месте элемент управления типа Button (рис. 2). В результате будет получен объект с именем button1.

В элементе управления button1 нужно установить следующие свойства:

свойство Text = “ OK ”;
свойство DialogResult = “ OK ” (рис. 3). Это означает, что при нажатии (клике «мышкой») на button1, окно закроется с кодом возвращения равным “ OK ”;
свойство Modifiers = “Public”. Это означает, что кнопка button1 будет видимой из других модулей (из формы Form1).

Настроить свойства формы Form2:

свойство Text = “ Ввод матрицы ”;
свойство StartPosition = “CenterScreen” (форма размещается по центру экрана);
свойство MaximizeBox = “false” (убрать кнопку развертывания на весь экран).

4. Ввод внутренних переменных

Следующий шаг – введение внутренних переменных в текст модуля “ Form1.cs ”.

Для этого сначала нужно активировать модуль “ Form1.cs ”.

В тексте модуля “ Form1.cs ” добавляем следующий код:

Объясним некоторые значения переменных:

Max – максимально-допустимая размерность матрицы;
n – размерность матрицы, введенная пользователем из клавиатуры в элементе управления TextBox1;
MatrText – двумерная матрица элементов управления типа TextBox. В эту матрицу будут вводиться элементы матрицы в виде строк. Ввод данных будет формироваться в форме Form2;
Matr1, Matr2 – матрицы элементов типа double, в которые будут копироваться данные из матрицы MatrText;
Matr3 – результирующая матрица, которая равная произведению матриц Matr1 и Matr2;
f1, f2 – переменные, определяющие были ли введенные данные соответственно в матрицы Matr1 и Matr2;
dx, dy – габариты одной ячейки типа TextBox в матрице MatrText;
form2 – объект класса формы Form2, по которыму будет получен доступ к этой форме.

5. Программирование события Load формы Form1

Листинг обработчика события Load формы Form1 следующий:

Объясним некоторые фрагменты кода в методе Form1_Load().

Событие Load генерируется (вызывается) в момент загрузки любой формы. Поскольку форма Form1 есть главной формой приложения, то событие Load формы Form1 будет вызываться сразу после запуска приложения на выполнение. Поэтому, здесь целесообразно ввести начальную инициализацию глобальных элементов управления и внутренних переменных программы. Эти элементы управления могут быть вызваны из других методов класса.

В обработчике события Form1_Load() выделяется память для двумерной матрицы строк MatrText один лишь раз. При завершении приложения эта память будет автоматически освобождена.

Память выделяется в два этапа:

для самой матрицы MatrText – как двумерного массива;
для каждого элемента матрицы, который есть сложным объектом типа TextBox.

После выделения памяти для любого объекта осуществляется настройка основных внутренних свойств (позиция, размер, текст, видимость в некоторой форме ).

Также каждая созданная ячейка добавляется (размещается) на форму Form2 с помощью метода Add() из класса Controls. Каждая новая ячейка может быть добавлена в любую другую форму приложения.

6. Разработка дополнительного метода обнуления данных в матрице MatrText

В будущем, чтобы многократно не использовать код обнуления строк матрицы MatrText, нужно создать собственный метод (например, Clear_MatrText()) реализующий этот код.

Листинг метода Clear_MatText() следующий:

7. Программирование события клика на кнопке button1 (« Ввод матрицы 1 … »)

При нажатии (клике) на button1 должно вызываться окно ввода новой матрицы. Размер матрицы зависит от значения n .

Листинг обработчика события клика на кнопке button1 следующий:

В вышеприведенном листинге читается значение n . После этого осуществляется настройка ячеек матрицы строк MatrText.

На основе введенного значения n формируются размеры формы form2 и позиция кнопки button1.

Если в форме Form2 пользователь нажал на кнопке OK (button2), то строки с MatrText переносятся в двумерную матрицу вещественных чисел Matr1. Преобразование из строки в соответствующее вещественное число выполняется методом Parse() из класса Double.

Также формируется переменная f1, которая указывает что данные в матрицу Matr1 внесены.

Листинг обработчика события клика на кнопке button2 подобен листингу обработчика события клика на кнопке button1. Только он отличается шагами 7-8. На этом участке формируются матрица Matr2 и переменная f2.

9. Программирование события Leave потери фокуса ввода элементом управления textBox1

В приложении может возникнуть ситуация, когда пользователь изменяет значение n на новое. В этом случае должны заново формироваться флажки f1 и f2. Также изменяется размер матрицы MatrText, которая выводится в форме Form2.

Изменение значения n можно проконтролировать с помощью события Leave элемента управление textBox1. Событие Leave генерируется в момент потери фокуса ввода элементом управления textBox1 (рис. 4).

Листинг обработчика события Leave следующий:

10. Программирование события клика на кнопке button3 (« Результат »)

Вывод результата будет осуществляться в ту же форму, в которой вводились матрицы Matr1 и Matr2. Сначала произведение этих матриц будет сформировано в матрице Matr3. Потом значение с Matr3 переносится в MatrText и отображается на форме Form2.

Листинг обработчика события клика на кнопке button3.

11. Программирование события клика на кнопке button4 (« Сохранить в файле «Res_Matr.txt” ”)

Для сохранения результирующей матрицы Matr3 можно использовать возможности класса FileStream.

Класс FileStream описан в модуле System.IO . Поэтому в начале приложения нужно добавить следующий код:

Листинг обработчика события клика на кнопке button4 следующий:

12. Запуск приложения на выполнение

После этого можно запускать приложение на выполнение и тестировать его работу.

Работая в текстовом редакторе Ворд с нестандартными видами математических уравнений и формул, зачастую невозможно найти решение для вставки какого-то элемента. Вот, например, сделать матрицу в Ворде можно, но и здесь есть ограничения. На первый взгляд, кажется, что функционал ограничен и многие не знают, каким образом делается матрица 5 на 5 или 4 на 4, ведь нет такой структуры в допустимых вариантах. Максимальное значение, которое можно вставить это 3 на 3 – ошибочное мнение, которому подверглись многие пользователи Ворда. Давайте рассмотрим способ решения данной проблемы, и отныне для вас не будет границ в текстовом редакторе.

Матрица в Ворде 2007 и 2010

Если нужно сделать матрицу с большим количеством целых или дробных чисел воспользуйтесь нижеприведёнными шагами.

С целыми числами

Сделать матрицу с натуральными цифрами в размере 5х5 можно посредством вкладки «Вставки» и функции «Формула». Для этого нужно:

Открыть в основном меню «Вставка» далее нажать на стрелочку рядом с функцией «Формула»;
Перейти в самый низ и кликнуть по пункту «Вставить новую формулу»;
В документе появится специальное поле для формулы;
Теперь необходимо кликнуть по «Матрица» и выбрать максимальное значение в ширину, это 1х3;
Выбрать указателем мыши последний пустой кубик и нажав по «Матрица» опять кликнуть по значению 1х3;
Получится матрица со значением 1х5, а нужна 5 на 5;
Теперь следует выбрать первый пустой кубик и нажать на пустую матрицу 3х1;
Появились новые вертикальные три кубика;
На этом не останавливаться и повторить вставку 3х1 в самый нижний квадрат;
Получился первый столбик с 5 квадратами;
Теперь осталось повторить шаги с 7 по 9 пункт, включительно, для каждого горизонтального кубика. Соответственно выбираете не первый, а второй квадрат, так как в первый столбец уже готов и так далее;
Готовая матрица 5 на 5 будет выглядеть таким образом;

Дробные числа в матрице

Очень важно при добавлении дробного числа не ошибиться с пустым кубиком. Как это делается, рассмотрим ниже в уже готовой матричной таблице 5 на 5.

Укажите курсором на нужный кубик и перейдите во вкладку «Работа с формулами» или «Конструктор». Выберите на панели инструментов «Структуры» функцию «Дробь» и укажите по нужному виду.

В матрице первое целое значение изменилось на дробное.

Проделайте так со всеми последующими квадратиками, если матрица состоит только из дробных чисел и напечатайте нужные значения. Передвигайтесь от кубика к кубику с помощью указателя мыши или стрелок на клавиатуре, которые расположены рядом с цифровой панелью.

Создание матрицы в Ворд 2003

Сделать матрицу в самой ранней версии Ворда намного легче, чем в более новых. Для этого нужно перейти во вкладку «Вставка» и выбрать «Объект».

В открывшемся окне «Вставка объектов» в подразделе «Создание» указать «Microsoft Equation 3.0» и нажать на «ОК».

Всплывёт отдельное поле для формулы и окно с панелью инструментов. Сначала нужно вставить круглые скобки.

Примечание. Если вдруг, случайно закрыли панель с инструментами, то перейдите во вкладку «Вид» и выберите «Панель инструментов».

Теперь следует нажать на кнопку «Матрицы» и выбрать нижний вариант.

В новом окне установить нужное количество строк и столбцов. Поставить галочку напротив соответствующего пункта в области «Выравнивание столбцов». Нажать на «Ок».

В добавленной матрице проставить нужные значения.

Далее кликните по вкладке «Файл» «Закрыть и вернуться в Документ 1».

В документ будет добавлена матрица со всеми ранее внесёнными цифрами.

Матрица в Ворд 2013 и 2016

В данных версиях Ворда, чтобы создать матрицу откройте вкладку «Вставка» далее нажмите на «Уравнение» и «Вставить новое уравнение». Если надо создать матрицу 4 на 4 повторите шаги ниже.

Выбрать матрицу 1х2, кликнуть по второму квадрату и добавить 1Х3.

В первый кубик вставить 2х1 и выбрав второй вертикальный вставить 3Х1.

Повторить действия вставки вертикальных столбцов в каждом горизонтальном квадрате. В результате будет такая матрица.

Читайте также: