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本章重點2-1有序串列(OrderedList)2-2介紹陣列(array)2-3矩陣(matrix)的應(yīng)用2-4陣列與多項式應(yīng)用2-1有序串列(OrderedList)就是一個有序串列,而且序列中元素的資料型態(tài)是數(shù)字。而有序串列的定義,可以形容如下:有序串列可以是空集合,或者可寫成(a1,a2,a3...,an-1,an)。存在唯一的第一個元素a1與存在唯一的最後一個元素an。除了第一個元素a1外,每一個元素都有唯一的先行者(precessor),例如ai的先行者為ai-1。除了最後一個元素an外,每一個元素都有唯一的後續(xù)者(successor),例如ai+1是ai的後續(xù)者。

8種常見的運算計算串列的長度n。取出串列中的第i項元素來加以修正。插入一個新元素到第i項,並使得原來的第i,i+1...,n項,後移變成i+1,i+2...,n+1項。刪除第i項的元素,並使得第i+1,i+2,…n項,前移變成第i,i+1...,n-1項。從右到左或從左到右讀取串列中各個元素的值。在第i項存入新值,並取代舊值。複製串列。合併串列。有序串列在電腦中的儲存方式按照記憶體儲存的方式,可區(qū)分為以下兩種方式:靜態(tài)資料結(jié)構(gòu):或稱為密集串列(denselist),它是一種將有序串列的資料使用連續(xù)記憶空間(contiguousallocation)來儲存。例如陣列型態(tài)就是一種典型的靜態(tài)資料結(jié)構(gòu)。動態(tài)資料結(jié)構(gòu):又稱為鍵結(jié)串列(linkedlist),它是一種將有序串列的資料使用不連續(xù)記憶空間來儲存。例如指標(biāo)(pointer)型態(tài)就是一種典型的動態(tài)資料結(jié)構(gòu)。2-2介紹陣列(array) 五種屬性:起始位址:表示陣列名稱(或陣列第一個元素)所在記憶體中的起始位址。維度(dimension):代表此陣列為幾維陣列,如一維陣列、二維陣列、三維陣列等等。索引上下限:指元素在此陣列中,記憶體所儲存位置的上標(biāo)與下標(biāo)。陣列元素個數(shù):是索引上限與索引下限的差+1。陣列型態(tài):宣告此陣列的型態(tài),它決定陣列元素在記憶體所佔有的大小。一維陣列(one-dimensionarray) 陣列A宣告為A(1:u1),表示A為含n個元素的一維陣列,其中1為下標(biāo),u1為上標(biāo)。

A(1)、A(2)、A(3)、..................A(u1)α、α+1*d、α+2*d、.................α+(u1-1)*dLoc(A(i))=α+(i-1)*d(Loc(A(i))表示A(i)所在的位址)二維陣列(two-dimensionarray)假設(shè)陣列A宣告為(1:m,1:n),表示A為一個含有m*n個元素的二維陣列名稱,且有m個列與n個行。我們可以把A(i,j)元素想像成平面上矩陣圖

陣列元素與記憶體位址關(guān)係通常依照不同的語言,又可區(qū)分為兩種方式:以列為主(row-major) Loc(A(i,j))=α+n*(i-1)*d+(j-1)*d以行為主(column-major) Loc(A(i,j))=α+(i-1)*d+m*(j-1)*d三維陣列(three-dimensionarray)如果陣列A宣告為A(1:u1,1:u2,1:u3),表示A為一個含有u1*u2*u3元素的三維陣列。我們可以把A(i,j,k)元素想像成空間上的立方體圖三維陣列-以列為主以列為主(row-major)Loc(A(i,j,k))=α+(i-1)*u2*u3*d+(j-1)*u3*d+(k-1)*d三維陣列-以行為主以行為主(column-major)Loc(A(i,j,k))=α+(i-1)*u2*u3*d+(j-1)*u3*d+(k-1)*d

n維陣列以列為主(row-major)Loc(A(i1,i2,i3………,in))=α+(i1-1)u2u3u4……und +(i2-1)u3u4……und +(i3-1)u4u5……und +(i4-1)u5u6……und +(i5-1)u6u7……und : +(in-1-1)und +(in-1)dn維陣列以行為主(column-major)Loc(A(i1,i2,i3………,in))=α+(in-1)un-1un-2……u1d +(in-1-1)un-2……u1d : : +(i2-1-1)u1d +(i1-1)d2-3矩陣(matrix)的應(yīng)用基本上,數(shù)學(xué)的矩陣(matrix)是一種用來描述二維陣列的最好方式。許多矩陣的運算與應(yīng)用,都可以使用電腦中的二維陣列解決,例如討論到兩個矩陣的相加、相乘,或是某些稀疏矩陣(sparsematrix)、轉(zhuǎn)置矩陣(At)、上三角形矩陣(UpperTriangularMatrix)與下三角形矩陣(LowerTriangularMatrix)等等。1 3 57 9 1113 15 17A矩陣10 11 1213 14 1516 17 18C矩陣9 8 76 5 413 2 1B矩陣++3x33x33x3矩陣的相加轉(zhuǎn)置矩陣假設(shè)A為mxn矩陣,則At為nxm矩陣,對每一個A(i,j)=At(j,k)則稱At為A的轉(zhuǎn)置矩陣。矩陣的乘積A為一個mxn矩陣,B為一個nxp矩陣;也就是A矩陣的行數(shù)必須與B矩陣的列數(shù)相等。AxB之後的乘積必須為一個mxp矩陣C。矩陣的乘積計算公式稀疏矩陣(SparseMatrix) 稀疏矩陣最簡單的定義就是一個矩陣中大部份的元素為0,即可稱為「稀疏矩陣」。稀疏矩陣的儲存?zhèn)鹘y(tǒng)的方式會浪費記憶體空間。改進(jìn)方法:假如一個稀疏矩陣有n個非零項目,那麼可以利用一個A(0:t,1:3)的二維陣列來表示。其中A(0,1)代表此稀疏矩陣的列數(shù),A(0,2)代表此稀疏矩陣的行數(shù),而A(0,3)則是此稀疏矩陣非零項目的總數(shù)。三項式稀疏矩陣表示方式上三角形矩陣(UpperTriangularMatrix)上三角形矩陣就是一種對角線以下元素皆為0的nxn矩陣。其中又可分為右上三角形矩陣(RightUpperTriangularMatrix)與左上三角形矩陣(LeftUpperTriangularMatrix)。右上三角形矩陣以列為主以行為主左上三角形矩陣下三角形矩陣(LowerTriangularMatrix)與上角形矩陣相反,就是一種對角線以上元素皆為0的nxn矩陣。對映到一維陣列B(1:n(n+1))的方式,也可區(qū)分為以列為主及以行為主兩種陣列記憶體配置方式。左下三角形矩陣右下三角形矩陣2-4陣列與多項式的應(yīng)用 多項式使用陣列結(jié)構(gòu),可以使用底下兩種模式:使用一個n+2長度的一維陣列存放,陣列的第一個位置儲存最大指數(shù)n,其他位置依照指數(shù)n遞減,依序儲存相對應(yīng)的係數(shù):P=(n,an,an-1,……,a1,a0)儲存在A(

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