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C++实现4x4矩阵类
2023-07-06 16:43:13 深夜i     --     --
C++ 矩阵类 4x4 实现

C++是一种非常强大的编程语言,它可以用来实现许多有用的工具和程序。其中一项很有用的功能是4x4矩阵类实现,可以用来计算矩阵的运算,比如矩阵加、矩阵减、矩阵乘法等。在本文中,我们将介绍如何使用C++来实现一个4x4矩阵类。

首先,我们需要定义一个类来表示4x4矩阵。该类需要具有以下属性:矩阵元素、构造函数、运算符等。下面是一个简单的矩阵类的示例:


class Matrix4x4 {

public:

  float m[4][4];

  

  Matrix4x4() {

    for (int i = 0; i < 4; i++) {

      for (int j = 0; j < 4; j++) {

        m[i][j] = 0.0f;

      }

    }

  }

  Matrix4x4 operator+(const Matrix4x4& a) const {

    Matrix4x4 result;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {

      for (int j = 0; j < 4; j++) {

        result.m[i][j] = m[i][j] + a.m[i][j];

      }

    }

    return result;

  }

  Matrix4x4 operator-(const Matrix4x4& a) const {

    Matrix4x4 result;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {

      for (int j = 0; j < 4; j++) {

        result.m[i][j] = m[i][j] - a.m[i][j];

      }

    }

    return result;

  }

  Matrix4x4 operator*(const Matrix4x4& a) const {

    Matrix4x4 result;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {

      for (int j = 0; j < 4; j++) {

        result.m[i][j] = m[i][0] * a.m[0][j] + m[i][1] * a.m[1][j] + m[i][2] * a.m[2][j] + m[i][3] * a.m[3][j];

      }

    }

    return result;

  }

};

该类定义了一个4x4的矩阵,具有默认的构造函数,可以用来初始化一个所有元素都为0的矩阵。此外,我们还定义了加、减和乘三个运算符,可以对矩阵进行相应的运算。例如,`A+B`可以计算出两个矩阵`A`和`B`的和,而`A*B`可以计算出两个矩阵的乘积。

下面是一些矩阵运算的示例代码:


Matrix4x4 A, B, C;

// 初始化A和B

A.m[0][0] = 1.0f; A.m[0][1] = 2.0f; A.m[0][2] = 3.0f; A.m[0][3] = 4.0f;

A.m[1][0] = 5.0f; A.m[1][1] = 6.0f; A.m[1][2] = 7.0f; A.m[1][3] = 8.0f;

A.m[2][0] = 9.0f; A.m[2][1] = 10.0f; A.m[2][2] = 11.0f; A.m[2][3] = 12.0f;

A.m[3][0] = 13.0f; A.m[3][1] = 14.0f; A.m[3][2] = 15.0f; A.m[3][3] = 16.0f;

B.m[0][0] = 4.0f; B.m[0][1] = 3.0f; B.m[0][2] = 2.0f; B.m[0][3] = 1.0f;

B.m[1][0] = 8.0f; B.m[1][1] = 7.0f; B.m[1][2] = 6.0f; B.m[1][3] = 5.0f;

B.m[2][0] = 12.0f; B.m[2][1] = 11.0f; B.m[2][2] = 10.0f; B.m[2][3] = 9.0f;

B.m[3][0] = 16.0f; B.m[3][1] = 15.0f; B.m[3][2] = 14.0f; B.m[3][3] = 13.0f;

// 计算C=A+B

C = A + B;

// 计算C=A-B

C = A - B;

// 计算C=A*B

C = A * B;

使用类似的方法,我们可以利用C++的强大功能来实现许多有用的工具和程序。通过熟练掌握C++的语法和运算符,我们可以编写高效的代码,实现高效的算法和结构。

  
  

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