C语言练习——上三角矩阵

       前言

         今天我们来看看如何使用代码实现上三角矩阵吧。首先我们来了解一下上上三角矩阵是什么,上三角矩阵就是在矩阵从左上到右下的对角线之下的数组元素都为0的数组方矩阵,例如:

        

        以一个三阶矩阵为例,在对角线元素之下,就是红色圈圈圈起来的那里,元素都为0,那么这个三阶矩阵就是上三角矩阵。

        题目描述

        杰克有一天在学习线性代数的时候突然想到,可不可以使用C语言编程来实现一个上三角矩阵,请帮助杰克判断一个n阶方矩是否为上三角矩阵。上三角矩阵即主对角线以下的元素都为0的矩阵,主对角线为从矩阵的左上角至右下角的连线。

        输入描述:

        第一行包含一个整数n,表示一个方阵包含n行n列,用空格分隔。 (1≤n≤10)

        从2到n+1行,每行输入n个整数(范围-231~231-1),用空格分隔,共输入n*n个数。

        输出描述:

        一行,如果输入方阵是上三角矩阵输出"YES"并换行,否则输出"NO"并换行。

        代码实现

        

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
    int n = 0;
    //定义输入的是几阶的矩阵
    printf("请输入矩阵阶数\n");
    scanf("%d", &n);
    int arr[20][20];
    int i = 0;    
    //输入数组中元素
    for (i = 0;i < n;i++)
    {
        int j = 0;
        for (j = 0;j < n;j++)
        {
            scanf("%d", &arr[i][j]);
        }
    }
    //默认上三角矩阵
    int flag = 1;
    for (i = 0;i < n;i++)
    {
        int j = 0;
        for (j = 0;j < i;j++)
        {
            if (arr[i][j] != 0)
            {
                //判断不是上三角矩阵
                flag = 0;
                //goto语句结束程序,跳转到end,不使用break的原因是break只能跳出当前循环,这里有使用循环的嵌套,不能完全跳出。
                goto end;
            }
        }

    }
//编辑end,判断flag状态并输出
end:
    if (flag == 1)
    {
        printf("YES\n");
    }
    if (flag == 0)
    {
        printf("NO\n");
    }
    return 0;
}

        代码解释

        矩阵阶数

        我们想要实现题目中的要求首先需要输入一个数组,这个数组要足够大,大到可以存放需要输入的元素,题目中要求n的范围是0~10,那么我们就将矩阵设置为最大行和列设置为20吧,定义二维数组arr用来存放我们想要存放的元素,完成矩阵的建立,我们在输入整个矩阵前需要先输入一个n来说明我们这次要判断的上三角矩阵是几阶的。

        输入矩阵

        之后我们确定好了几阶的矩阵就要向矩阵里面输入内容了,我们使用一个for循环的嵌套分别遍历整个矩阵,先行后列的方式,之后我们只需要使用输入函数scanf()来对矩阵内元素arr[i][j]进行输入就好。

        判断矩阵是否为上三角矩阵

        矩阵输入完成之后,我们就需要判断我们输入的矩阵是否为一个上三角矩阵了,我们如何判断呢,让我们仔细来看看这个矩阵,假设n=3,

        

        在图中我们发现,以主对角线划分(0,0)(1,1)(2,2),在主对角线往下的的元素i>j,在主对角线往上的元素中i<j,那么根据这个性质,我们来判断主对角线往下的元素是不是都为0,如果是,那么这个矩阵就是上三角矩阵。

        我们还是遍历一遍数组,但是这次遍历又和之前有所区别,我们先使用for循环遍历行,之后在列的时候注意了,我们需要重置一下j,使j=0,之后这里我们for循环内部的判断条件只需要写为j<i就可以,这样我们就可以找到主对角线往下的元素了,之后判断这些元素是否不为0;如果不为0,就证明这个矩阵不是上三角矩阵。        

        flag的使用

        在此之前,我们判断矩阵的第一个for循环之前设置flag = 1,它的作用是:假设现在我们遍历的矩阵是一个上三角矩阵。之后判断结束,矩阵不是上三角矩阵,我们将flag置为0表示为假。

        goto语句与break语句

        之后我们使用goto语句跳出循环,设置跳转语句为end,有些小伙伴疑惑了,为什么我们不使用break呢,因为这里使用了for循环的嵌套,当我们使用break跳出当前循环的时候,外面还有一个循环,我们就还需要对外层循环进行其他操作,所以我们直接使用goto语句跳转到end跳出循环即可。

        编辑end,假如flag=1的话,矩阵为上三角矩阵,那么我们就输出YES,如果flag=0的话,那么矩阵不是上三角矩阵,输出NO。

        今天就到这里喽,加油加油!

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