行列とベクトル・クラスのインタフェースは次のようになります。
// matrix19.h
// Matrixクラス Vectorクラス インターフェイス部
// 非メンバ関数と２つのクラスについてのfriend関数
// 計算誤差による微少要素を除去する
#ifndef MATRIX19_H
#define MATRIX19_H
#include <iostream.h>
#include <iomanip.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <assert.h>
#define NEARLY_ZERO 1.E-16 // ゼロと見なせる
#define ZERO_TOLERANCE 1.E-8 // 相対誤差
class Matrix; // 前方宣言
class Vector; // 前方宣言
// 非メンバ関数
const Vector operator+(const Vector &, const Vector &);//ベクトルの和
const Vector operator-(const Vector &, const Vector &);//ベクトルの差
const Vector operator*(double , const Vector &); //スカラー倍
const Vector operator*(const Vector &, double); //スカラー倍
const Vector operator/(const Vector &, double); // 実数で割り算
const Matrix operator+(const Matrix &, const Matrix &);// 行列の和
const Matrix operator-(const Matrix &, const Matrix &);// 行列の差
class Vector{
friend ostream &operator<<(ostream &, const Vector &);
friend istream &operator>>(istream &, Vector &);
friend double operator*(const Vector &, const Vector &);//内積
friend bool operator==(const Vector &, const Vector &);//等しいかを判定
friend bool operator!=(const Vector &, const Vector &);// 不等号を判定
friend const Vector operator*(const Matrix &, const Vector &); //行列＊ベクトル
friend const Vector operator*(const Vector &, const Matrix &); //ベクトル＊行列
friend const Matrix operator*(const Matrix &, const Matrix &);// 行列の積
public:
explicit Vector(int = 0); //デフォルトコンストラクタ
Vector(const Vector &); //コピーコンストラクタ
Vector(const double *, int); // 配列で初期化
~Vector(); //デストラクタ
void setSize(int);//ベクトルのサイズを設定する
int getSize() const { return Dim;} //ベクトルのサイズを返す
Vector &operator=(const Vector &); //ベクトルを代入する
double &operator[](int); // 添え字演算子
const double &operator[](int) const;// 添え字演算子（constオブジェクト）
const Vector operator-() const { return -1.0*(*this);} // (-1)ベクトル
Vector &operator*=(double);
Vector &operator/=(double);
Vector &operator+=(const Vector&);
Vector &operator-=(const Vector&);
double norm() const; // ノルムを求める
const Vector &Vector::normalize(); // ベクトルの規格化
void cleanup(); // 微少要素の消去
private:
double *ptr; //ベクトルの先頭要素へのポインタ
int Dim; //ベクトルの次元
// ユーティリティ関数
void new_vector();// 領域を確保する
void del_vector();// 領域を開放する
};
class Matrix{
friend ostream &operator<<(ostream &, const Matrix &);
friend istream &operator>>(istream &, Matrix &);
friend const Matrix operator*(const Matrix &, const Matrix &);// 行列の積
friend const Vector operator*(const Matrix &, const Vector &); //行列＊ベクトル
friend const Vector operator*(const Vector &, const Matrix &); //ベクトル＊行列
friend bool operator==(const Matrix &, const Matrix &);// 行列が等しいか判定
friend bool operator!=(const Matrix &, const Matrix &);// 等しくないか判定
public:
explicit Matrix(int = 0, int = 0);// デフォルトコンストラクタ
Matrix(const Matrix &);// コピーコンストラクタ
~Matrix(); // デストラクタ
void setSize(int, int);// 行列のサイズを設定する
int getRow() const { return Row;}// 行数を取得
int getCol() const { return Col;}// 列数を取得
Matrix &operator=(const Matrix &);// 行列を代入する
Vector &operator[](int); // 添え字演算子
const Vector &operator[](int) const;// 添え字演算子（constオブジェクト）
Matrix &operator+=(const Matrix &);
Matrix &operator-=(const Matrix &);
Matrix &operator*=(const Matrix &);
void cleanup(); // 微少要素の消去
private:
Vector *ptr;// 行ベクトルへのポインタ
int Row; // 行の数
int Col; // 列の数
// ユーティリティ関数
void new_matrix();// 行列の領域を確保する
void del_matrix();// 領域を開放する
};
//非const Vectorオブジェクトの添え字演算子
inline double &Vector::operator[](int index)
{
assert( index >= 0 && index < Dim );
return ptr[index];
}
//onst Vectorオブジェクトの添え字演算子
inline const double &Vector::operator[](int index) const
{
assert( index >= 0 && index < Dim );
return ptr[index];
}
//非const Matrixオブジェクトの添え字演算子
inline Vector &Matrix::operator[](int index)
{
assert( index >= 0 && index < Row );
return ptr[index];
}
//const Matrixオブジェクトの添え字演算子
inline const Vector &Matrix::operator[](int index) const
{
assert( index >= 0 && index < Row );
return ptr[index];
}
#endif
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