【C语言】杨氏矩阵

文章介绍了一种针对递增矩阵的线性搜索算法,从右上角开始,按元素递增特性比较并移动,以O(x+y)的时间复杂度寻找目标数字。给定的C++代码示例展示了如何在3x3的矩阵中实现这一查找过程。

        

有一个数字矩阵,矩阵的每行从左到右是递增的,矩阵从上到下是递增的,请编写程序在这样的矩阵中查找某个数字是否存在。

要求:时间复杂度小于O(N);

如图所示就是杨氏矩阵,每一行元素从左到右依次递增;每一列从上到下依次递增

 

线性搜索算法---按照这特性,首先是从右上角开始,因为递增,右上角也就是第一列最大的数,每次将查找值与右上角元素进行比较,若查找值小于右上角值,则减一列,否则去减一行。

比如待搜索元素为10,右上角元素为15,那么右上角元素所在列删除(因为,列逐渐递增),同理11大于10因此又删除一列,然后7小于10因此是删除一行。最差的情况下,查找从右上角直到左下角对于x*y矩阵,时间复杂度为O(x+y)
 

int Find(int arr[3][3], int m, int n, int k)
{
	while (m<4&&n>=0)
	{
		if (k < arr[m][n])
			n--;
		else if (k > arr[m][n])
			m++;
		else
			return 1;
	}

	
		return 0;
}

int main()
{
	

	int arr[3][3] = { {1,4,7},{2,5,8},{3,6,9} };
	int m=0, n=2, k;
	while (scanf("%d", &k) != EOF)
	{
		int ret = Find(arr, m, n, k);
			if (ret == 1)
				printf("找到了\n");
			else
				printf("没找到\n");
			
	}
	return 0;


}

### 关于C语言实现刚度矩阵求解 对于结构力学中的有限元方法,计算刚度矩阵一个核心部分。下面展示了一个简单的例子来说明如何利用C语言构建并求解一个基本的一维杆单元的刚度矩阵。 #### 定义全局变量与函数原型声明 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define E 200e9 // 杨氏模量 (Pa) #define A 0.01 // 截面积 (m²) void assemble_global_stiffness(int n, double *K); double compute_local_stiffness(double length); int main() { int num_elements = 3; // 假设有三个元素 // 动态分配内存给全局刚度矩阵 K size_t matrix_size = sizeof(double)*(num_elements+1)*(num_elements+1); double* global_K = malloc(matrix_size); // 初始化全局刚度矩阵为零 for(size_t i=0;i<(num_elements+1)*(num_elements+1);i++) *(global_K+i)=0; // 组装全局刚度矩阵 assemble_global_stiffness(num_elements, global_K); printf("Global stiffness matrix:\n"); for(int row=0;row<=num_elements;row++){ for(int col=0;col<=num_elements;col++) printf("%lf ", *((global_K)+(row*(num_elements+1))+col)); putchar('\n'); } free(global_K); // 释放动态分配的空间 } ``` #### 计算局部刚度矩阵并将它们组装到全局刚度矩阵中 ```c // 函数用于将各个单元贡献加至整体刚度矩阵上 void assemble_global_stiffness(int n, double *K){ const float element_length = 1.0 / n; for(int e=0;e<n;++e){ // 对每一个单元执行操作 double local_k = compute_local_stiffness(element_length); // 更新对应的行和列位置处的值 (*((K)+e*n+(e))) += local_k; (*((K)+e*n+(e+1))) -= local_k; (*((K)+(e+1)*n+(e))) -= local_k; (*((K)+(e+1)*n+(e+1))) += local_k; } } // 返回单个线性弹簧模型下的局部刚度系数 k = EA/L double compute_local_stiffness(double length){ return E*A/length; } ``` 上述代码展示了怎样创建一个代表整个系统的大型稀疏方阵——即所谓的“全局”刚度矩阵,并通过迭代遍历所有独立的小型子系统(在这里指的就是那些组成更大结构体的一个个小梁),逐步填充这个大矩阵[^1]。
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