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問題があります。

私はすでにかなりのコードを C++ で書いています。MS Visual Studio 2010 を使用しています。

matrix単純な数値関数が少ないクラスです。

以下は実装です。

//matrix.h
#pragma once
#define EPS pow(10., -12.)

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <cmath>

using namespace std;

class matrix
{
private:
    unsigned int n;     //number of columns
    unsigned int m;     //number of rows
    double* T;
public: 
    matrix ();
    matrix (unsigned int _n);
    matrix (unsigned int _n, unsigned int _m);
    ~matrix ();
    matrix (const matrix& A);
    matrix operator = (const matrix& A);

    unsigned int size_n () const;
    unsigned int size_m () const;

    void ones ();
    void zeros ();
    void identity ();

    void push (unsigned int i, unsigned int j, double v);

    void lu ();
    void gauss ();
    double det ();
    void transposition ();
    void inverse ();
    bool symmetric ();
    bool diag_strong_domination ();

    void swap_rows (unsigned int i, unsigned int j);

    matrix gauss_eq (matrix b);

    friend bool operator == (const matrix A, const matrix B);

    friend matrix operator + (const matrix A, const matrix B);

    friend matrix operator * (const matrix A, const matrix B);

    double operator () (unsigned int i, unsigned int j) const;

    friend ostream& operator << (ostream& out, const matrix& A);
};

matrix::matrix () : n(0), m(0)
{    
    this->T = NULL;
}


matrix::matrix (unsigned int _n) : n(_n), m(_n)
{    
    if (0==_n)
    {
        this->T = NULL;
        return;
    }

    this->T = new double [(this->n)*(this->m)];

    for (unsigned int i=0; i<this->n*this->m; i++)
        this->T[i] = (double)0;
}


matrix::matrix (unsigned int _n, unsigned int _m) : n(_n), m(_m)
{
    if (0==_m || 0==_n)
        throw "Error: Wrong matrix dimensios";

    this->T = new double [n*m];

    for (unsigned int i=0; i<n*m; i++)
        this->T[i] = (double)0;
}


matrix::~matrix ()
{
    delete this->T;
}


matrix::matrix (const matrix& A) : n(A.n), m(A.m)
{
    this->T = new double [n*m]; //(double*)malloc(A.m*A.n*sizeof(double));

    for (unsigned int i=0; i<n*m; i++)
        this->T[i] = A.T[i];
}


matrix matrix::operator= (const matrix& A)
{
    if (!(*this==A))
    {
        this->m = A.m;
        this->n = A.n;

        delete this->T;
        this->T = new double [A.n*A.m];

        for (unsigned int i=0; i<A.n*A.m; i++)
            this->T[i] = A.T[i];
    }

    return *this;
}



unsigned int matrix::size_n () const
{
    return this->n;
}

unsigned int matrix::size_m () const
{
    return this->m;
}

void matrix::ones ()
{
    for (unsigned int i=0; i<(this->m)*(this->m); i++)
        (*this).T[i] = double(1);

    return;
}

void matrix::zeros ()
{
    for (unsigned int i=0; i<(this->m)*(this->m); i++)
        (*this).T[i] = double(0);

    return;
}

void matrix::identity ()
{
    if (this->m!=this->n)
        throw "Error: Matrix have to be square (identity)";

    for (unsigned int i=0; i<(this->m)*(this->m); i++)
        (*this).T[i] = double(0);

    for (unsigned int k=1; k<=this->m; k++)
        (*this).push(k, k, (double)1);

    return;

}

void matrix::push (unsigned int i, unsigned int j, double v)
{
    if (i<=0 || i>this->m || j<=0 || j>this->n)
        throw "Error: Indeks out of range (push)";

    this->T[(i-1)*this->n + (j-1)] = v;
}


void matrix::lu ()
{
    if (this->m!=this->n)
        throw "Error: Matrix have to be square (lu)";

    if ((*this).diag_strong_domination())
    {
        //Doolittle decomposition
        matrix L(this->m);
        matrix U(this->m);

        for (unsigned int b=1; b<=this->m; b++)
            L.push(b, b, (double)1);

        for (unsigned int b=1; b<=this->m; b++)
            U.push(1, b, (*this)(1,b));

        for (unsigned int b=2; b<=this->m; b++)
        {
            for (unsigned int c=1; c<=this->m; c++)
            {
                for (unsigned int k=1; k<=b-1; k++)
                {
                    double s1 = 0;

                    if (1==k)
                        s1 = (double)0;

                    else
                        for (unsigned int p=1; p<=k-1; p++)
                            s1 += L(b,p) * U(p,k);

                    double v = ((*this)(b,k) - s1)/U(k,k);
                    L.push(b, k, v);
                }
                for (unsigned int k=b; k<=this->m; k++)
                {
                    double s2 = 0;

                    for (unsigned int p=1; p<=b-1; p++)
                        s2 += L(b,p) * U(p,k);

                    double v = (*this)(b,k) - s2;
                    U.push(b, k, v);
                }
            }
        }

        for (unsigned int p=1; p<=this->m; p++)
            L.push(p, p, (double)0);

        (*this) = L + U;

        for (unsigned int x=0; x<(*this).m*(*this).n; x++)
        {
            if (abs((*this).T[x])<EPS)
                (*this).T[x] = (double)0;
        }

        return;
    }

    (*this).gauss();

    return;
}


void matrix::gauss()
{
    //LU decomposition (gauss elimination with partal choice of main element)
    unsigned int n = (*this).m;
    matrix U(*this);
    matrix svr(1,n);
    for (unsigned int a=1; a<=n; a++)
        svr.push(a, 1, a);

    for (unsigned int k = 1; k<=(n-1); k++)
    {
        //main element choice - column
        unsigned int max = k;
        for (unsigned int q=k; q<=n; q++)
        {
            if (abs(U(q,k)) > abs(U(max,k)))
                max = q;
        }
        unsigned int p = max;
        svr.push(k, 1, p);


        if (abs(U(p,k)) < EPS)
            throw "Error: det = 0";

        //main element swap
        if (p!=k)
            U.swap_rows(p, k);

        //elimination
        for (unsigned int i=(k+1); i<=n; i++)
        {
            double tmp = U(i,k)/U(k,k);
            for (unsigned int j=(k+1); j<=n; j++)
            {
                double v = U(i,j) - tmp * U(k,j);
                U.push(i, j, v);
            }
        }
    }

    if (abs(U(n,n)) < EPS)
        throw "Error: det = 0";

    for (unsigned int s=2; s<=n; s++)
        for (unsigned int t=1; t<=(s-1); t++)
            U.push(s, t, (double)0);

    matrix T = (*this);
    matrix Uinv(U);
    Uinv.inverse();
    matrix L(n);

    for (unsigned int i=1; i<=n; i++)
        for (unsigned int j=1; j<=n; j++)
            for (unsigned int k=1; k<=n; k++)
            {
                double v = T(i,k) * Uinv(k,j);
                L.push(i, j, v);
            }

    //reversing rows swap
    for (unsigned int t=1; t<=n; t++)
    {
        if (t!=svr(t,1))
            L.swap_rows(t, svr(t,1));
    }

    (*this) = L + U;

    for (unsigned int k=1; k<=n; k++)
        (*this).push(k, k, (*this)(k,k) - (double)1);

    for (unsigned int x=0; x<(*this).m*(*this).n; x++)
    {
        if (abs((*this).T[x])<EPS)
            (*this).T[x] = (double)0;
    }

    return;
}


double matrix::det ()
{
    if (this->m!=this->n)
        throw "Error: Matrix have to be square (det)";

    double det = 1;
    matrix TMP = (*this);
TMP.lu();

for (unsigned int i=1; i<=this->m; i++)
        det *= (double)(TMP(i,i));

return det;
}


void matrix::transposition()
{
    matrix R(*this);

    for (unsigned int i=1; i<=(*this).m; i++)
        for (unsigned int j=1; j<=(*this).n; j++)
            (*this).push(j, i, R(i,j));

    return;
}


void matrix::inverse ()
{
    unsigned int n = (*this).m;

    matrix A(*this);
    matrix X(n);
    matrix b(1,n);

    for (unsigned int i=1; i<=n; i++)
    {
        b.zeros();
        b.push(i, 1, (double)1);

        X = A.gauss_eq(b); //error when using inverse in gauss function, used in lu

        for (unsigned int k=1; k<=n; k++)
            (*this).push(i, k, X(k,1));
        }

    for (unsigned int x=0; x<(*this).m*(*this).n; x++)
        if (abs((*this).T[x])<EPS)
            (*this).T[x] = (double)0;

    return; //error when calling inverse
}


bool matrix::diag_strong_domination()
{
    for (unsigned int i=1; i<=n; i++)
    {
        double s = (double)0;

        for (unsigned int j=1; j<=n; j++)
        {
            if (j!=i)
                s += abs((*this)(i,j));
        }

        if (s>=abs((*this)(i,i)))
            return false;
    }

    return true;
}


void matrix::swap_rows (unsigned int i, unsigned int j)
{
    if (i<=0 || i>this->m || j<=0 || j>this->n)
        throw "Error: Indeks out of range (swap_rows)";

    matrix R(*this);

    for (unsigned int p=1; p<=this->m; p++)
        for (unsigned int q=1; q<=this->n; q++)
        {
            if (p==i)
                (*this).push(p, q, R(j,q));
            if (p==j)
                (*this).push(p, q, R(i,q));
        }

    return;
}


matrix matrix::gauss_eq (matrix b)
{
    matrix A(*this);
    unsigned int n = this->m;

    for (unsigned int k=1; k<=n-1; k++)
    {
        unsigned int max = k;
        for (unsigned int q=k; q<=n; q++)
        {
            if (abs(A(q,k)) > abs(A(max,k)))
                max = q;
        }
        unsigned int p = max;

        if (abs(A(p,k)) < EPS)
            throw "Error: det = 0 (gauss_eq)";

        if (p!=k)
        {
            A.swap_rows(p,k);
            b.swap_rows(p,k);
        }

        for (unsigned int i=k+1; i<=n; i++)
        {
            double tmp = A(i,k) / A(k,k);
            for (unsigned int j=k+1; j<=n; j++)
                A.push(i, j, A(i,j) - tmp*A(k,j));
            b.push(i, 1, b(i,1) - tmp*b(k,1));
        }

        if (abs(A(n,n)) < EPS)
            throw "Error: det = 0 (gauss_eq)";
    }

    matrix X(1,n);

    double s = 0;

    for (unsigned int i=n; i>=1; i--)
    {
        for (unsigned int j=i+1; j<=n; j++)
            s = s + (A(i,j)*X(j,1));
        X.push(i, 1, (b(i,1)-s)/A(i,i));
        s = 0;
    }

    return X;
}


bool operator == (const matrix A, const matrix B)
{
    if (A.size_m()!=B.size_m() || A.size_n()!=B.size_n())
        return false;

    for (unsigned int i=1; i<=A.size_m(); i++)
        for (unsigned int j=1; j<=A.size_n(); j++)
            if (A(i,j)!=B(i,j))
                return false;

    return true;
}

matrix operator + (const matrix A, const matrix B)
{
    if (A.m!=B.m || A.n!=B.n)
        throw "Error: Wrong dimensions";

    matrix R(A.n, A.m);

    for (unsigned int i=0; i<A.m*A.n; i++)
        R.T[i] = A.T[i] + B.T[i];

    return R;
}

matrix operator * (const matrix A, const matrix B)
{
    if (A.n!=B.m)
        throw "Error: Wrong dimensions";

    matrix R(A.m,B.n);

    for (unsigned int i=1; i<=R.m; i++)
        for (unsigned int j=1; j<=R.n; j++)
            for (unsigned int k=1; k<=A.n; k++)
            {
                double v = R(i,j) + A(i,k) * B(k,j);
                R.push(i, j, v);
            }

    return R;
}

double matrix::operator () (unsigned int i, unsigned int j) const
{
    if (i<=0 || i>this->m || j<=0 || j>this->n)
        throw "Error: Indeks out of range (operator)";

    return this->T[(i-1)*this->n + (j-1)];
}

ostream& operator << (ostream& out, const matrix& A)
{
    if (0==A.size_m() || 0==A.size_n())
    {
        out<<endl<<" [  ]"<<endl;
        return out;
    }

    int s = 10;

    out<<endl<<" [ ";

    for (unsigned int i=1; i<=A.size_m(); i++)
    {
        for (unsigned int j=1; j<=A.size_n(); j++)
            out<<" "<<setw(s)<<left<<A(i,j)<<" ";

        if (i!=A.size_m())
            out<<endl<<"   ";
    }

    out<<" ] "<<endl;

    return out;
}

そして問題は、メモリに関する奇妙なエラーがあることです。

まず、inverseそのような関数を呼び出すと:

//MatLab.cpp

#include <iostream>
#include <complex>
#include <typeinfo>
using namespace std;

#include "matrix.h"

int main()
{
    try
    {
        matrix S(4);

        for (unsigned int i=1; i<=S.size_m(); i++)
            for (unsigned int j=1; j<=S.size_n(); j++)
            S.push(i, j, (double)3);

        for (unsigned int i=1; i<=S.size_m(); i++)
            S.push(i, i, (double)0);

        cout<<"S:"<<S<<endl;

        S.inverse();                     //<--- here is the problem
        cout<<endl<<"S^(-1) = "<<S<<endl;
    }
    catch (char* xcp)
    {
        cout<<endl<<xcp<<endl<<endl;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

function で値を返すときにエラーが発生しましたinverse。ステップインすると、デストラクタに移動し、メモリを解放しているときにエラーが発生します。

しかし、それだけではありません。

次のように関数を呼び出すと、別の奇妙な状況が発生しますlu。

//MatLab.cpp

#include <iostream>
#include <complex>
#include <typeinfo>
using namespace std;

#include "matrix.h"

int main()
{
    try
    {
        matrix S(4);

        for (unsigned int i=1; i<=S.size_m(); i++)
            for (unsigned int j=1; j<=S.size_n(); j++)
            S.push(i, j, (double)3);

        for (unsigned int i=1; i<=S.size_m(); i++)
            S.push(i, i, (double)0);

        cout<<"S:"<<S<<endl;

        S.lu();                                  //<--- here is the problem
        cout<<endl<<"LU decomposition"<<S<<endl;
    }
    catch (char* xcp)
    {
        cout<<endl<<xcp<<endl<<endl;
    }

    system("pause");
    return 0;
}

この場合、 functionでinverse使用される関数gaussでもエラーが発生しますが、今回は関数の結果gauss_eqを以前に定義した行列に代入するときに発生します。

その問題に足を踏み入れると、コンストラクターをコピーします（理由はわかりません）が、新しい演算子でもmalloc関数でもメモリを割り当てることができません。

実行するデバッグの nex ステートメントがmalloc.cこの関数内のファイルにある場合:

__forceinline void * __cdecl _heap_alloc (size_t size)

{

    if (_crtheap == 0) {
        _FF_MSGBANNER();    /* write run-time error banner */
        _NMSG_WRITE(_RT_CRT_NOTINIT);  /* write message */
        __crtExitProcess(255);  /* normally _exit(255) */
    }

    return HeapAlloc(_crtheap, 0, size ? size : 1);
}

パラメータのサイズは 68 です。

何が間違っているのかわかりません。

問題がクラスマトリックスのコンストラクターまたは関数にあるのか、それとも私が使用する C ライブラリの関数にあるのか。

調べなければならないコードがたくさんあるにもかかわらず、誰かがこの問題を調べるために時間を割いてくれることを願っています。

ヒントをありがとう。

4

5 に答える 5

2

私はあなたのコードをすべて読んだわけではありませんが、これは間違いなく間違っています:

matrix::~matrix ()
{
    delete this->T;
}

delete[]プレーンではなく、オペレーターを呼び出す必要がありますdelete。 newは常に と一致する必要がありdelete、常に と一致するnew[]必要がありますdelete[]。これを怠ると、未定義の動作となり、通常、プログラムをクラッシュさせる何らかのメモリ破損が発生します。

同様に、 の実装operator =も を呼び出す必要がありますdelete[]。

this->また、すべてのメンバー アクセスの前にorを付ける必要もありません(*this).。これは慣用的な C++ ではなく、メンバー変数をシャドウするローカル変数がある場合にのみ使用する必要があります (それ自体は必ずしも良い方法ではありません)。

于 2012-07-31T18:10:50.823 に答える
2

まず、コードが多すぎます。ただし、問題は単純です。deleteで割り当てた配列を呼び出しますnew []。で割り当てられたものnew[]は、 で割り当てを解除する必要がありますdelete[]。にも同じ問題がありoperator=ます。

于 2012-07-31T18:11:04.397 に答える
2

自分で行うのではなく、適切な管理クラスを使用する必要があります。すでに独自の 2D インデックス作成を行っているため、astd::vector<double>は問題ありません。

于 2012-07-31T18:12:49.513 に答える
0

あなたが書いた代入演算子が間違っています

matrix matrix::operator=(const matrix& A)
{
    if (!(*this==A))

あなたは実際に書くつもりだった

matrix& matrix::operator=(const matrix& A)
{
    if (this != &A)

行列自体が等しくない場合ではなく、2 つのオブジェクトのアドレスが等しくないことを確認する必要があります (また、operator= は参照を返す必要があります)。

しかし、いずれにせよ、代入演算子のこのスタイルは良くありません。コピー アンド スワップ イディオムと呼ばれる代入演算子を記述するより良い方法があります。より正確であるだけでなく、書きやすくなります。例については、こちらを参照してください

http://programmingexamples.net/wiki/CPP/C%2B%2B0x/TheBigFive

于 2012-07-31T18:45:40.293 に答える
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わかった。いくつかの変更を加えたので、次のようにメモリを解放します。

matrix::~matrix ()
{
    delete [] this->T;
}

と

matrix& matrix::operator= (const matrix& A)
{
    if (!(*this==A))
    {
        this->m = A.m;
        this->n = A.n;

        delete [] this->T;
        this->T = new double [A.n*A.m];

        for (unsigned int i=0; i<A.n*A.m; i++)
            this->T[i] = A.T[i];
    }

    return *this;
}

inverseしかし、それは自分自身を呼び出すこととgauss.

デバッグ中に私は立ち寄った

extern "C" _CRTIMP int __cdecl _CrtIsValidHeapPointer(
        const void * pUserData
        )
{
        if (!pUserData)
            return FALSE;

        if (!_CrtIsValidPointer(pHdr(pUserData), sizeof(_CrtMemBlockHeader), FALSE))
            return FALSE;

        return HeapValidate( _crtheap, 0, pHdr(pUserData) );  /<-- here I stopped
}

でdbgheap.c。

于 2012-07-31T19:17:30.530 に答える