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C++ 怎么实现矩阵乘法 C++二维数组循环嵌套计算逻辑【练习】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-25 01:39:20

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来源于php中文网

原创

矩阵乘法需三层for循环:外两层遍历结果矩阵C的行i和列j,最内层用k累加Ai*Bk,维度须满足Am×Bk=Cm,索引顺序不可颠倒。

c++ 怎么实现矩阵乘法 c++二维数组循环嵌套计算逻辑【练习】

for 嵌套实现 C++ 二维数组矩阵乘法

直接上手写的话,核心就是三层 for:外两层遍历结果矩阵的行和列,最内层累加对应行列的点积。注意下标别越界,且三个矩阵维度必须满足 A[m][k] × B[k][n]C[m][n]

常见错误是把 ijk 的循环顺序写反,或者在累加时用了错误的索引组合(比如写成 A[i][j] * B[j][k])。正确写法是:

for (int i = 0; i < m; ++i) {
    for (int j = 0; j < n; ++j) {
        C[i][j] = 0;
        for (int k = 0; k < k_dim; ++k) {
            C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];  // 关键:A 行 × B 列
        }
    }
}

为什么不能用 std::vector<:vector>> 直接套用相同逻辑?

可以套用,但性能和内存布局会出问题。二维 vector 是“指针数组的数组”,每行内存不连续,CPU 缓存不友好;而原生二维数组(如 int A[100][100])或一维模拟(int* A = new int[m*k])才是连续块。

如果你坚持用 vector,务必确认:

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紫东太初
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中科院和武汉AI研究院推出的新一代大模型

下载
  • A.size()A[i].size() 在每次访问前已校验,否则运行时可能崩溃
  • 初始化要到位:vector> C(m, vector(n, 0));,否则 C[i][j] 可能未定义
  • 别在循环里反复调用 .size(),它不是编译期常量,可提前存为变量

operator* 重载实现矩阵乘法要注意什么?

重载本身不难,但容易忽略语义一致性与资源安全。比如:

  • 返回值应是新对象(非引用),否则 C = A * B 会出错
  • 如果类内部用裸指针管理内存(如 int* data),必须显式定义拷贝构造、赋值、析构(三法则)
  • 建议用 std::unique_ptrstd::vector 管理数据,避免手动 new/delete
  • 维度不匹配时,抛出 std::invalid_argument 比静默失败更可靠

练习时最容易卡住的三个细节

不是算法逻辑错,而是环境或习惯导致的硬伤:

  • 忘记初始化结果数组——C++ 原生数组不自动清零,C[i][j] 初始值是垃圾值
  • 把乘法写成 A[i][j] * B[i][j](这是逐元素乘,不是矩阵乘)
  • 测试用例选太小(比如 2×2),掩盖了边界错误;建议至少试一组 3×2 × 2×4,看输出是否为 3×4 且数值合理

矩阵乘法看着简单,但下标、内存、初始化这三块一旦松懈,调试起来比算法本身还花时间。

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