เขียนโปรแกรมด้วย C++ : ฟังก์ชันสำหรับโหลดไฟล์ input เพื่อสร้างเตริกซ์

การเขียนโปรแกรมในบทความนี้จะนำเสนอ การสร้างฟังก์ชันสำหรับโหลดไฟล์ input เพื่อสร้างเมตริกซ์ ซึ่งจะนำความรู้เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมการอ่านไฟล์ชนิด text file ที่ได้กล่าวถึงไปแล้วมาประยุกต์กับการสร้าง Dynamics Array แบบ 2 มิติ เพื่อสร้างเมตริกซ์ไว้สำหรับใช้งานต่างๆต่อไป ลักษณะการติดต่อกับผู้ใช้จะเป็นการอ่านข้อมูลจาก text file ซึ่งเราได้กำหนดรูปแบบของการบันทึกข้อมูลไว้เรียบร้อยแล้วนั่นเอง โดยเราจะเรียก text file นั้นว่า input file สมมุติให้นามสกุลไฟล์เป็น .txt โดยเราสามารถใช้โปรแกรม Notepad สำหรับการบันทึกข้อมูล เรามากำหนดรูปแบบของ input file กันก่อนครับ 

ในบรรทัดแรก จะเป็นการบันทึกจำนวนแถวและหลักของเมตริกซ์
ในบรรทัดถัดไปจะเป็นสมาชิกในเมตริกซ์ในตำแหน่งต่างๆ ดัง ตย
3,4
1, 3, 5, 6,
3, 4, 5, 7,
5, 6, 7, 8,

การทำงานของโปรแกรมจะเริ่มจาก
1. รับตำแหน่งและชื่อ input file ที่จะเข้าไปอ่าน
2. อ่านข้อมูลขนาดของเมตริกซ์ แถวxหลัก
3. สร้าง Dynamic Array ตามขนาดของเมตริกซ์
4. อ่านข้อมูล Aij จาก input file ครั้งละ 1 ตัว จนหมด
5. พิมพ์เมตริกซ์ที่อ่านได้จาก input file บนหน้าจอ

ฟังก์ชันอ่านข้อมูลจาก input file มีรูปแบบดังนี้
ReadInput(จำนวนแถว , จำนวนหลัก ,input file name) โดยจะคืนค่าเป็น Dynamics Array แบบ 2 มิติ

ฟังก์ชั่น printMatrix

เรามาดู main Program สำหรับเรียกใช้ฟังก์ชันทั้งสองกันครับ

เมื่อคอมไพล์โปรแกรมนี้จะปรากฎหน้าต่างโปรแกรม

ในบรรทัด Enter path of input file : ให้ท่าน input ชื่อ input file ที่ต้องการอ่านลงไป ตัวอย่างเช่น c:\\aa.txt แล้ว Enter หากไฟล์นั้นมีอยู่จริงและมีข้อมูลที่ถูกต้องโปรแกรมจะแสดงขนาดของเมริกซ์และสมาชิกของเมตริกซ์ให้ทราบดังแสดงในภาพ

ภาพหลังการอ่านข้อมูลจาก text file 

จากตัวอย่างการอ่านข้อมูลจาก text file ดังกล่าว หากเราต้องการดำเนินการระหว่างเมตริกซ์เช่น การบวก ลบ การคูณ การ transpose และให้บันทึกผลการดำเนินการลง text file เพื่อนำไปใช้งานต่อก็สามารถทำได้โดยง่ายแล้ว เดี๋ยวมาเขียนโปรแกรมกันต่อในบทความต่อไปครับ

เขียนโปรแกรมภาษา c++ : ตัวอย่างการบวกและคูณ เมตริกซ์

เขียนโปรแกรมภาษา c++ ในบทความนี้จะขอยกตัวอย่างการประยุกต์ใช้ Dynamics Array และการเรียกใช้ฟังก์ชันมาช่วยในการดำเนินการบวกและคูณเมตริกซ์ ซึ่งเป็นตัวอย่างแสดงการเรียกใช้ฟังก์ชั่นต่างๆ ก่อนที่บทความต่อไปจะนำเสนอ การเขียนโปรแกรมภาษา c++ สำหรับดำเนินการทางเมตริกซ์แบบสมบูรณ์ สามารถนำไปใช้งานได้โดยง่ายครับ
ในลำดับแรกของการเขียนโปรแกรมนี้ เราจะสร้างตัวแปรโครงสร้างขึ้นมาชนิดหนึ่งประกาศไว้ตอนต้นของโปรแกรม นั่นคือตัวแปรโครงสร้าง Matrix ซึ่งภายในประกอบด้วยตัวแปรที่เก็บค่าจำนวนแถว จำนวนหลักและตัวแปรพอยเตอร์สำหรับเก็บสมาชิกในเมตริกซ์ ดังนี้ครับ
struct Matrix
{
int r ; // rows
int c; // columns
float **m;  // data
};

ลำดับถัดมาเป็นการสร้างฟังก์ชันสำหรับใช้ในการดำเนินการระหว่างเมตริกซ์ โดยในตัวอย่างนี้จะมีทั้งหมด 5 ฟังก์ชั่นดังนี้
1. ฟังก์ชั่น creatematrix ทำหน้าที่สร้าง matrix ขึ้นมา โดยจะคืนค่าเป็นตัวแปรโครงสร้างชนิด Matrix ซึ่งจะรับค่าจำนวนแถว(iRow) และ จำนวนหลัก(iCol) ของ Matrix ที่ต้องการสร้างรูปแบบดังนี้
Matrix creatematrix(int iRow,int iCol)

2. ฟังก์ชั่น plusmatrix ทำหน้าที่ดำเนินการบวก matrix สองเมตริกซ์ โดยจะคืนค่าเป็นตัวแปรโครงสร้างชนิด Matrix ซึ่งจะรับค่าเป็น matrix 2 matrix ที่ต้องการนำมาดำเนินการบวกกัน มีรูปแบบดังนี้
Matrix plusmatrix(Matrix a , Matrix b)

3. ฟังก์ชั่น mulMatrix ทำหน้าที่คูณเมตริกซ์ด้วยค่าคงที่ โดยจะคืนค่าเป็นตัวแปรโครงสร้างชนิด Matrix ซึ่งจะรับค่า 2 ค่าคือ ค่าคงที่ที่นำมาคูณ และ matrix ที่ต้องการมาดำเนินการคูณด้วยค่าคงที่ มีรูปแบบดังนี้
Matrix mulMatrix(float fm ,Matrix a)

4. ฟังก์ชั่น Product ทำหน้าที่ดำเนินการคูณระหว่างเมตริกซ์ โดยจะคืนค่าเป็นตัวแปรโครงสร้างชนิด Matrix ซึ่งจะรับค่าเมตริก 2 เมตริกซ์ ที่ต้องการมาดำเนินการคูณระหว่างเมตริกซ์ มีรูปแบบดังนี้
Matrix Product(Matrix a , Matrix b)

5. ฟังก์ชั่น freedynamicarray ทำหน้าที่คืนหน่วยความจำให้ระบบหลังการใช้งาน Dynamic Array ทั้งหมดของโปรแกรม

เรามาดู Main Program ของการเขียนโปรแกรม แสดงการบวกและคูณเมตริกซ์กันครับ

มาดูผลลัพธ์จากการคอมไพล์ครับ

ผลการคอมไฟล์โปรแกรม การคูณกันระหว่างเมตริกซ์

จากตัวอย่างการเขียนโปรแกรมที่ได้นำเสนอมา จะพบว่าการที่จะเขียนโปรแกรมให้สมบูรณ์จะต้องเพิ่มโค้ดในการตรวจจับความผิดพลาดของการคำนวณทางตัวเลขเพื่อป้องกันความผิดพลาดที่จะเกิดขึ้น จากตัวอย่างนี้เราจะพัฒนาโปรแกรมให้มีความสมบูรณ์มากขึ้นโดยจะเพิ่มการลบเมตริกซ์ การสร้างเมตริกซ์มาตรฐานต่างๆ ตัวดำเนินการแยกองค์ประกอบเมตริกซ์ และสุดท้ายการกำหนดสมาชิกในเมตริกจากการอ่านข้อมูลรูปแบบ text file ที่ผมได้นำเสนอไปแล้วในบทความก่อนหน้านี้ ซึ่งจะทำให้การใช้งานโปรแกรมนี้สามารถใช้งานได้ง่ายที่สุด นอกจากนี้จะทำการพัฒนา Class CMatrix เพื่อให้ผู้ที่สนใจนำไปประยุกต์ใช้งานกับการสร้าง Application ต่างๆ ต่อไป โดยจะเพิ่มความสามารถในการแก้ระบบสมการเพื่อนำไปใช้ในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมและระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ต่อไปครับ

หัวข้อที่น่าสนใจ

เขียนโปรแกรม c++ เพื่อสร้างฟังก์ชันสำหรับโหลด Input File และสร้างเมตริกซ์ 

การประยุกต์ใช้ Class CMatrix ในการสร้างโปรแกรมช่วยแก้ระบบสมการเชิงเส้น