部分行列の抜き出し(Ｃ言語)

質問

部分行列の抜き出し(Ｃ言語)

ある行列から、任意の部分行列を抜き出すような関数を作りたいのですが、わからないので手助けをお願いしたいです。
たとえば4行4列の行列Ａがあった場合、その2行2列、2行3列、3行2列、3行3列目の
4つの(2行2列の)要素を抜き出すような関数です。

枠組みは出来ているので載せておきます。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

typedef struct matrix{
double *data;
int size[2];
}MATRIX;

MATRIX create_matrix(int m,int l,int a); //行列の作成
void print_matrix(MATRIX A); //行列の表示
MATRIX submatrix(MATRIX matrix_A,int m,int n,int l,int k); //任意の部分行列の抜き出し

int main(int argc,char **argv)
{
//構造体の初期化
MATRIX matrix_A={NULL,NULL,NULL};
MATRIX matrix_B={NULL,NULL,NULL};
MATRIX matrix_C={NULL,NULL,NULL};
int m=0; //行列の行
int l=0; //行列の列
int a=1; //要素
double det=0; //行列計算
//行列Aの作成
m=4;//行
l=4;//列
matrix_A = create_matrix( m, l, a);
//関数
matrix_C = submatrix(matrix_A,2,2,3,3);
//行列結果出力
printf("\n\tmatrix input");
print_matrix(matrix_A);
printf("\n\tmatrix output");
print_matrix(matrix_C);
//行列の開放
free(matrix_A.data); matrix_A.data=NULL;
free(matrix_C.data); matrix_C.data=NULL;
printf("終了！\n\n");
return 0;
}

MATRIX create_matrix(int m,int l,int a)
{
MATRIX matrix_A={NULL,NULL,NULL};
int i=0;

//サイズの確保 行;size[0] 列;size[1]
matrix_A.size[0]=m;
matrix_A.size[1]=l;

//メモリの確保
matrix_A.data=(double *)malloc(sizeof(double)*matrix_A.size[0]*matrix_A.size[1]);
if(matrix_A.data == NULL){
printf("メモリ確保失敗!![matrix_A]\n");
exit(1);
}

//行列Aの作成
for(i=0; i<((matrix_A.size[0])*(matrix_A.size[1])) ;i++){
*(matrix_A.data+i)=a+i;
}

return(matrix_A);
}

/*行列の表示*/
void print_matrix(MATRIX matrix_A)
{
int i=0;
int j; //行
int k; //列

printf("\n行列の表示\n");

//行列Aのプリント
for(j=0;j<matrix_A.size[0];j++){
for(k=0;k<matrix_A.size[1];k++){
printf("%f\t",*(matrix_A.data+k*matrix_A.size[0]+j));
}
printf("\n");
}
return;
}

MATRIX submatrix(MATRIX matrix_A,int m,int n,int l,int k)
{
MATRIX matrix_C = {NULL,NULL,NULL};
int i,j;

//サイズの確保 行;size[0] 列;size[1]
matrix_C.size[0]=l-m+1;
matrix_C.size[1]=k-n+1;

//メモリの確保
matrix_C.data=(double *)malloc(sizeof(double)*matrix_C.size[0]*matrix_C.size[1]);
if(matrix_C.data == NULL){
printf("メモリ確保失敗!![matrix_C]\n");
exit(1);
}
//任意の部分行列の抜き出し
(ここがわかりません。)
}

よろしくお願いします。

回答No.3

yama5140 · ベストアンサー

＞抜き出すような関数

　を作る前に、「初期化」「出力」関数の動作確認をしてみたら、如何でしょう？。
　（その関数の中で、_A を使うのは間違いの元ですよ）

　No.2 さんも指摘していますが、★の方がよいかと・・。
　３０年以上昔のことで記憶が定かでないですが、Fortran77 だって★の「入り方（メモリの並び）」だったような。

２つの関数の動作確認ができたら、これまた No.1 さんが言われるように

＞そしてそれは print_matrix でやっていることと同じ

　に、「抜き出すような関数」を作るだけ、と思います。

　例）for( j = ｍ; j <= ｌ; j++ ){　　　// ｍ ↓ ｌ

　　　　for( k = ｎ; k <= ｋ; k++ ){　　// ｎ → ｋ

　　　　　左辺（ちょっと考えて） ＝ 右辺（そのまんま）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef　struct{
　double　*data;
　int　iGyouSize;　// [0] とかより分かり易いかと・・２つしかないんだし。
　int　iRetuSize;
}MATRIX;

void　print_matrix( MATRIX matrix )
{
　int　j;　// 行
　int　k;　// 列

　printf( "\n行列の表示\n" );

　for( j = 0; j < matrix.iGyouSize; j++ ){　// ｍ ↓ ｌ

　　for( k = 0; k < matrix.iRetuSize; k++ ){　// ｎ → ｋ

　　　printf( "%lf\t", *( matrix.data + k * matrix.iGyouSize + j ) );　// 質問者様
//　　　printf( "%lf\t", *( matrix.data + k + matrix.iRetuSize * j ) );　// お勧め★
　　}
　　printf( "\n" );
　}
}
MATRIX　create_matrix( int m, int l, int a )
{
　MATRIX　matrix;
　int　i;

　matrix.iGyouSize = m;
　matrix.iRetuSize = l;

　matrix.data = (double *)malloc( sizeof(double) * matrix.iGyouSize * matrix.iRetuSize );

　if( NULL == matrix.data ){

　　printf( "メモリ確保失敗!![matrix]\n" );

　　exit( 1 );
　}
　for( i = 0; i < ( matrix.iGyouSize * matrix.iRetuSize ); i++ )　*( matrix.data + i ) = (double)( a + i );

　return( matrix );
}
int　main( void )
{
　int　m = 4;　// 行列の行
　int　l = 4;　// 行列の列
　int　a = 1;　// 要素
　MATRIX　matrix_A;

　matrix_A = create_matrix( m, l, a );

　print_matrix( matrix_A );

　free( matrix_A.data );

　return( 0 );
}
注：インデントに全角空白を用いています。コピペ後、タブに一括変換して下さい。

お礼

丁寧な解答ありがとうございました。
なんとか解決することができました！

回答No.4

Tacosan

いや, FORTRAN や Fortran では C と異なり前の方の添字が先にまわります＞#3. つまり A(0:1, 0:1) は
A(0, 0), A(1, 0), A(0, 1), A(1, 1)
の順に配置されます.

お礼

なんとか解決することができました！
本当にありがとうございました。

回答No.2

Tacosan

for ループは 2重でいけます. m, n, l, k は (ここでは) 固定されていることに注意.
i と j を (適切な範囲で) 2重ループでまわしながら, c[i][j] = a[m+i][n+j]; に相当する文を書くだけです.
ちなみにもっと姑息に行けばループは 1つですみます.
あとたぶん蛇足だけど, データの配置順序が普通の C の順序と逆っぽい気がする. 今は A の (j, k) 要素を
*(matrix_A.data+k*matrix_A.size[0]+j)
で取り出してるけど, 普通の C の順序では
*(matrix_A.data+j*matrix_A.size[1]+k)
となるはず. いや, Fortran が念頭にあるならいいけど.

回答No.1

Tacosan

普通の 2次元配列だと思えば
c[i][j] = a[m+i][n+j];
ですよね. これを「1次元的にアクセスする」だけです. そしてそれは print_matrix でやっていることと同じ.
なお,
MATRIX matrix_A={NULL,NULL,NULL};
という初期化は間違いです. 2つ目, 3つ目の NULL は int data[2] に対する初期化データになりますが, NULL は「ポインタと解釈すべき」であり, それを使って int を初期化するのはおかしいです (NULL を 0 で定義する処理系もあり, その場合には結果的に問題ないとはいえ論理的にはおかしい).

補足

素早いご指摘ありがとうございます。初期化に関しては修正してみますね。
関数部分なのですが、1次元的に考えるという点は理解できるのですが、どうプログラムを組めばいいか未だにわかりません。
for文って４つ必要ですか？？自分なりに考えたプログラムだと４つ
使うんですが、実行してみるとエラーこそでないですが、抜き出した
行列の要素が全部同じになっちゃて困っています。