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Estoy intentando implementar un operator* para multiplicar dos matrices pero no me lo hace correctamente y no se porque, este es el código que he intentado:

#include <iostream>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

class matriz {
public:
    matriz() {};
    ~matriz();
    matriz(const matriz& m);
    void pedirDatos();
    void mostrarMatriz(double **puntero_matriz, int filas, int columnas);
    double& operator()(int fila, int columna);
    int getFilas() { return m_filas; };
    int getColumnas() { return m_columnas; };
    double**getPuntero_matriz() { return m_puntero_matriz; };
    matriz operator*(const matriz& m);

private:
    double **m_puntero_matriz;
    int m_filas;
    int m_columnas;

};
matriz::~matriz() {
    for (int i = 0; i < m_filas; ++i)
        delete[] m_puntero_matriz[i];
    delete[] m_puntero_matriz;
}
void matriz::pedirDatos() {
    cout << "Digite numero de filas: ";
    cin >> m_filas;
    cout << "Digite numero de columnas: ";
    cin >> m_columnas;

    m_puntero_matriz = new double *[m_filas]; //reservamos memoria para filas
    for (int i = 0; i < m_filas; i++) {
        m_puntero_matriz[i] = new double[m_columnas]; //reservamos memoria para columnas
    }

    cout << "\nDigitando elementos de la matriz: ";
    for (int i = 0; i < m_filas; i++) {
        for (int j = 0; j < m_columnas; j++) {
            cout << "Digite un numero[" << i << "][" << j << "]: ";
            cin >> *(*(m_puntero_matriz + i) + j);
        }
    }
}

void matriz::mostrarMatriz(double **puntero_matriz, int filas, int columnas) {
    cout << "\n\nImprimiendo matriz:\n";
    for (int i = 0; i < filas; i++) {
        for (int j = 0; j < columnas; j++) {
            cout << puntero_matriz[i][j];
        }
        cout << "\n";
    }
}



matriz::matriz(const matriz& m) {
    m_filas = m.m_filas;
    m_columnas = m.m_columnas;
    m_puntero_matriz = new double*[m_filas]; //reservamos memoria para filas

    for (int i = 0; i < m_filas; i++) { //reservamos memoria para columnas
        m_puntero_matriz[i] = new double[m_columnas];
    }

    for (int i = 0; i < m_filas; i++) { //asignamos valores a la matrix
        for (int j = 0; j < m_columnas; j++) {
            m_puntero_matriz[i][j] = m.m_puntero_matriz[i][j];
        }
    }
}

matriz matriz::operator*(const matriz& m) {
    matriz mat = m;
    float sum;
    for (int i = 0; i < this->m_filas - 1; ++i){
        for (int j = 0; j < m.m_columnas - 1; ++j){
            sum = 0;
            for (int k = 0; k < m.m_filas - 1; ++k){
                sum += this->m_puntero_matriz[i][k] * m.m_puntero_matriz[k][j];
            }

            mat.m_puntero_matriz[i][j] = sum;
        }
    }
    return mat;
}

matriz& matriz::operator=(const matriz& m) {
    if (this != &m){
        for (int i = 0; i < m_filas; i++){
            if (m_puntero_matriz[i] != nullptr){
                delete[] m_puntero_matriz;
            }
        }
        if (m_puntero_matriz != nullptr){
            delete[] m_puntero_matriz;
        }
        m_columnas = m.m_columnas;
        m_filas = m.m_filas;
        m_puntero_matriz = new double *[m_filas];
        for (int i = 0; i < m_filas; i++){
            m_puntero_matriz[i] = new double[m_columnas];
        }
        for (int i = 0; i < m_filas; i++){
            for (int j = 0; j < m_columnas; j++){
                m_puntero_matriz[i][j] = m.m_puntero_matriz[i][j];
            }
        }
    }
    return *this;
}

int main(){

    matriz mat1;
    matriz mat2;
    matriz resultado;

    mat1.pedirDatos();
    mat1.mostrarMatriz(mat1.getPuntero_matriz(), mat1.getFilas(), mat1.getColumnas());

    mat2.pedirDatos();
    mat2.mostrarMatriz(mat2.getPuntero_matriz(), mat2.getFilas(), mat2.getColumnas());

    resultado = mat1 * mat2;

    resultado.mostrarMatriz(resultado.getPuntero_matriz(), resultado.getFilas(), resultado.getColumnas());


    system("pause");
    return 0;
}

Por ejemplo, dadas las matrices m1 de 2 filas y 1 columna, y m2 de una fila y dos columnas:

m1 = {{2},
      {-1}}
m2 = {{3,5}}

Obtengo un resultado de res = {0, 5} cuando debería ser una matriz 2 filas y 2 columnas con el siguiente contenido:

{{ 6,10},
 {-3,-5}}
6
  • "no me lo hace correctamente y no se porque" ¿qué es lo que recibes y qué es lo que esperabas recibir? Commented el 28 oct. 2018 a las 19:06
  • @Paula_plus_plus La multiplicación no la ejecuta correctamente, al final del post pongo lo que debería dar, el resultado de multiplicar dos matrices.
    – Chariot
    Commented el 28 oct. 2018 a las 19:53
  • 1
    Además de que no pones qué esperas recibir (sólo lo que recibes), tu resultado no tiene sentido: Multiplicar una matriz de 1×2 por una de 2×1 debería resultar en una matriz de 2×2. Commented el 29 oct. 2018 a las 7:16
  • @Paula_plus_plus he añadido el resultado que debería dar. Claro que no tiene sentido, por eso hago la pregunta.
    – Chariot
    Commented el 29 oct. 2018 a las 11:47
  • 1
    Es imposible que al multiplicar dos matrices con números positivos te de como resultado filas con números negativos. Commented el 29 oct. 2018 a las 12:02

1 respuesta 1

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Tienes una serie de problemas en tu código:

  • Problemas de cabeceras y estilo:
    • La cabecera <stdlib.h> es de no de . Esta cabecera disponen de una versión adaptada a C++ que tiene el prefijo c y carece de extensión. Si realmente necesitas usar las cabeceras de C (que nunca será el caso) debes usar el equivalente de C++ <cstdlib> . Lee este hilo para saber por qué. Pero en tu caso ni siquiera estás utilizando las utilidaes que aporta esa librería; así que ni la incluyas.
    • No hay obligación de usar la cláusula using namespace std; pues es sólo es una ayuda a la escritura de código; si decides usar esta cláusula no lo hagas en el ámbito global, úsala en el ámbito más pequeño posible. Lee este hilo para saber por qué.
    • Mezclas Inglés y Español, decide en qué idioma quieres redactar tu código.
  • Problemas de uso:
    • Tu clase matriz no inicializa valores en el constructor por defecto, dejando sus variables miembro sin inicializar.
    • Devuelves tu clase matriz por copia en el operador de multiplicación; al copiar la matriz local en el retorno del operador, cuando finalice el operador se borrarán los datos a los que la copia apunta.
    • Si vas a devolver instancias de matriz por copia, necesitarás un constructor de movimiento.
  • Problemas de diseño:
    • No tiene sentido construir una matriz sin especificar su tamaño, por lo que el constructor por defecto debería ser borrado.
    • La obtención de datos de un objeto suele hacerse creando un operador std::istream &operator>>, en todo caso, el rellenado de datos no tiene sentido que forme parte de la clase matriz y debería estar fuera de su lógica.
    • Mostrar datos de un objeto suele hacerse creando un operador std::ostream &operator<<, en todo caso, no tiene sentido que un objeto reciba un puntero a sus propios (o ajenos) datos internos para mostrarlos.
    • Los operadores aritméticos suelen definirse como funciones libres.
    • Falta la versión constante del operador de acceso a datos de la matriz (operator()(int, int)).
  • Problemas de concepto:
    • La multiplicación de matrices implica que la matriz resultante debe tener las filas del operador izquierdo y las columnas del operador derecho, ni siquiera tienes en cuenta eso en el operador de multiplicación.

Teniendo en cuenta lo anterior...

Propuesta.

Tener un doble puntero para hacer una matriz bidimensional es poco práctico, difícil de mantener y propenso a errores. Además puede dar lugar a problemas de rendimiento pues es más eficiente que la memoria esté anexa (y no hay garantías de que vaya a ser así pidiendo memoria por cada fila).

Para evitar el problema anterior, lo ideal sería usar un espacio de una dimensión y simular las dos dimensiones y evitar toda la gestión manual de memoria, por lo tanto un std::vector<double> sería el mejor substituto para tu doble puntero, pero si quieres mantener el puntero, lo mejor será usar un puntero inteligente std::unique_ptr :

class Matriz
{
    int filas{}, columnas{};
    std::unique_ptr<double[]> valores{};

    friend Matriz operator*(const Matriz &, const Matriz &);
    friend std::ostream &operator<<(std::ostream &, const Matriz &);

public:

    Matriz() = delete;

    Matriz(int filas, int columnas) :
        filas{filas},
        columnas{columnas},
        valores(std::make_unique<double[]>(filas * columnas))
    {}

    Matriz(Matriz &&matriz) {
        std::swap(filas, matriz.filas);
        std::swap(columnas, matriz.columnas);
        std::swap(valores, matriz.valores);
    }

    Matriz &operator=(const std::initializer_list<double> &datos) {
        std::copy(std::begin(datos), std::end(datos), std::begin(valores));
        return *this;
    }
    double &operator ()(int x, int y) {
        return valores[y * columnas + x];
    }
    double operator ()(int x, int y) const {
        return valores[y * columnas + x];
    }
    int Filas() const {
        return filas;
    }
    int Columnas() const {
        return columnas;
    }
};

En el código anterior hemos eliminado el constructor por defecto (Matriz() = delete;) de manera que estará prohibido crear matrices sin tamaño, todas las variables miembro tienen un inicializador por defecto (al añadirles las llaves {} al definirlas) y el doble puntero a double ahora es un puntero inteligente.

Para pasar de una dos dimensiones, puedes consultar el operador de acceso (que ahora también dispone de una versión constante):

valores[y * columnas + x]

Siendo y las filas (vertical) y x las columnas (horizontal). He añadido un operador de asignación que recibe un std::initializer_list que permite asignar valores así:

Matriz a(1, 2), b(2, 1);

a = {2., -1.};
b = {3., 5.};

Ten en cuenta que no se está verificando que la cantidad de elementos de la std::initializer_list sea igual a la cantidad de elementos de la matriz (eso ya queda como mejora por tu parte). En cuanto a la función de multiplicación, la he definido como una función externa:

Matriz operator*(const Matriz &a, const Matriz &b) {
    Matriz resultado(a.Filas(), b.Columnas());

    for (int indice = 0, total = resultado.Filas() * resultado.Columnas(); indice != total; ++indice)
    {
        auto x = indice % resultado.Columnas();
        auto y = indice / resultado.Filas();
        auto valorxy = 0;

        for (int celda = 0; celda != a.Filas(); ++celda)
            valorxy += (a(celda, y) * b(x, celda));

        resultado(x, y) = valorxy;
    }

    return resultado;
}

Como puedes ver, la matriz resultante tiene tantas filas como el primer operando y tantas columnas como el segundo (detalle que tú pasabas por alto). Además estoy usando un índice único y aprovechando el propio operador de acceso de la matriz para acceder y asignar valores, lo que hace que el código sea mucho más legible. El resultado se devuelve por copia y la copia se hace correctamente al haber definido un constructor de movimiento. La función anterior tampoco está comprobando que las matrices sean multiplicables, eso ya queda a tu criterio.

En cuanto a mostrar los datos, la función es también externa:

std::ostream &operator<<(std::ostream &o, const Matriz &matriz) {
    for (int y = 0; y < matriz.Filas(); ++y)
    {
        for (int x = 0; x < matriz.Columnas(); ++x)
        {
            o << matriz(x, y) << ' ';
        }
        o << '\n';
    }

    return o;
}

Al sacar de la clase estas funciones, el código de la propia clase queda más claro. Con esta propuesta tu main podría parecerse a:

int main()
{
    Matriz m1(2, 1), m2(1, 2);

    m1 = {2.,
          -1.};
    m2 = {3., 5.};

    std::cout << m1 * m2;

    return 0;
}

Que debería dar el resultado esperado.

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