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编程实现有限集上给定关系的自反、对称和传递闭包(用Warshall算法) 要求: 从屏幕输入输入一个集合,关系是建立在这个集合上的关系。然后输入关系里边的有序对。 程序输出时会依次输出自反闭包,对称闭包和传递闭包,并且会分别输出各个闭包的关系中的有序对和关系矩阵。

时间: 2024-12-08 20:17:56 浏览: 127
在编程中,实现有限集上给定关系的自反、对称和传递闭包可以分为以下几个步骤,这里假设使用C++编写,同时利用Warshall算法: 1. **输入处理**: - 首先,你需要从用户那里获取集合的元素和关系矩阵。你可以创建一个包含整数的数组存储集合,以及二维数组存储关系。 ```cpp #include <iostream> std::vector<int> set; std::vector<std::vector<bool>> relation; ``` 然后通过循环读取用户输入的有序对和关系。 2. **自反闭包**: - 对于每个元素,将它与其他元素的关系设为自反。 ```cpp for (int i : set) { relation[i][i] = true; } ``` 3. **对称闭包**: - 使用Warshall算法更新关系矩阵,使其变为对称的。 ```cpp void symmetric_closure() { for (size_t k = 0; k < set.size(); ++k) { for (size_t i = 0; i < set.size(); ++i) { for (size_t j = 0; j < set.size(); ++j) { if (relation[i][k] && relation[k][j]) { relation[i][j] = true; } } } } } ``` 4. **传递闭包**: - 再次运行Warshall算法,确保所有的传递性条件得到满足。 ```cpp void transitive_closure() { symmetric_closure(); // ... 同样的循环结构 } ``` 5. **输出**: - 输出闭包后的有序对和关系矩阵。例如: ```cpp void output_closure(const char* name, const std::vector<std::vector<bool>>& closure) { for (size_t i = 0; i < set.size(); ++i) { for (size_t j = 0; j < set.size(); ++j) { if (closure[i][j]) { std::cout << "(" << set[i] << "," << set[j] << ") "; } } std::cout << "\n"; } std::cout << "关系矩阵(" << name << "闭包):\n"; // 输出关系矩阵 } int main() { // 输入操作... transitive_closure(); output_closure("传递", relation); } ```
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一、实验目的 1)通过算法设计并编程实现对给定集合上的关系是否为自反关系的判断,加深学生对关系性质的理解,掌握用矩阵来判断关系性质的方法。 2)通过算法设计并编程实现对给定集合上的关系是否为对称关系的判断,加深学生对关系性质的理解,掌握用矩阵来判断关系性质的方法。 3)通过算法设计并编程实现对给定集合上的关系是否为传递关系的判断,加深学生对关系性质的理解,掌握用矩阵来判断关系性质的方法。 4)通过算法设计并编程实现对给定集合上的关系是否为自反的、对称的和传递关系的判断,加深学生对关系性质的理解,掌握用矩阵来判断等价关系的方法。 5)通过算法设计并编程实现求给定关系的各种闭包运算,加深学生对闭包运算的概念的理解。 二、实验项目性质 综合性 三、实验内容 1)已知关系R由关系矩阵M给出,要求判断由M表示的这个关系是否为自反关系。 2)已知关系R由关系矩阵M给出,要求判断由M表示的这个关系是否为对称关系。 3)已知关系R由关系矩阵M给出,要求判断由M表示的这个关系是否为传递关系。 4)给定R的关系矩阵,据此判断所给关系R是否为等价关系。 5)给定关系R,求R的自反闭包及R的对称闭包。 四、实验原理 1)从给定的关系矩阵来断判关系R是否为自反是很容易的。若M(R的关系矩阵)的主对角线元素均为1,则R是自反关系;若M(R的关系矩阵)的主对角线元素均为0,则R是反自反关系;若M(R的关系矩阵)的主对角线元素既有1又有0,则R既不是自反关系也不是反自反关系。本算法可以作为判等价关系算法的子程序给出。 2)从给定的关系矩阵来判断关系R是否为对称是很容易的。若M(R的关系矩阵)为对称矩阵,则R是对称关系;若M为反对称矩阵,则R是反对称关系。因为R为对称的是等价关系的必要条件,所以,本算法可以作为判等价关系算法的子程序给出。 3)一个关系R的可传递性定义告诉我们,若关系R是可传递的,则必有:m ik ​ =1∧m kj ​ =1⇒m ij ​ =1。这个式子也可改写成为:m ij ​ =0⇒m ik ​ =0∨m kj ​ =0。我们可以根据后一个公式来完成判断可传递性这一功能的。可传递性也是等价关系的必要条件,所以,本算法也可以作为判等价关系算法的子程序给出。 4)设R为非空集合A上的关系。如果R是自反的、对称的和传递的, 则称R为A上的等价关系。 5)若关系R的关系矩阵为M,而自反闭包为A(即r(R)=A),对称闭包为B(即S(R)=B),则A=M∪I,B=M∪M T ,其中,I为恒等矩阵,M T 为M的转置矩阵。传递闭包可采用Warshall算法求得(见后面思考题说明)。 五、实验步骤及注意事项 1)自反性判定 ① 输入关系矩阵M(M为n阶方阵); ② 判断自反性,对于i=1,2,…,n;若存在m ii ​ =0,则R不是自反的;若存在m ii ​ =1,则R是自反的;否则R既不是自反关系也不是反自反关系; ③ 输出判断结果。 2)对称性判定 ① 输入关系矩阵M(M为n阶方阵); ② 判断对称性,对于i=2,3,…,n; j=1,2,…,i−1,若存在m ij ​ =m ji ​ ,则R是对称的; ③ 判断反对称性; ④ 判断既是对称的又是反对称的; ⑤ 判断既不是对称的又不是反对称的; ⑥ 输出判断结果。 六、问题描述 给定关系R的关系矩阵M,判断由M表示的该关系R是否为自反关系、反自反关系、对称关系、反对称关系和传递关系。 输入输出 【输入】//关系矩阵M 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 【输出】 是自反关系 不是反自反关系 不是对称关系 不是反对称关系 不是传递关系 开始你的任务吧,祝你成功!

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