C++中的二维数组

教程

介绍

A two-dimensional array in C++ is the simplest form of a multi-dimensional array. It can be visualized as an array of arrays. The image below depicts a two-dimensional array.

2D Array Representation

A two-dimensional array is also called a matrix. It can be of any type like integer, character, float, etc. depending on the initialization. In the next section, we are going to discuss how we can initialize 2D arrays.

在C++中初始化二维数组

那么，在C++中如何初始化二维数组呢？就是这么简单：

int arr[4][2] = {
{1234, 56},
{1212, 33},
{1434, 80},
{1312, 78}
} ;

所以，正如你所看到的，我们初始化了一个名为arr的二维数组，有4行和2列，它是一个数组的数组。数组的每个元素又是一个整数数组。

我们也可以用以下方式初始化2D数组。

int arr[4][2] = {1234, 56, 1212, 33, 1434, 80, 1312, 78};

在这种情况下，arr也是一个有4行2列的二维数组。

在C++中打印二维数组

我们已经完成了二维数组的初始化，但如果没有实际打印它，我们无法确认是否正确完成。

而且，在许多情况下，我们可能需要在对其执行一些操作后打印结果的二维数组。那么我们该如何做呢？

下面的代码展示了我们如何实现这一点。

#include<iostream>
using namespace std; 
main( ) 
{  
	int arr[4][2] = {
		{ 10, 11 },
		{ 20, 21 },
		{ 30, 31 },
		{ 40, 41 }
		} ;
		
	int i,j;
	
	cout<<"Printing a 2D Array:\n";
	for(i=0;i<4;i++)
	{
		for(j=0;j<2;j++)
		{
			cout<<"\t"<<arr[i][j];
		}
		cout<<endl;
	}
}

输出:

Printing A 2D Array

在上面的代码中，

  • 首先，我们使用一些特定值初始化一个二维数组，`arr[4][2]`。
  • 之后，我们尝试使用两个for循环打印相应的数组。
  • 外部for循环迭代行，而内部循环迭代二维数组的列。
  • 所以，对于外部循环的每次迭代，`i` 增加并将我们带到下一个一维数组。同时，内部循环一次遍历整个一维数组。
  • 因此，我们打印各个元素 `arr[i][j]`。

接受用户输入的二维数组元素

之前，我们看到如何使用预定义值初始化二维数组。但我们也可以将其设为用户输入。让我们看看如何操作。

#include<iostream>
using namespace std; 
main( ) 
{  
      int  s[2][2];
      int  i, j;
      cout<<"\n2D Array Input:\n";
	  for(i=0;i<2;i++)
	  {
	  	for(j=0;j<2;j++)
	  	{
	  		cout<<"\ns["<<i<<"]["<<j<<"]=  ";
	  		cin>>s[i][j];
		}
	  } 
	  
	  cout<<"\nThe 2-D Array is:\n";
      for(i=0;i<2;i++)
	  {
	  	for(j=0;j<2;j++)
	  	{
	  		cout<<"\t"<<s[i][j];
		}
		cout<<endl;
	  } 
}

输出:

2D Array User Input

对于上面的代码，我们声明一个2X2的二维数组 `s`。使用两个嵌套的for循环，我们遍历数组的每个元素并获取相应的用户输入。这样，整个数组就被填满了，我们打印出来看看结果。

在C++中使用二维数组进行矩阵加法

作为一个示例，让我们看看如何使用2D数组执行矩阵相加并打印结果。

#include<iostream>
using namespace std; 
main() 
{  
      int  m1[5][5], m2[5][5], m3[5][5];
      int  i, j, r, c;
      
      cout<<"Enter the no.of rows of the matrices to be added(max 5):";
      cin>>r;
      cout<<"Enter the no.of columns of the matrices to be added(max 5):";
      cin>>c;
      
      cout<<"\n1st Matrix Input:\n";
	  for(i=0;i<r;i++)
	  {
	  	for(j=0;j<c;j++)
	  	{
	  		cout<<"\nmatrix1["<<i<<"]["<<j<<"]=  ";
	  		cin>>m1[i][j];
		}
	  } 
	  
	  cout<<"\n2nd Matrix Input:\n";
	  for(i=0;i<r;i++)
	  {
	  	for(j=0;j<c;j++)
	  	{
	  		cout<<"\nmatrix2["<<i<<"]["<<j<<"]=  ";
	  		cin>>m2[i][j];
		}
	  } 
	  
	  cout<<"\nAdding Matrices...\n";
	  
	  for(i=0;i<r;i++)
	  {
	  	for(j=0;j<c;j++)
	  	{
	  		m3[i][j]=m1[i][j]+m2[i][j];
		}
	  } 
	  
	  cout<<"\nThe resultant Matrix is:\n";

	  for(i=0;i<r;i++)
	  {
	  	for(j=0;j<c;j++)
	  	{
	  		cout<<"\t"<<m3[i][j];
		}
		cout<<endl;
	  } 
	  
}

输出:

Matrix Addition Using 2D Arrays

在这里，

  • 我们取两个最多有5行5列的矩阵m1和m2。还有另一个矩阵m3，我们将在其中存储结果。
  • 作为用户输入，我们取了两个矩阵的行数和列数。由于我们正在执行矩阵相加，两个矩阵的行数和列数应该相同。
  • 之后，我们再次使用嵌套的for循环获取用户输入的两个矩阵。
  • 此时，我们有了矩阵m1和m2，
  • 然后我们遍历m3矩阵，使用两个for循环更新相应的元素m3[i][j]，其值为m1[i][j]+m2[i][j]。这样，到外部for循环结束时，我们得到了我们想要的矩阵。
  • 最后，我们打印出结果矩阵m3。

C++中的二维数组指针

如果我们可以有一个指向整数的指针，一个指向浮点数的指针，一个指向字符的指针，那么我们不可以有一个指向数组的指针吗？当然可以。以下程序展示了如何构建和使用它。

#include<iostream>
using namespace std;
/* 指向数组的指针用法 */ 
main( ) 
{  
      int  s[5][2] = {
           {1, 2},
           {1, 2},
           {1, 2},
           {1, 2}
           } ;
           
      int (*p)[2] ;
      int  i, j;
      for (i = 0 ; i <= 3 ; i++)
      {
      		p=&s[i];
      		cout<<"Row"<<i<<":";
            for (j = 0; j <= 1; j++)
                cout<<"\t"<<*(*p+j);
            cout<<endl;
      } 
      
}

输出:

2D Array Pointer

这里，

  • 在上面的代码中，我们尝试使用指针打印一个二维数组，
  • 就像我们之前做的那样，首先我们初始化了二维数组s[5][2]。还有一个指针(*p)[2]，其中p是一个指针，存储着一个有两个元素的数组的地址，
  • 正如我们先前所说，我们可以将二维数组拆分为数组的数组。所以在这种情况下，s实际上是一个包含5个元素的数组，而每一行实际上是包含2个元素的数组。
  • 我们使用for循环遍历这5个数组s的元素。对于每次迭代，我们将p赋值为s[i]的地址，
  • 然后内部的for循环使用指针p打印出数组s[i]的单个元素。这里(*p + j)给我们的是元素s[i][j]的地址，所以使用*(*p+j)我们可以访问相应的值。

传递二维数组给函数

在这一部分，我们将学习如何将2D数组传递给任何函数并访问相应的元素。在下面的代码中，我们将数组a传递给两个函数show()和print()，它们会打印传递的二维数组。

#include<iostream>
using namespace std;   
 
void show(int (*q)[4], int  row, int  col)
{
	int  i, j ;
	for(i=0;i<row;i++)
	{
		for(j=0;j<col;j++)
    		cout<<"\t"<<*(*(q + i)+j); 
		cout<<"\n";
	}  
    cout<<"\n";
} 
 
void print(int  q[][4], int row, int col)
{
    int  i, j; 
    for(i=0;i<row;i++)
    {   
	 for(j=0;j<col;j++)
   	    	cout<<"\t"<<q[i][j];
   	 cout<<"\n";
	}
   cout<<"\n";
}
 
int main() 
{
  int  a[3][4] = { 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21} ; 
 
  show (a, 3, 4);
  print (a, 3, 4);
  return 0;
}

输出:

Passing 2D Array To Functions

在这里，

  • 在show( )函数中，我们通过声明int (*q)[4]将q定义为指向包含4个整数的数组的指针，
  • q holds the base address of the zeroth 1-D array
  • 然后将这个地址赋给q，一个int指针，然后使用这个指针访问零索引的1D数组的所有元素。
  • 循环的下一次，当i取值1时，表达式q+i获取第一个1-D数组的地址。这是因为q是指向零索引1-D数组的指针，将1添加到它将给出下一个1-D数组的地址。这个地址再次被赋给q，然后使用它访问下一个1-D数组的所有元素
  • 在第二个函数print()中，q的声明如下：int q[][4]，
  • 这与int (*q)[4]相同，其中q是指向包含4个整数的数组的指针。唯一的优势是我们现在可以使用更熟悉的表达式q[i][j]来访问数组元素。在show()中我们也可以使用相同的表达式，但为了更好地理解指针的使用，我们使用指针访问每个元素。

结论

所以，在这篇文章中，我们讨论了在C++中的二维数组，我们如何执行各种操作以及它在矩阵加法中的应用。如有进一步问题，请随时使用评论。

参考资料

Source:
https://www.digitalocean.com/community/tutorials/two-dimensional-array-in-c-plus-plus