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C PRIMER PLUS——第6-2节：二维数组与多维数组

news 来源：原创 2025/5/9 6:55:20

一、二维数组

1. 二维数组的定义

2. 二维数组的初始化

（1）部分初始化

（2）完全初始化

（3）省略行数初始化

3. 二维数组的访问

4. 二维数组的存储方式

5. 二维数组作为函数参数

（1）指定行数和列数

（2）省略行数但指定列数

6. 二维数组的遍历

7. 动态分配二维数组

二、多维数组

1.三维数组

2. 多维数组的访问

3. 多维数组作为函数参数

4. 多维数组的内存布局

5. 多维数组的注意事项

一、二维数组

1. 二维数组的定义

二维数组可以看作是数组的数组，即一个一维数组的每个元素又是一个一维数组。定义二维数组的一般形式为：

数据类型数组名 [行数] [列数];

示例：

int matrix[3][4]; // 定义一个3行4列的二维整型数组

这里，matrix 是一个二维数组，它有 3 行 4 列，总共包含 12 个整型元素。

2. 二维数组的初始化

（1）部分初始化

int matrix[3][4] = {

        {1, 2},

        {5, 6, 7},

        {9}

};

在这个例子中，没有明确初始化的元素会被自动初始化为 0。

（2）完全初始化

int matrix[3][4] = {

        {1, 2, 3, 4},

        {5, 6, 7, 8},

        {9, 10, 11, 12}

};

这里，所有的元素都被明确赋值。

（3）省略行数初始化

int matrix[ ][4] = {

{1, 2, 3, 4},

{5, 6, 7, 8},

{9, 10, 11, 12}

};

在初始化时可以省略行数，但列数不能省略，编译器会根据初始化列表自动确定行数。

3. 二维数组的访问

可以使用两个下标来访问二维数组中的元素，第一个下标表示行，第二个下标表示列，下标从 0 开始。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};int element = matrix[1][2];  // 访问第2行第3列的元素，结果为7printf("The element at row 1, column 2 is: %d\n", element);//The element at row 1, column 2 is: 7return 0;
}

4. 二维数组的存储方式

在内存中，二维数组是按行优先顺序存储的，即先存储第一行的所有元素，再存储第二行的元素，依此类推。

5. 二维数组作为函数参数

（1）指定行数和列数

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>// 函数接收一个3行4列的二维数组
void printMatrix(int matrix[3][4]) {for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}
}int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};printMatrix(matrix);return 0;
}
//结果：
//1 2 3 4
//5 6 7 8
//9 10 11 12

（2）省略行数但指定列数

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>// 函数接收一个列数为4的二维数组
void printMatrix(int matrix[][4], int rows) {for (int i = 0; i < rows; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}
}int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};printMatrix(matrix, 3);return 0;
}
//结果：
//1 2 3 4
//5 6 7 8
//9 10 11 12

6. 二维数组的遍历

可以使用嵌套的 for 循环来遍历二维数组的所有元素。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>int main() {int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};for (int i = 0; i < 3; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}
//结果：
//1 2 3 4
//5 6 7 8
//9 10 11 12

7. 动态分配二维数组

在 C 语言中，可以使用指针和 malloc 函数动态分配二维数组。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int rows = 3;int cols = 4;// 分配一个包含rows个指针的数组int** matrix = (int**)malloc(rows * sizeof(int*));for (int i = 0; i < rows; i++) {// 为每一行分配内存matrix[i] = (int*)malloc(cols * sizeof(int));}// 初始化数组for (int i = 0; i < rows; i++) {for (int j = 0; j < cols; j++) {matrix[i][j] = i * cols + j + 1;}}// 打印数组for (int i = 0; i < rows; i++) {for (int j = 0; j < cols; j++) {printf("%d ", matrix[i][j]);}printf("\n");}// 释放内存for (int i = 0; i < rows; i++) {free(matrix[i]);}free(matrix);return 0;
}
//结果：
//1 2 3 4
//5 6 7 8
//9 10 11 12

使用完动态分配的内存后，需要使用 free 函数释放内存，以避免内存泄漏。

二、多维数组

多维数组其实就是数组的数组。最常见的多维数组为二维数组，当然也存在三维数组、四维数组等更高维度的数组。

1.三维数组

// 定义一个2个二维数组，每个二维数组有3行4列的三维数组

int arr4[2][3][4];

// 初始化三维数组

int arr5[2][3][4] = {

        { {1, 2, 3, 4},

        {5, 6, 7, 8},

        {9, 10, 11, 12}

},

        {

                {13, 14, 15, 16},

                {17, 18, 19, 20},

                {21, 22, 23, 24}

        }

};

2. 多维数组的访问

三维数组的访问

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>int main() {int arr[2][3][4] = {{{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}},{{13, 14, 15, 16},{17, 18, 19, 20},{21, 22, 23, 24}}};// 访问第1个二维数组中第2行第3列的元素int element = arr[0][1][2];printf("Element at [0][1][2]: %d\n", element);//Element at [0][1][2]: 7return 0;
}

3. 多维数组作为函数参数

多维数组能够作为函数参数传递。在函数声明时，除了第一维的大小可以省略，其余维度的大小必须明确指定。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>// 二维数组作为函数参数
void print_2d_array(int arr[][4], int rows) {for (int i = 0; i < rows; i++) {for (int j = 0; j < 4; j++) {printf("%d ", arr[i][j]);}printf("\n");}
}// 三维数组作为函数参数
void print_3d_array(int arr[][3][4], int num_2d_arrays) {for (int i = 0; i < num_2d_arrays; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {for (int k = 0; k < 4; k++) {printf("%d ", arr[i][j][k]);}printf("\n");}printf("\n");}
}int main() {int arr_2d[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};int arr_3d[2][3][4] = {{{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}},{{13, 14, 15, 16},{17, 18, 19, 20},{21, 22, 23, 24}}};printf("2D Array:\n");print_2d_array(arr_2d, 3);printf("\n3D Array:\n");print_3d_array(arr_3d, 2);return 0;
}
//结果：
//2D Array :
//1 2 3 4
//5 6 7 8
//9 10 11 12
//
//3D Array :
//1 2 3 4
//5 6 7 8
//9 10 11 12
//
//13 14 15 16
//17 18 19 20
//21 22 23 24

4. 多维数组的内存布局

在 C 语言中，多维数组在内存里是按行优先的顺序存储的。也就是说，先存储第一行的所有元素，接着存储第二行的所有元素，依此类推。

例如，对于一个二维数组int arr[3][4]，其内存布局如下：

arr[0][0] -> arr[0][1] -> arr[0][2] -> arr[0][3] ->

arr[1][0] -> arr[1][1] -> arr[1][2] -> arr[1][3] ->

arr[2][0] -> arr[2][1] -> arr[2][2] -> arr[2][3]