Представление матриц и многомерных массивов
Специального типа данных матрица или многомерный массив в Си нет, однако, можно использовать массив элементов типа массив. Например, переменная a представляет матрицу размера 3?3 с вещественными элементами:
double a[3][3];
Элементы матрицы располагаются в памяти последовательно по строкам: сначала идут элементы строки с индексом 0, затем строки с индексом 1, в конце строки с индексом 2 (в программировании отсчет индексов всегда начинается с нуля, а не с единицы!). При этом выражение
a[i]
где i -- целая переменная, представляет собой указатель на начальный элемент i-й строки и имеет тип double*.
Для обращения к элементу матрицы надо записать его индексы в квадратных скобках, например, выражение
a[i][j]
представляет собой элемент матрицы a в строке с индексом i и столбце с индексом j. Элемент матрицы можно использовать в любом выражении как обычную переменную (например, можно читать его значение или присваивать новое).
Такая реализация матрицы удобна и максимально эффективна с точки зрения времени доступа к элементам. У нее только один существенный недостаток: так можно реализовать только матрицу, размер которой известен заранее. Язык Си не позволяет описывать массивы переменного размера, размер массива должен быть известен до начала работы программы еще на стадии компиляции.
Пусть нужна матрица, размер которой определяется во время работы программы. Тогда пространство под нее надо захватывать в динамической памяти с помощью функции malloc языка Си или оператора new языка C++ (см. раздел 3.7.3). При этом в динамической памяти захватывается линейный массив и возвращается указатель на него. Рассмотрим вещественную матрицу размером m строк на n столбцов. Захват памяти выполняется с помощью функции malloc языка Си
double *a; . . . a = (double *) malloc(m * n * sizeof(double));
или с помощью оператора new языка C++:
double *a; int m, n; . . . a = new double[m * n];
При этом считается, что элементы матрицы будут располагаться в массиве следующим образом: сначала идут элементы строки с индексом 0, затем элементы строки с индексом 1 и т.д., последними идут элементы строки с индексом m ? 1.
