C语言经典算法 - 多维矩阵转一维矩阵

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说明
有的时候,为了运算方便或资料储存的空间问题,使用一维阵列会比二维或多维阵列来得方便,
例如上三角矩阵、下三角矩阵或对角矩阵,使用一维阵列会比使用二维阵列来得节省空间。
解法
以二维阵列转一维阵列为例,索引值由0开始,在由二维阵列转一维阵列时,我们有两种方式:
「以列(Row)为主」或「以行(Column)为主」。由于C/C++、Java等的记忆体配置方式都是
以列为主,所以您可能会比较熟悉前者(Fortran的记忆体配置方式是以行为主)。
以列为主的二维阵列要转为一维阵列时,是将二维阵列由上往下一列一列读入一维阵列,此时
索引的对应公式如下所示,其中row与column是二维阵列索引,loc表示对应的一维阵列索引:
loc = column + row*行数
以行为主的二维阵列要转为一维阵列时,是将二维阵列由左往右一行一行读入一维阵列,此时
索引的对应公式如下所示:
loc = row + column*列数
公式的推导您画图看看就知道了,如果是三维阵列,则公式如下所示,其中i(个数u1)、j(个
数u2)、k(个数u3)分别表示三维阵列的三个索引:
以列为主:loc = i*u2*u3 + j*u3 + k
以行为主:loc = k*u1*u2 + j*u1 + i
更高维度的可以自行依此类推,但通常更高维度的建议使用其它资料结构(例如物件包装)会
比较具体,也不易搞错。
在C/C++中若使用到指标时,会遇到指标运算与记忆体空间位址的处理问题,此时也是用到这
边的公式,不过必须在每一个项上乘上资料型态的记忆体大小。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
  int arr1[3][4] = {{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}};
int arr2[12] = {0};
  int row, column, i;
  printf("原二维资料:\n");
  for (row = 0; row < 3; row++)
  {
    for (column = 0; column < 4; column++)
    {
      printf("%4d", arr1[row][column]);
    }
    printf("\n");
  }
  printf("\n以列为主:");
  for (row = 0; row < 3; row++)
  {
    for (column = 0; column < 4; column++)
    {
      i = column + row * 4;
      arr2[i] = arr1[row][column];
    }
  }
  for (i = 0; i < 12; i++)
    printf("%d ", arr2[i]);
  printf("\n以行为主:");
  for (row = 0; row < 3; row++)
  {
    for (column = 0; column < 4; column++)
    {
      i = row + column * 3;
      arr2[i] = arr1[row][column];
    }
  }
  for (i = 0; i < 12; i++)
    printf("%d ", arr2[i]);
  printf("\n");
  return 0;
}