Arduino - 多维数组

具有两个维度（即下标）的数组通常表示由按行和列排列的信息组成的值表。

以下是多维数组的关键特征：

• 要识别特定表元素，必须指定两个下标。

• 按照惯例，第一个标识元素的行，第二个标识元素的列。

• 需要两个下标才能识别特定元素的数组称为二维数组或 2-D 数组。

• 具有两个或多个维度的数组称为多维数组，并且可以具有两个以上的维度。

下图说明了一个二维数组 a。该数组包含三行四列，因此它是一个 3x4 数组。一般来说，具有 m 行和 n 列的数组称为 m x n 数组。

数组 a 中的每个元素都由以下形式的元素名称标识：a[i][j]。这里，a 是数组的名称，i 和 j 是唯一标识 a 中每个元素的下标。请注意，第 0 行中的元素名称都具有 0 的第一个下标；第 3 列中的元素名称都具有 3 的第二个下标。

多维数组可以在其声明中初始化，就像一维数组一样。例如，一个二维数组 b，其第 0 行元素的值为 1 和 2，第 1 行元素的值为 3 和 4，可以声明并初始化如下：

int b[ 2 ][ 2 ] = { { 1, 2 }, { 3, 4 } };

这些值在花括号中按行分组。因此，1 和 2 分别初始化 b[0][0] 和 b[0][1]，3 和 4 分别初始化 b[1][0] 和 b[1][1]。如果给定行没有足够的初始化程序，则该行的其余元素将初始化为 0。因此，以下声明将 b[0][0] 初始化为 1，b[0][1] 初始化为 0，b[1][0] 初始化为 3，b[1][1] 初始化为 4。

int b[ 2 ][ 2 ] = { { 1 }, { 3, 4 } };

示例

以下是一个演示在声明中初始化二维数组的示例。

• 第 a-c 行声明了三个数组，每个数组都具有两行三列。

• array1 的声明（第 a 行）在两个子列表中提供了六个初始化程序。第一个子列表将数组的第 0 行初始化为值 1、2 和 3；第二个子列表将数组的第 1 行初始化为值 4、5 和 6。

• 如果从 array1 初始化程序列表中删除每个子列表周围的花括号，编译器将初始化第 0 行的元素，然后是第 1 行的元素，从而产生相同的结果。

• array2 的声明（第 b 行）仅提供了五个初始化程序。

• 初始化程序分配给第 0 行，然后是第 1 行。任何没有显式初始化程序的元素都初始化为零，因此 array2[1][2] 初始化为零。

• array3 的声明（第 c 行）在两个子列表中提供了三个初始化程序。

• 第 0 行的子列表将第 0 行的前两个元素显式初始化为 1 和 2；第三个元素隐式初始化为零。

• 第 1 行的子列表将第一个元素显式初始化为 4，并将最后两个元素隐式初始化为零。

• 程序调用函数 printArray 来输出每个数组的元素。请注意，函数原型（第 k 行）指定参数 const int a[][columns]。

• 当函数接收一维数组作为参数时，函数参数列表中的数组括号为空。

• 二维数组的第一维的大小（即行数）也不需要，但所有后续维度的尺寸都需要。编译器使用这些尺寸来确定多维数组中元素在内存中的位置。

• 所有数组元素都连续存储在内存中，无论维度多少。在二维数组中，第 0 行存储在内存中，然后是第 1 行。

示例

void printArray ( const int [][ 3 ] ); // prototype
const int rows = 2;
const int columns = 3;
int array1[ rows ][ columns ] = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } };
int array2[ rows ][ columns ] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int array3[ rows ][ columns ] = { { 1, 2 }, { 4 } };

void setup () {

}
void loop () {
   Serial.print ("Values in array1 by row are: ") ;
   Serial.print (“\r” ) ;
   printArray(array1) ;
   Serial.print ("Values in array2 by row are: ") ;
   Serial.print (“\r” ) ;
   printArray(array2) ;
   Serial.print ("Values in array3 by row are: ") ;
   Serial.print (“\r” ) ;
   printArray(array3) ;
}

// output array with two rows and three columns

void printArray( const int a[][ columns ] ) {
   // loop through array's rows
   for ( int i = 0; i < rows; ++i ) {
      // loop through columns of current row
      for ( int j = 0; j < columns; ++j )
      Serial.print (a[ i ][ j ] );
      Serial.print (“\r” ) ; // start new line of output
   } 
// end outer for
} 

// end function printArray

结果

Values in array1 by row are:
1 2 3
4 5 6
Values in array2 by row are:
1 2 3
4 5 0
Values in array3 by row are:
1 2 0
4 0 0

注意 - 每一行都是一个一维数组。要定位特定行中的元素，函数必须准确知道每一行中有多少个元素，以便在访问数组时可以跳过适当数量的内存位置。因此，当访问 a[1][2] 时，函数知道要跳过内存中第 0 行的三个元素才能到达第 1 行。然后，函数访问该行的第 2 个元素。许多常见的数组操作使用 FOR 语句。

例如，以下 FOR 语句设置数组 a 的第 2 行中的所有元素。

for ( int column = 0; column < 4; ++column )
   a[ 2 ][ column ] = 0;

FOR 语句仅更改第二个下标（即列下标）。前面的 FOR 语句等效于以下赋值语句：

a[ 2 ][ 0 ] = 0;
a[ 2 ][ 1 ] = 0;
a[ 2 ][ 2 ] = 0;
a[ 2 ][ 3 ] = 0;

以下 嵌套 FOR 语句确定数组 a 中所有元素的总和：

total = 0;
for ( int row = 0; row < 3; ++row )
for ( int column = 0; column < 4; ++column )
total += a[ row ][ column ];

FOR 语句一次对数组的元素求和一行。外部 FOR 语句首先将行（即行下标）设置为 0。因此，内部 FOR 语句可以对第 0 行的元素求和。

然后，外部 FOR 语句将行递增到 1，以便可以对第 1 行的元素求和。然后，外部 FOR 语句将行递增到 2，以便可以对第 2 行的元素求和。当嵌套 FOR 语句终止时，总和包含所有数组元素的总和。