続いては２次元配列を確保する方法を説明します。
正直に言って、２次元配列を確保する方法は面倒です。
例えば、
data[0][0] |
のように２つの添え字で場所を指定出来るようにしようとした場合、非常に面倒な手続きが必要になります。
確保も面倒なら、解放も面倒なプログラムを書かなければなりません。
ジャグ配列のようなものを作るのであればやらなければなりませんが、ジャグ配列などそんなに使いません。
※ジャグ配列とは、２次元配列の各行の要素数が異なる配列です。
そこで、簡単に作れる代替案を書きます。
それは、１次元配列を確保し、２次元配列のように使う、という案です。
例えば、３×４の２次元配列が必要だとします。
data
0 1 2 3
+--+--+--+--+
0 | | | | |
+--+--+--+--+
1 | | | | |
+--+--+--+--+
2 | | | | |
+--+--+--+--+
要素数は１２個ですから、１次元配列にすると↓のようになります。
data
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
| | | | | | | | | | | | |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
要素数は同じですね。
ただ、２次元配列の先頭の要素は、
data[0][0] |
ですが、１次元配列では、
data[0] |
です。
全要素の対応を書くと↓になります。
data[0][0] data[0] data[0][1] data[1] data[0][2] data[2] data[0][3] data[3] data[1][0] data[4] data[1][1] data[5] data[1][2] data[6] data[1][3] data[7] data[2][0] data[8] data[2][1] data[9] data[2][2] data[10] data[2][3] data[11]
２次元配列は縦と横の添え字で要素を指定します。
そこで、
０ と ０ から ０ を ０ と １ から １ を ０ と ２ から ２ を ０ と ３ から ３ を １ と ０ から ４ を １ と １ から ５ を １ と ２ から ６ を １ と ３ から ７ を ２ と ０ から ８ を ２ と １ から ９ を ２ と ２ から 10 を ２ と ３ から 11 を
作ることが出来れば、２次元配列の添え字から１次元配列にアクセス出来ます。
このような数値変換はプログラムでは良くやることです。
どのような計算をすれば、２次元配列の添え字から１次元配列の添え字を求める事が出来るでしょうか？
考えてみてください。
※ヒントは横方向の要素数（４）です。
解答例です。
縦の添え字 × 横の要素数（４） ＋ 横の添え字
計算結果を全て書きます。
０ × ４ ＋ ０ ＝ ０ ０ × ４ ＋ １ ＝ １ ０ × ４ ＋ ２ ＝ ２ ０ × ４ ＋ ３ ＝ ３ １ × ４ ＋ ０ ＝ ４ １ × ４ ＋ １ ＝ ５ １ × ４ ＋ ２ ＝ ６ １ × ４ ＋ ３ ＝ ７ ２ × ４ ＋ ０ ＝ ８ ２ × ４ ＋ １ ＝ ９ ２ × ４ ＋ ２ ＝ 10 ２ × ４ ＋ ３ ＝ 11
どうでしょう、出来ましたね。
これを使って、２次元配列の
data[i][j] |
と書くところを
data[i * 4 + j] |
と書けば、２つの添え字で１次元配列にアクセス出来ます。
長く説明しましたが、実際のプログラムを書きましょう。
<sample program 169-01>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define ROW 3
#define COL 4
int main(void)
{
int *pData;
int i;
int j;
pData = (int*)malloc(sizeof(int) * ROW * COL);
if (!pData) {
return 1;
}
for (i = 0; i < ROW; i++) {
for (j = 0; j < COL; j++) {
pData[i * COL + j] = i * COL + j;
}
}
for (i = 0; i < ROW; i++) {
for (j = 0; j < COL; j++) {
printf("%3d", pData[i * COL + j]);
}
printf("\n");
}
free(pData);
pData = NULL;
return 0;
}
|
<実行結果>
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 続行するには何かキーを押してください・・・
各要素に入れたデータは、そのまま１次元配列の添え字として使った数値です。
まず、確保のところですが、
pData = (int*)malloc(sizeof(int) * ROW * COL); |
全要素数は、
ROW * COL → 3 * 4 → 12
ですから、１２個の要素を持った１次元配列を確保します。
そして、配列へのアクセスは、
pData[i * COL + j] = i * COL + j; |
のように、ｉとｊを使ってアクセスします。
以前、迷路を自動生成した事があります。
奇数×奇数の２次元配列を用意し、乱数を使って迷路を作りました。
この奇数の部分を乱数にして、毎回異なるサイズの迷路を作ってみましょう。
※関数分割はせず、main関数のみで作成します。
迷路のサイズですが、小さすぎても大きすぎてもいけませんので、次のように考えます。
縦、横ともに７から１５までの奇数とする
とすると生成したい乱数は、
７，９，１１，１３，１５
の５種類になります。
どのようにコードを書けば、これが出せるようになるでしょうか。
考えてみてください。
解答例です。
7 + (rand() % 5) * 2 |
この式を使えば、
rand() % 5
の結果が、
０ の時 ７ １ の時 ９ ２ の時 １１ ３ の時 １３ ４ の時 １５
になります。
これを踏まえてサンプルプログラムを書きます。
※迷路の自動生成部分は以前やりましたので説明しません。
<sample program 169-02>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define DIRECTION 4
enum {
FLOOR,
WALL,
};
enum {
UP,
RIGHT,
DOWN,
LEFT,
};
int main(void)
{
int row;
int col;
int *pMaze;
int i;
int j;
srand((unsigned int)time(NULL));
row = 7 + (rand() % 5) * 2;
col = 7 + (rand() % 5) * 2;
pMaze = (int*)malloc(sizeof(int) * row * col);
if (!pMaze) {
return 1;
}
for (i = 1; i < row - 1; i++) {
for (j = 1; j < col - 1; j++) {
pMaze[i * col + j] = FLOOR;
}
}
for (i = 0; i < row; i++) {
pMaze[i * col] = WALL;
pMaze[i * col + (col - 1)] = WALL;
}
for (j = 1; j < col - 1; j++) {
pMaze[j] = WALL;
pMaze[(row - 1) * col + j] = WALL;
}
for (i = 2; i < row - 2; i += 2) {
for (j = 2; j < col - 2; j += 2) {
pMaze[i * col + j] = WALL;
switch (rand() % DIRECTION) {
case UP:
pMaze[(i - 1) * col + j] = WALL;
break;
case RIGHT:
pMaze[i * col + (j + 1)] = WALL;
break;
case DOWN:
pMaze[(i + 1) * col + j] = WALL;
break;
case LEFT:
pMaze[i * col + (j - 1)] = WALL;
break;
}
}
}
for (i = 0; i < row; i++) {
for (j = 0; j < col; j++) {
if (pMaze[i * col + j] == FLOOR) {
printf("□");
}
else {
printf("■");
}
}
printf("\n");
}
free(pMaze);
pMaze = NULL;
return 0;
}
|
<実行結果１>
■■■■■■■■■■■■■ ■□□□□□□□■□■□■ ■□■□■■■■■□■□■ ■□■□■□□□□□■□■ ■□■□■□■■■■■□■ ■□■□□□■□■□□□■ ■■■□■■■□■■■□■ ■□□□□□□□□□□□■ ■■■■■■■■■■■■■ 続行するには何かキーを押してください・・・
<実行結果２>
何度か実行してみてください。■■■■■■■■■ ■□□□■□■□■ ■□■□■□■□■ ■□■□■□□□■ ■□■□■□■□■ ■□■□□□■□■ ■■■■■■■■■ 続行するには何かキーを押してください・・・
１次元配列を２次元配列風に使うことで、以前のプログラムとは少し異なる部分があります。
例えば、床（FLOOR）を配置する箇所は、
for (i = 1; i < ROW - 1; i++) {
for (j = 1; j < COL - 1; j++) {
maze[i][j] = FLOOR;
}
}
|
だったのが、
for (i = 1; i < row - 1; i++) {
for (j = 1; j < col - 1; j++) {
pMaze[i * col + j] = FLOOR;
}
}
|
こう変わっています。
しかし、やっていることは変わりません。
添え字ｉとｊを使って配列にアクセスしているだけです。
縦方向の壁を作っている箇所も、
for (i = 0; i < ROW; i++) {
maze[i][0] = WALL;
maze[i][COL - 1] = WALL;
}
|
これが、↓のように変わっているだけです。
for (i = 0; i < row; i++) {
pMaze[i * col] = WALL;
pMaze[i * col + (col - 1)] = WALL;
}
|
基本は、
縦の添え字 × 横の要素数（col） ＋ 横の添え字
ですから、
maze[i][0] |
は
pMaze[i * col + 0] |
になり、
pMaze[i * col] |
となっています。
maze[i][COL - 1] |
は
pMaze[i * col + (col - 1)] |
となっています。
前回と違うところは、「柱」をセットするのと迷路の自動生成を同時にしている事くらいでしょうか。
次回は、別の関数で領域を確保する方法を説明します。