C・C++で行列を転置するをCとC++で実行

はじめに

行列の転置は、行を列に、列を行に入れ替えることです。つまり、i行j列の値はj行i列に移ります。2行3列の行列を転置すると、3行2列になります。

大切なポイント

コンパイラの警告（compiler warning）を有効にして、すべての警告を直しましょう。
それぞれの値のデータ型と寿命（lifetime）をしっかり理解しましょう。
入力データと配列のインデックスの範囲は必ずチェックしましょう。

動きで理解する

transposeを押すと行と列が入れ替わります。セルを指すと、新しい位置とメモリ上のオフセットがわかります。

CとC++のコード例

C

実行 →

main.c

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    // Visit columns first to print the transposed shape.
    for (int column = 0; column < 3; ++column) { for (int row = 0; row < 2; ++row) printf("%s%d", row ? " " : "", matrix[row][column]); puts(""); }
}

実行結果

1 4
2 5
3 6

C++

実行 →

main.cpp

#include <array>
#include <iostream>
int main() {
    std::array<std::array<int, 3>, 2> matrix{{{{1, 2, 3}}, {{4, 5, 6}}}};
    // Visit columns first to print the transposed shape.
    for (size_t column = 0; column < 3; ++column) { for (size_t row = 0; row < 2; ++row) std::cout << (row ? " " : "") << matrix[row][column]; std::cout << '\n'; }
}

実行結果

1 4
2 5
3 6

CとC++の比較

新しい行列を作る代わりに、プログラムは2つのループの順番を入れ替えています。外側のループが列を、内側のループが行をたどります。そのため、元の行列の各列が1行として表示され、結果は1 4、2 5、3 6になります。

C

Cは小さな手続き型の関数を使い、データがメモリ上でどう表されるかをそのまま見せます。

C++

C++は低レベルの操作もできるまま、ライブラリの型やより安全な抽象化を加えます。

発展問題

両方のバージョンを実行し、コードを書き換えて、それぞれの言語がもたらす安全性の違いを観察しましょう。

不正な入力や境界の値で試しましょう。
警告を増やすフラグ-Wall -Wextra -Wpedanticを付けてコンパイルしましょう。
共通の宣言はヘッダーファイルに、実装は別のファイルに分けましょう。

チャレンジで練習する

このレッスンの内容を使って実際の問題を解きましょう。各チャレンジはブラウザで動き、すぐにテストされ、AI のレビューも受けられます。

すべてのチャレンジ