Отправлено: 20.10.18 17:27. Заголовок: Выполнение инверсии строк матрицы или в частном случае двух-мерного массива.

Эта тема создана на основе вопроса на Stackoverflow How to swap rows or columns in a two dimensional array?

Автор вопроса спрашивает, как выполнить инверсию строк или колонок матрицы. В заголовке вопросе он ссылается на двух-мерный массив хотя в приведенном примере кода, включенном в вопрос, он имеет дело не с двух-мерным массивом, а с динамически созданном массивом массивов. А также его пример имеет дело лишь с проблемой выполнения инверсии строк матрицы, а не колонок.

Поэтому именно инверсия строк матрицы и будет рассмотрена в этой теме.

Автор вопроса приводит пример того, что он хочет получить. То есть если имеется матрица вида

 
 1 1 1 1 1 
 2 2 2 2 2 
 3 3 3 3 3 
 4 4 4 4 4 
 5 5 5 5 5 
 

то нужно получить матрицу вида

 
 5 5 5 5 5 
 4 4 4 4 4 
 3 3 3 3 3 
 2 2 2 2 2 
 1 1 1 1 1 
 

Очевидно, для начинающего программиста это задание на умение использовать обычные for-циклы. Но в данной теме рассмотрим, как можно выполнить поставленное задачу с использованием стандартных алгоритмов вместо циклов.

Для начала рассмотрим, как сделать инверсию строк именно для двух-мерного массива.

Практически, все задание можно выполнить с помощью стандартных алгоритмов.

Ниже представлена демонстрационная программа для данного случая.

 
 #include <iostream> 
 #include <iterator> 
 #include <algorithm> 
  
 int main() 
 { 
     const size_t N = 5; 
     int a[N][N]; 
  
     int i = 1; 
     for ( auto &row : a ) std::fill( std::begin( row ), std::end( row ), i++ ); 
      
     for ( const auto &row : a ) 
     { 
         std::copy( std::begin( row ), std::end( row ), std::ostream_iterator<int>( std::cout, " " ) ); 
         std::cout << '\n'; 
     } 
      
     std::cout << '\n'; 
      
     std::reverse( std::begin( a ), std::end( a ) ); 
  
     for ( const auto &row : a ) 
     { 
         std::copy( std::begin( row ), std::end( row ), std::ostream_iterator<int>( std::cout, " " ) ); 
         std::cout << '\n'; 
     } 
  
     std::cout << '\n'; 
 } 
 

Вывод программы на консоль:

 
 1 1 1 1 1  
 2 2 2 2 2  
 3 3 3 3 3  
 4 4 4 4 4  
 5 5 5 5 5  
  
 5 5 5 5 5  
 4 4 4 4 4  
 3 3 3 3 3  
 2 2 2 2 2  
 1 1 1 1 1  
 

То есть используя стандартный алгоритм std::reverse для двух-мерного массива, можно выполнить инверсию его строк, так как функция std::swap также определена для массивов.

В этой программе можно было бы также заменить все for предложения на основе диапазона на вызов стандартного алгоритма std::for_each. Например, вывод массива на консоль можно было бы сделать следующим образом

 
 auto display_row = []( const auto &row ) 
 { 
     std::copy( std::begin( row ), std::end( row ), std::ostream_iterator<int>( std::cout, " " ) );  
     std::cout << '\n';  
 }; 
      
 std::for_each( std::begin( a ), std::end( a ), display_row ); 
 std::cout << '\n';  
 

Однако следует не увлекаться вызовом алгоритма std::for_each вместо использования предложения for на основе диапазона. Иногда код с использованием предложения for на основе диапазона выглядит более ясным и читабельным, чем использование алгоритма std::for_each, когда объект функции, используемый в этом алгоритме, является чрезмерно сложным и громоздким.

Теперь рассмотрим, случай, имеющий место в исходном вопросе, когда динамически создается массив массивов. В этом случае программа усложняется тем, что нужно выделить память для массивов и затем не забыть ее удалить. Но и в этом случае достаточно применить алгоритм std:;reverse для элементов "внешнего" массива, которые имеют тип указателей.

Ниже представлена соответствующая демонстрационная программа.

 
 #include <iostream> 
 #include <iomanip> 
 #include <memory> 
 #include <iterator> 
 #include <algorithm> 
 #include <cstdlib> 
 #include <ctime> 
  
 int main() 
 { 
     size_t n, m; 
      
     std::cout << "Enter the number of rows n = ";  
     std::cin >> n; 
      
     std::cout << "Enter the number of columns m = ";  
     std::cin >> m; 
      
     std::cout << '\n'; 
      
     std::srand( ( unsigned int )std::time( nullptr ) ); 
      
     int **a = new int *[n]; 
      
     std::generate( a, a + n, [=] { return new int[m]; } ); 
      
     std::for_each( a, a + n,  
                    [=]( auto row )  
                    {  
                     std::generate( row, row + m, [=] { return std::rand() % ( n * m ); } ); 
                    } ); 
      
     auto display_row = [=]( auto row ) 
     { 
         std::for_each( row, row + m,  
                        []( const auto &value ){ std::cout << std::setw( 2 ) << value << ' '; } ); 
         std::cout << '\n'; 
     }; 
      
     std::for_each( a, a + n, display_row ); 
                     
     std::cout << '\n'; 
      
     std::reverse( a, a + n ); 
      
     std::for_each( a, a + n, display_row ); 
                     
     std::cout << '\n'; 
  
     std::for_each( a, a + n, std::default_delete<int>() ); 
     delete []a; 
 } 
 

Вывод программы на консоль может выглядеть следующим образом:

 
 Enter the number of rows n = 5 
 Enter the number of columns m = 5 
  
 19  1 12 21 23  
  8 11 24 24  2  
  6  9 12 11 18  
  3  8 21  5 24  
  2 10 17 23  7  
  
  2 10 17 23  7  
  3  8 21  5 24  
  6  9 12 11 18  
  8 11 24 24  2  
 19  1 12 21 23