C 언어 - 13. 다차원 배열과 포인터 배열

2차원 배열의 필요성

1. 행렬 데이터를 표현할 때
2. 그래프 알고리즘을 처리할 때
3. 다수의 실생활 데이터를 처리할 때
   등등

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2차원 배열의 특징

• 2차원 배열은 표(Table) 구조와 흡사하다
• C언어에서 2차원 배열은 []를 두 번 연속해서 선언한다

• //자료형 배열 이름[행][렬] = { {값, 값, 값, ...}, {값, 값, 값, ... } }
  int a[10][10];

• 1차원 배열과 마찬가지로 0인덱스부터 시작한다
  ※a[0][0], ... a[n][n]은 (n+1) x (n+1) 행렬
• 행과 열을 사용한다는 특성으로 2중 FOR문과 함께 사용되는 경우가 많다
  

  #include<stdio.h>
  
  //행 ⇒ 열의 순서
  int a[3][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} };
  
  int main(void)
  {
      int i, j;
      for (i = 0; i < 3; i++)
      {
          for (j = 0; j < 3; j++)
          {
              printf("%d ", a[i][j]);
          }
          printf("\n");
      }
  }​

 

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다차원 배열

• 2차원 배열 이상의 다차원 배열 또한 사용할 수 있다
• 단, 컴퓨터는 기본적으로 화면에 2차원 배열의 형태만 출력할 수 있다
  (내부적인 처리는 다차원으로 동작함)
  

  #include<stdio.h>
  
  //3차원 행렬
  int a[2][3][3] =
      {
          { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} },
          { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} }
      };
  
  int main(void)
  {
      int i, j, k;
      for (i = 0; i < 2; i++)
      {
          for (j = 0; j < 3; j++)
          {
              for (k = 0; k < 3; k++)
              {
                  printf("%d ", a[i][j][k]);
              }
              printf("\n");
          }
          printf("\n");
      }
  }​

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포인터 배열의 구조 분석

• 배열은 포인터와 동일한 방식으로 동작한다
• 배열의 이름은 배열의 원소의 첫 번째 주소이다
  

      int c[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
      int *d = c;
      printf("%d\n", d[2]); //3
  
      //배열의 이름은 배열의 원소의 첫 번째 주소이기 때문에 위와 동일하게 작동함
      *d = &c[0];
      printf("%d\n", d[2]); //3​

• 유일한 차이점은 포인터는 변수이며, 배열의 이름은 상수인 것이라 할 수 있다
  즉, 배열에 포인터 변수를 대입이 불가능하지만, 포인터는 배열처럼 사용 가능하다
  

  #include<stdio.h>
  
  int main(void)
  {
      int a = 10;
      int b[10];
  
      //Error) 식이 수정할 수 있는 lvalue여야 합니다.
      //상수에 데이터를 대입할 때 주로 발생할 수 있는 오류 문구
      //b = &a;
  
      int c[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
      int *d = c; //포인터 변수에 배열은 대입 가능
  
      printf("%d\n", d[2]); //3
  
      system("pause");
      return 0;
  }​

• 포인터는 연산이 가능하며, 연산을 통해 자료형의 크기만큼 이동한다
  예를 들어, 정수(int)형 포인터인 경우 4Bytes씩 이동한다
  

  #include<stdio.h>
  
  int main(void)
  {
      int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
      int i;
      for (i = 0; i < 5; i++)
      {
          //주소값이 4Bytes씩 증가(배열 a의 마지막 원소의 주소값은 첫번째 원소의 주소값 + 16)
          //printf("%d ", (a + i));
          printf("주소값 : %d, 원소 값 : %d\n", (a + i), *(a + i));
          //printf("주소값 : %d, 원소 값 : %d\n", (a + i), a[i])와 동일
      }
      system("pause");
      return 0;
  }

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2차원 배열과 포인터

• 2차원 배열은 1차원 배열의 집합이다
  여기서 1차원 배열은 행이고, 그 수를 열이라 생각하면 이해하기 편하다
• 2차원 배열은 메모리 상, '열'을 '행'번 나열한 형태로 할당된다
  ex) int[2][3] a의 경우: a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[1][0], a[1][1], a[1][2]의 순서로 메모리가 할당된다
• 2차원 배열에서는 첫번째 주소값이 해당 행을 대표하는 이름이다
  ex) int[2][3] a의 경우: a[0][0], a[1][0]의 주소가 이름이다
      즉, a[0]는 a[0][0]의 주소, a[1]은a[1][0]의 주소와 같고, a는 a[0]와 같다
• 정리하면 2차원 배열에서 a = a[0] = &a[0][0]가 성립된다.
  단 의미하는 바는 다르기에 포인트 연산을 하면 차이가 발생한다
  • a + 1 = a[1] = &a[1][0]
    a는 2차원 배열의 대표이자 행들의 대표이기 때문에 a + 1은 다음행의 대표(주소값)을 나타낸다
  • a[0] + 1 = &a[0][1]
    a[0]은 첫번째 행의 주소를 나타내므로, a[0] + 1은 그 다음 원소의 주소값을 나타낸다
  • &a[0][0] + 1 = &a[0][1]
    &a[0][0]는 2차원 배열의 첫번째 원소의 주소값이므로 &a[0][0] + 1는 그 다음 원소의 주소값을 나타낸다
• 또한 2차원 배열에서 *a = a[0] = &a[0][0]이며, **a = a[0][0]가 성립한다
  • *a ≠ &a[0][0]인 이유
    일반적으로 간접참조연산자(*)는 해당 포인터 변수의 주소를 참조하여 그 값에 접근 가능하다.
    하지만 a는 행들의 집합이며, *a로 해당 주소를 참조하는 것은 원소의 값이 아니라,
    행들의 집합의 대표, 즉 첫번째 행의 주소이자 이름(a[0] 혹은 &a[0][0])에 접근한다는 뜻이 된다.
  • **a = a[0][0]인 이유
    *a가 행들의 집합의 대표, 즉 첫번째 행의 주소이자 이름(a[0] 혹은 &a[0][0])에 접근한다는 뜻이므로
    **a는 첫번째 행의 주소가 가지는 값, 즉 a[0][0]을 뜻하게 된다
    ※주의할 것은 **a라 표기하였다고 해서 이것이 이중 포인트를 뜻하는 것이 아니다라는 점이다
    
    

#include<stdio.h>

int main(void)
{
    int a[2][5] = { { 1, 2, 3, 4, 5 },
                    { 6, 7, 8, 9, 10} };
   
    int(*p)[5] = a[1]; //특정한 행을 가리키는 포인터(이중 포인터)
    int i;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", p[0][i]); //6 7 8 9 10
    }
    system("pause");
    return 0;
}