C：“移动”矩阵的巧妙方法？答案

【问题标题】：C: clever way to "shift" a matrix?C：“移动”矩阵的巧妙方法？
【发布时间】：2010-11-02 13:54:23
【问题描述】：

我有一个整数矩阵，它应该像一个缓冲区：

x = {{0, 0, 0, 0, 0}, {1, 1, 1, 1, 1}, {2, 2, 2, 2, 2}};

现在，如果我添加一个新行 {3, 3, 3, 3, 3}，新矩阵应该如下所示：

x = {{1, 1, 1, 1, 1}, {2, 2, 2, 2, 2}, {3, 3, 3, 3, 3}};

有没有一种巧妙的方法可以在不复制所有元素的情况下做到这一点？

【问题讨论】：

以下多个答案在技术上是正确的，但它们都涉及不同的权衡。你能扩展一下你的预期用途吗？这些矩阵有多大？与您从矩阵中访问数据的次数相比，您希望添加一行的频率是多少？您将访问矩阵的各个元素，还是仅将其从头到尾作为整个实体读取？您是否希望能够不时释放部分矩阵？如果是这样，只是从末尾开始，还是从开头开始，还是从任意行开始？
矩阵不大（总共有 100 个元素）。我将始终访问整个矩阵，“旧”行可以消失（fifo 队列行为），更新经常发生。
在这种情况下，@ruslik 提出的模数方法可能是您最好的选择。只需分配一个可以处理最大大小的数组，维护一个指向当前头部的指针，并在空间不足时环绕数组的末尾。

【解决方案1】：

如果您的矩阵被定义为 int ** 并且您分别分配每一行，那么您只需交换行指针。

【讨论】：

听起来不错。我真的需要学会更多地面向指针思考。 :)
唯一的问题是，与其他地方提出的链表解决方案不同，在这里您必须预先分配指向您将拥有的最大行数的指针。否则，它是比链表更有效的方法。编辑我刚刚注意到，在您的问题中，添加新行后您仍然保留 3 行。如果这是有代表性的，那么您对@mikerobi 的回答就可以了。一旦行被交换，你只需要管理你的指针。
@ysap，偶尔的 O(n) 操作来增加行数，通常会比频繁的 O(n) 更有效地访问一个值。
我一般同意，但归根结底，它归结为分析应用程序的确切行为。

【解决方案2】：

模运算怎么样？

如果您以matrix[x + SZ * y] 身份访问元素，您可以将其更改为：

matrix[x + SZ * ((y + FIRST_ROW) % SZ)] 。

通过这种方式来实现这种转变，您只需将新行 {3, 3, 3..} 放在行 {0, 0, 0} 所在的位置，并增加 FIRST_ROW 计数器以指向新的起始行.

【讨论】：

【解决方案3】：

使用链表。

struct node
{
    int row[5];
    struct node *next;
};

追加一行就像将列表遍历到末尾一样简单，然后将 NULL 下一个指针替换为一个新节点（其下一个指针为 NULL）。

【讨论】：

【解决方案4】：

你能增加x 使其指向第二行，然后释放第一行吗？显然，您需要一次分配一行，这不能保证矩阵是连续的。如果你需要，你可以分配一大块内存来保存你的矩阵，然后在你到达终点时破坏未使用的部分。

【讨论】：

【解决方案5】：

如果您使用指向数组的指针数组（而不是普通的二维数组），则可以只复制指向行的指针，而不是复制所有元素。

如果您对过度分配指针数组感到满意，您可以在末尾添加一个新指针并将指针前进到数组的“开始”。但是，如果您可能想要多次进行这种转变，这不是一个好主意。当然，您需要确保在某处拥有原始指针，以便正确地free() 您的资源。

【讨论】：

【解决方案6】：

懒惰地编写代码示例 - 您可以使用模算术来处理行。推新行时，只需增加一个起始偏移变量，加上矩阵高度，然后以矩阵高度取模。这样您就可以得到一个圆形矩阵，无需复制整个矩阵并保持矩阵数组紧凑。

【讨论】：