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C語言二維數組動態操作：行列插入、元素交換與軌跡追蹤

編輯：關於C

二維數組在圖像處理、棋盤遊戲、矩陣運算等場景中極為常見。本文實現一個功能完整的動態二維數組框架，支持任意位置插入行/列、元素交換、完整移動軌跡記錄，採用鏈表存儲每個邏輯位置的歷史坐標，展示指鋼操作與內存管理的深度結合。

核心數據結構

#define MAX_ROW 9
#define MAX_COL 9

// 坐標節點
typedef struct _Node { int x, y; } Node;

// 軌跡鏈表：記錄某邏輯位置歷經的所有物理坐標
typedef struct _PathNodeList {
    Node node;
    struct _PathNodeList *pNext;
} PathNodeList;

// 二維數組：每個格子掛一條軌跡鏈表
PathNodeList *g_pGrid[MAX_ROW][MAX_COL];

// 當前有效行列數
typedef struct { int row, col; } CurRowColNum;
static CurRowColNum g_size = {0};

關鍵操作實現

1. 初始化：為每個格子創建初始軌跡節點

int InitGrid(int rows, int cols) {
    if (rows > MAX_ROW || cols > MAX_COL) return -1;
    g_size.row = rows; g_size.col = cols;
    for (int i = 0; i < rows; ++i)
        for (int j = 0; j < cols; ++j) {
            Node n = {i, j};
            CreatePathNodelist(&g_pGrid[i][j], &n);  // 頭節點即初始位置
        }
    return 0;
}

2. 交換兩個邏輯元素（含軌跡遷移）

int SwapNode(Node a, Node b) {
    // 取得兩個邏輯位置的當前物理坐標（鏈表尾節點）
    Node *pa = GetCurPosition(g_pGrid[a.x][a.y]);
    Node *pb = GetCurPosition(g_pGrid[b.x][b.y]);

    // 將對方當前位置追加到自己的軌跡鏈表
    InsertPathNodeList(g_pGrid[a.x][a.y], pb);
    InsertPathNodeList(g_pGrid[b.x][b.y], pa);

    // 交換鏈表頭指針，完成邏輯位置映射切換
    PathNodeList *tmp = g_pGrid[a.x][a.y];
    g_pGrid[a.x][a.y] = g_pGrid[b.x][b.y];
    g_pGrid[b.x][b.y] = tmp;
    return 0;
}

3. 插入行：空行直接掛載，中間行需逐行下沉交換

int InsertRow(int insertRow) {
    if (insertRow >= g_size.row) {  // 追加到末尾
        for (int j = 0; j < g_size.col; ++j) {
            Node n = {insertRow, j};
            CreatePathNodelist(&g_pGrid[insertRow][j], &n);
        }
    } else {  // 中間插入：先在末尾創建空行，再逐行向上交換
        for (int j = 0; j < g_size.col; ++j) {
            Node n = {g_size.row, j};
            CreatePathNodelist(&g_pGrid[g_size.row][j], &n);
        }
        for (int i = g_size.row; i > insertRow; --i)
            for (int j = 0; j < g_size.col; ++j) {
                Node cur = {i-1, j}, nxt = {i, j};
                SwapNode(cur, nxt);  // 利用交換實現行下沉
            }
    }
    g_size.row++;
    return 0;
}

4. 插入列：邏輯對稱，逐列右移交換

int InsertCol(int insertCol) {
    if (insertCol >= g_size.col) { /* 追加列 */ }
    else {
        for (int i = 0; i < g_size.row; ++i) { /* 末尾創建空列 */ }
        for (int j = g_size.col; j > insertCol; --j)
            for (int i = 0; i < g_size.row; ++i) {
                Node cur = {i, j-1}, nxt = {i, j};
                SwapNode(cur, nxt);  // 列右移
            }
    }
    g_size.col++;
    return 0;
}

5. 查詢元素完整移動軌跡

int GetNodePath(Node logical, PathNodeList **ppOut) {
    if (logical.x < 0 || logical.x >= g_size.row ||
        logical.y < 0 || logical.y >= g_size.col) return -1;
    *ppOut = g_pGrid[logical.x][logical.y];
    return 0;
}

測試用例輸出

int main() {
    InitGrid(5,5);
    SwapNode((Node){3,4}, (Node){1,1});
    InsertRow(1);
    InsertCol(3);
    PathNodeList *path;
    GetNodePath((Node){4,4}, &path);
    // 輸出 (4,4) 邏輯位置的歷史軌跡
    for (; path; path = path->pNext)
        printf("(%d, %d)\n", path->node.x, path->node.y);
    DestoryGrid();
    return 0;
}

輸出將展示該邏輯位置從初始 (4,4) 經過行/列插入、交換操作後的完整物理坐標遷移路徑。