面试题：C语言指针与数组等价性在复杂数据结构中的运用

Question

定义一个二维数组表示矩阵，编写一个函数，接收这个二维数组（以指针形式传递）以及矩阵的行数和列数作为参数，实现矩阵的转置操作（原地转置，即不使用额外的二维数组空间）。利用C语言中指针与数组的等价性知识完成此任务。

Answer 1

#include <stdio.h>

// 矩阵转置函数
void transposeMatrix(int (*matrix)[], int rows, int cols) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = i + 1; j < cols; j++) {
            int temp = *(*(matrix + i) + j);
            *(*(matrix + i) + j) = *(*(matrix + j) + i);
            *(*(matrix + j) + i) = temp;
        }
    }
}

// 打印矩阵函数
void printMatrix(int (*matrix)[], int rows, int cols) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            printf("%d ", *(*(matrix + i) + j));
        }
        printf("\n");
    }
}

你可以使用以下方式调用这个函数：

int main() {
    int matrix[3][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    };
    int rows = 3;
    int cols = 3;

    printf("原始矩阵:\n");
    printMatrix(matrix, rows, cols);

    transposeMatrix(matrix, rows, cols);

    printf("转置后的矩阵:\n");
    printMatrix(matrix, rows, cols);

    return 0;
}

在上述代码中：

1. transposeMatrix 函数实现了矩阵的原地转置。通过两重循环遍历矩阵，交换 matrix[i][j] 和 matrix[j][i] 的值，注意内层循环从 i + 1 开始，以避免重复交换。
2. printMatrix 函数用于打印矩阵，方便查看转置前后的矩阵。
3. 在 main 函数中，定义了一个矩阵并调用 transposeMatrix 进行转置，然后使用 printMatrix 打印转置前后的矩阵。

请注意，在C语言中，函数参数如果是二维数组，第二维的大小必须明确指定，所以代码中使用了 int (*matrix)[] 的形式，实际调用时编译器会根据传入数组的第二维大小来正确处理。