嵌套循环

上一节的所有示例代码中我们定义的都是一维数组，一维数组顾名思义就是将所有的”小盒子“排成一排，用一个下标去索引它们。C/C++ 中可以定义各种维度的数组，比如你可以定义一个二维数组来存储方阵：

#include <bits/stdc++.h>

int a[100][100];

int main ()
{
    a[0][0] = 1; // 二维数组的每个维度都是从0开始编号的！
    a[2][3] = 5;
    std::cout << a[0][0] << '\n'; //输出结果为1
    return 0;
}

有了多维数组后，你会发现我们手里原有的线性的循环工具有点不够用了。但事实上我们可以用嵌套循环来轻松地对多维数组进行访问。下面的示例程序接受一个 $n$ 行 $m$ 列的包含整数的方阵作为输入，它会将其原封不动地打印出来 (假设 $n,m\leq 100$)：

#include <bits/stdc++.h>

int a[100][100];

int main ()
{
    int row, col;
    std::cin >> row >> col;

    // input
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            std::cin >> a[i][j];
        }
    }

    // output
    for (int i = 0; i < row; i++)
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            char suffix_char = ((j == col - 1) ? '\n' : ' ');
            std::cout << a[i][j] << suffix_char;
        }
}

从逻辑上来看嵌套循环也没什么“了不起”：以输出部分为例，对于每一个 $i=0,1,\cdots,row-1$，循环变量 $j$ 都会从 $0$ 循环到 $col-1$，这样在内层循环的里面我们就可以按照 $(0,0)$, $(0,1)$,$\cdots$, $(0, col-1)$, $(1, 0)$, $(1, 1)$, $\cdots$ ,$(1, col-1)$, $(2, 0)$,$\cdots$, $(row-1, 0)$, $\cdots$, $(row-1, col-1)$ 的顺序去访问二维数组中的每个元素。

这个代码中有一些细节值得讲解：

• 在书写嵌套循环时，内层循环和外层循环应当使用不同的循环变量。如果你在内层循环中使用了和外层循环一样的变量，那么执行完内层循环后回到外层循环时，变量的值就乱了。不要小瞧这条看上去显而易见的结论，你们所有人大抵都会在过去、现在或将来犯一些类似下面的错误：

  for (int i = 0; i < n; i++)
      for (int j = 0; j < m; i++)
  

• 我们在给出两段双重循环的代码时特地使用了不同的括号风格，你可以借此机会对到底什么时候需要打大括号有更深入的理解：我们之前提到如果当前结构内部只有一条语句，for循环/if语句可以不打大括号；但更准确地说应该是如果只有“一块”一句，比如第二段双重循环的外层循环内部只有一个for循环这“一块”语句，所以可以省略大括号。还是那句话，如果你拿捏不准，把大括号写全永远是最稳妥的。
• 示例代码中出现了一个比较奇怪的语句：suffix_char = ((j == col - 1) ? '\n' : ' ')。? : 被称为三目运算符，是 C/C++ 提供的一个语法机制。(a ? b : c) 的意思是如果 a 的值为真则返回 b，否则返回 c。上面的这一行代码等价于一个if语句：

  if (j == col - 1)
      suffix_char = '\n';
  else
      suffix_char = ' ';
  

  可以看到合理使用三目运算符有助于使代码更加简洁。

suffix_char = (j == col - 1 ? '\n' : ' ');

suffix_char = j == col - 1 ? '\n' : ' ';

下面展示一个更精巧的例子，它的作用是打印出一个字符三角形：

#include <bits/stdc++.h>

int main ()
{
    int n;
    std::cin >> n;
    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        for (int j = 0; j < i; j++)
            std:: cout << '*';
        std::cout << '\n';
    }
    return 0;
}

可以看到外层的循环变量是可以在内层循环体和循环条件中使用的。