2D array em C++: Como criar e aplicar matriz bidimensional

Arrays 2D em C++ são usados para organizar dados no formato semelhante ao de uma tabela. No campo da matemática, especialmente na álgebra linear, arrays 2D oferecem a estrutura ideal para representar matrizes.

O que é 2D array em C++?

Um 2D array em C++ é uma estrutura de dados utilizada para armazenar elementos em um arranjo tabular bidimensional. Ao contrário dos arrays unidimensionais, que contêm apenas uma linha de elementos, um array 2D organiza os dados em linhas e colunas. Os elementos em um array bidimensional são definidos por suas posições, especificadas por índices de linha e coluna. Essa estrutura facilita o acesso e a manipulação de pontos de dados individuais. Os arrays 2D têm diversas aplicações, desde cálculos matemáticos com matrizes até a gestão de dados em formato de grade.

Sintaxe de 2D array em C++

Na linguagem C++, a sintaxe para a declaração de um array 2D é composta pelos seguintes elementos:

data_type arrayName[num_rows][num_cols];

• data_type: O tipo de dados especifica que tipo de dados serão armazenados nas células do array 2D. Pode ser int para números inteiros, double para números de ponto flutuante, ou tipos de dados personalizados.
• arrayName: O nome funciona como um identificador que permite acessar todo o array.
• num_rows: Esta parte da sintaxe indica quantas linhas o array 2D terá.
• num_cols: Aqui você define o número de colunas para cada linha no array 2D.

No exemplo abaixo, estamos definindo um array 2D chamado matrix com 3 linhas e 4 colunas, totalizando 12 elementos.

int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}};

Gerar 2D array em C++

Podemos gerar um 2D array em C++ usando um loop for. O loop externo itera sobre as linhas, enquanto o loop interno percorre as colunas de cada linha. A instrução std::cout << matrix[i][j] << " "; exibe cada elemento. Após cada linha, adicionamos std::cout << std::endl; para formatar melhor a saída.

#include <iostream>
int main() {
    int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},
                        {5, 6, 7, 8},
                        {9, 10, 11, 12}};
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        for (int j = 0; j < 4; ++j) {
            std::cout << matrix[i][j] << " ";
        }
 
        std::cout << std::endl;
    }
    return 0;
}

Na saída, os elementos do array 2D são exibidos linha por linha:

1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12

Exemplos de aplicação de 2D array em C++

Quando você está aprendendo a linguagem de programação C++, eventualmente você trabalhará com arrays. Abaixo, mostramos a você aplicações típicas para arrays 2D em C++.

2D array em C++ como entrada do usuário

Aqui está um exemplo simples em C++ onde não definimos um array 2D com valores fixos, mas sim o tratamos como entrada do usuário. Neste caso, solicitamos ao usuário que insira o número de linhas e colunas, seguido pelos elementos reais do array:

#include <iostream>
int main() {
    int numRows, numCols;
    std::cout << "Number of rows: ";
    std::cin >> numRows;
    std::cout << "Number of columns: ";
    std::cin >> numCols;
    int userArray[numRows][numCols];
    std::cout << "Please enter in elements:\n";
    for (int i = 0; i < numRows; ++i) {
        for (int j = 0; j < numCols; ++j) {
            std::cout << "Element [" << i << "][" << j << "]: ";
            std::cin >> userArray[i][j];
        }
    }
    std::cout << "2D array:\n";
    for (int i = 0; i < numRows; ++i) {
        for (int j = 0; j < numCols; ++j) {
            std::cout << userArray[i][j] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    return 0;
}

Se o usuário fornecer 2 linhas, 3 colunas e os valores 1, 2, 3, 4, 5, 6 como entrada, o array 2D seria o seguinte:

2D array:
1 2 3
4 5 6

Adição de matriz com 2D arrays em C++

Usando operadores em C, como +, podemos facilmente adicionar matrizes com 2D arrays em C++.

#include <iostream>
const int numRows = 2; 
const int numCols = 2; 
void matrixAddition(int A[][numCols], int B[][numCols], int result[][numCols]) {
    for (int i = 0; i < numRows; ++i) {
        for (int j = 0; j < numCols; ++j) {
            result[i][j] = A[i][j] + B[i][j];
        }
    }
}
void displayMatrix(int matrix[][numCols]) {
    for (int i = 0; i < numRows; ++i) {
        for (int j = 0; j < numCols; ++j) {
            std::cout << matrix[i][j] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}
int main() {
    int matrixA[numRows][numCols] = {{1, 2}, {3, 4}};
    int matrixB[numRows][numCols] = {{5, 6}, {7, 8}};
    int resultMatrix[numRows][numCols];
    matrixAddition(matrixA, matrixB, resultMatrix);
    // Output of matrix A and B and their sum
    std::cout << "Matrix A:\n";
    displayMatrix(matrixA);
    std::cout << "\nMatrix B:\n";
    displayMatrix(matrixB);
    std::cout << "\nSum (A + B):\n";
    displayMatrix(resultMatrix);
    return 0;
}

Primeiro, criamos as matrizes 2x2 A e B, e sua soma é calculada e exibida na matriz resultante. A função matrixAddition recebe as duas matrizes de entrada e a matriz resultante como argumentos e realiza a adição. A função displayMatrix gera a soma das matrizes no console.

Obteremos como saída:

Matrix A:
1 2
3 4
Matrix B:
5 6
7 8
Sum (A + B):
6 8
10 12