在C#中，多维数组是一种数据结构，它允许我们在单个变量中存储访问多个维度的数据。多维数组可以是矩形的，也就是说，每一行都有相同数量的列，或者是交错的，即数组的数组，每个子数组可以有不同的长度。在本文中，我们将详细探讨如何在C#中使用多维数组，并通过示例来加深理解。

矩形多维数组

矩形多维数组在C#中使用逗号分隔的索引来定义维度。最常见的矩形数组是二维数组，但你可以定义更多维度的数组。

声明和初始化

C#
// 声明一个二维整数数组，有2行3列
int[,] matrix = new int[2, 3];

// 初始化一个二维数组
int[,] predefinedMatrix = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } };

访问和修改元素

C#
// 访问第一行第三列的元素
int element = predefinedMatrix[0, 2]; // 输出 3

// 修改第二行第二列的元素
predefinedMatrix[1, 1] = 10; // 将 5 改为 10

遍历多维数组

C#
for (int i = 0; i < predefinedMatrix.GetLength(0); i++)
{
    for (int j = 0; j < predefinedMatrix.GetLength(1); j++)
    {
        Console.Write(predefinedMatrix[i, j] + " ");
    }
    Console.WriteLine();
}

交错多维数组

交错数组（也称为锯齿数组）是数组的数组。每个子数组可以有不同的长度，这是与矩形多维数组的主要区别。

声明和初始化

C#
// 声明一个交错数组
int[][] jaggedArray = new int[3][];

// 初始化交错数组的行
jaggedArray[0] = new int[] { 1, 2, 3 };
jaggedArray[1] = new int[] { 4, 5 };
jaggedArray[2] = new int[] { 6, 7, 8, 9 };

访问和修改元素

C#
// 访问第三行第一列的元素
int jaggedElement = jaggedArray[2][0]; // 输出 6

// 修改第二行第二列的元素
jaggedArray[1][1] = 10; // 将 5 改为 10

遍历交错数组

C#
foreach (int[] row in jaggedArray)
{
    foreach (int element in row)
    {
        Console.Write(element + " ");
    }
    Console.WriteLine();
}

示例：使用多维数组

让我们通过几个示例来看看如何在实际中使用多维数组。

示例 1：矩阵操作

C#
using System;

class MatrixOperations
{
    static void Main()
    {
        int[,] matrix = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };

        // 转置矩阵
        int[,] transpose = new int[3, 3];
        for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)
        {
            for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)
            {
                transpose[j, i] = matrix[i, j];
            }
        }

        // 打印转置矩阵
        Console.WriteLine("Transpose of the matrix:");
        for (int i = 0; i < transpose.GetLength(0); i++)
        {
            for (int j = 0; j < transpose.GetLength(1); j++)
            {
                Console.Write(transpose[i, j] + " ");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

示例 2：动态创建交错数组

C#
using System;

class DynamicJaggedArray
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个交错数组，包含用户指定数量的行
        Console.WriteLine("Enter the number of rows:");
        int rows = int.Parse(Console.ReadLine());

        int[][] jaggedArray = new int[rows][];

        for (int i = 0; i < jaggedArray.Length; i++)
        {
            Console.WriteLine($"Enter the number of columns for row {i + 1}:");
            int cols = int.Parse(Console.ReadLine());

            jaggedArray[i] = new int[cols];

            for (int j = 0; j < cols; j++)
            {
                Console.WriteLine($"Enter the element at [{i}][{j}]:");
                jaggedArray[i][j] = int.Parse(Console.ReadLine());
            }
        }

        // 打印交错数组
        Console.WriteLine("Jagged array elements:");
        foreach (int[] row in jaggedArray)
        {
            foreach (int element in row)
            {
                Console.Write(element + " ");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

结论

多维数组是C#中非常强大的数据结构，它允许我们以结构化的方式存储和访问数据。矩形多维数组适用于需要规则数据结构的情况，而交错数组则为不规则数据提供了灵活性。通过上述示例，我们了解了如何声明、初始化、访问和遍历多维数组，以及如何将它们应用于实际编程问题。掌握多维数组是成为一名熟练的C#开发者的关键步骤之一。