C言語で行列の境界要素の合計を求めて出力するプログラム

行列が与えられたとき、その外周(境界)にある要素だけを出力し、それらの合計を求めて表示するのが本記事の目的です。ここでは、その考え方と具体的なC言語の実装例をわかりやすく解説します。

例

まず、次の3×3の行列を例に考えてみましょう。

入力された行列

1 2 3
4 5 6
7 8 9

境界行列(外周のみ表示)

1 2 3
4   6
7 8 9

このとき、境界要素は「1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9」であり、中央の「5」は内部要素のため除外されます。

境界要素の合計:1 + 2 + 3 + 4 + 6 + 7 + 8 + 9 = 40

境界要素の合計を求めるロジック

境界要素かどうかの判定は、条件分岐を使って行います。具体的には、行番号 i が 0(最初の行)または m-1(最後の行)、もしくは列番号 j が 0(最初の列)または n-1(最後の列)に一致する場合、その要素は行列の境界上にあると判断できます。

for(i = 0; i<m; i++){
    for(j = 0; j<n; j++){
        if (i == 0 || j == 0 || i == m - 1 || j == n - 1){
            printf("%d ", mat[i][j]);
            sum = sum + mat[i][j];
        }
        else
            printf(" ");
    }
    printf("\n");
}

境界上の要素であれば値を表示して合計に加算し、それ以外の場合は空白を表示することで、境界行列の形を保ったまま出力できます。

Cプログラム

以下は、行列の境界要素の合計を出力するCプログラムの完全なコードです。

#include<stdio.h>
#include<limits.h>
int main(){
    int m, n, sum = 0;
    printf("\nEnter the order of the matrix : ");
    scanf("%d %d",&m,&n);
    int i, j;
    int mat[m][n];
    printf("\nInput the matrix elements\n");
    for(i = 0; i<m; i++){
        for(j = 0; j<n; j++)
        scanf("%d",&mat[i][j]);
    }
    printf("\nBoundary Matrix\n");
    for(i = 0; i<m; i++){
        for(j = 0; j<n; j++){
            if (i == 0 || j == 0 || i == m - 1 || j == n - 1){
                printf("%d ", mat[i][j]);
                sum = sum + mat[i][j];
            }
            else
            printf(" ");
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\nSum of boundary is %d", sum);
}

このプログラムでは、まず行列の行数 m と列数 n を入力として受け取り、続いて各要素を読み込みます。その後、二重ループで全要素を走査しながら、境界判定の条件に合致する要素のみを表示して合計値に加算していきます。

実行結果

上記のプログラムをコンパイルして実行すると、次のような出力が得られます。

Enter the order of the matrix : 3 3
Input the matrix elements :
1 2 3
4 5 6
7 8 9
Boundary Matrix :
1 2 3
4 6
7 8 9
Sum of boundary is 40

このように、条件分岐による境界判定を組み込むだけで、任意のサイズの行列に対して外周要素の抽出と合計計算を簡単に実装できます。ぜひ実際にコードを動かして、挙動を確認してみてください。