如何在C#中将字符串格式的3D矩阵数据映射为3D数组？

你这个矩阵字符串是标准的JSON嵌套数组格式，不用自己写复杂的字符遍历逻辑，直接用现成的JSON解析库就能轻松搞定，完全适配动态尺寸的需求，不用硬编码行/列数。下面给你两种可行的实现方式，都是新手友好型的：

第一步：定义矩阵单元的结构 #

每个单元是[整数, 整数列表]，先写一个类来对应这个结构：

public class MatrixCell
{
    public int Value { get; set; }
    public List<int> RelatedIds { get; set; } = new List<int>();
}

方案一：用Json.NET（推荐，灵活易上手） #

这个是第三方库，需要先在NuGet里安装Newtonsoft.Json：在Visual Studio里右键项目→管理NuGet包，搜索安装即可。

然后写解析代码：

using Newtonsoft.Json.Linq;
using System.Collections.Generic;

// 假设matrixString是你从文件里读出来的第一行字符串
string matrixString = "[[[[1, []], [6, [1, 2, 11]], [0, [11]]], [[0, [2]], [0, [2]], [0, [11]]], [[0, [1]], [6, []], [0, [11]]]], [[[0, []], [0, []], [0, [11]]], [[0, []], [0, []], [0, [11]]], [[0, [2]], [0, [1,2]], [0, [11]]]], [[[0, [2]], [6, [11]], [0, [11]]], [[0, [6, 4]], [0, []], [0, [11]]], [[0, [1, 2]], [6, []], [0, [2, 11]]]]]";

// 把字符串解析成最外层的数组（对应3个层）
JArray layers = JArray.Parse(matrixString);

// 初始化3D列表：层 → 行 → 列 → MatrixCell
List<List<List<MatrixCell>>> matrix3D = new List<List<List<MatrixCell>>>();

foreach (JArray layer in layers)
{
    List<List<MatrixCell>> currentLayer = new List<List<MatrixCell>>();
    foreach (JArray row in layer)
    {
        List<MatrixCell> currentRow = new List<MatrixCell>();
        foreach (JArray cell in row)
        {
            // 解析单元的两个元素：第一个是整数，第二个是整数列表
            int value = (int)cell[0];
            List<int> relatedIds = cell[1].ToObject<List<int>>();
            
            currentRow.Add(new MatrixCell { Value = value, RelatedIds = relatedIds });
        }
        currentLayer.Add(currentRow);
    }
    matrix3D.Add(currentLayer);
}

方案二：用.NET原生的System.Text.Json（无需额外安装库） #

如果不想用第三方库，.NET Core 3.0+或者.NET 5+自带的System.Text.Json也能搞定：

using System.Text.Json;
using System.Collections.Generic;

// 同样的matrixString
string matrixString = "[[[[1, []], [6, [1, 2, 11]], [0, [11]]], [[0, [2]], [0, [2]], [0, [11]]], [[0, [1]], [6, []], [0, [11]]]], [[[0, []], [0, []], [0, [11]]], [[0, []], [0, []], [0, [11]]], [[0, [2]], [0, [1,2]], [0, [11]]]], [[[0, [2]], [6, [11]], [0, [11]]], [[0, [6, 4]], [0, []], [0, [11]]], [[0, [1, 2]], [6, []], [0, [2, 11]]]]]";

// 先反序列化为JsonElement，因为尺寸是动态的
JsonElement root = JsonSerializer.Deserialize<JsonElement>(matrixString);

List<List<List<MatrixCell>>> matrix3D = new List<List<List<MatrixCell>>>();

foreach (JsonElement layerElement in root.EnumerateArray())
{
    List<List<MatrixCell>> currentLayer = new List<List<MatrixCell>>();
    foreach (JsonElement rowElement in layerElement.EnumerateArray())
    {
        List<MatrixCell> currentRow = new List<MatrixCell>();
        foreach (JsonElement cellElement in rowElement.EnumerateArray())
        {
            // 解析单元的两个元素
            int value = cellElement[0].GetInt32();
            List<int> relatedIds = new List<int>();
            foreach (JsonElement idElement in cellElement[1].EnumerateArray())
            {
                relatedIds.Add(idElement.GetInt32());
            }
            
            currentRow.Add(new MatrixCell { Value = value, RelatedIds = relatedIds });
        }
        currentLayer.Add(currentRow);
    }
    matrix3D.Add(currentLayer);
}

验证解析结果 #

比如要访问你说的左上角（x1,y1,z1）对应的单元，就是matrix3D[0][0][0]：

MatrixCell firstCell = matrix3D[0][0][0];
Console.WriteLine($"值：{firstCell.Value}，关联ID：{string.Join(", ", firstCell.RelatedIds)}");
// 输出：值：1，关联ID：（因为是空列表）

关键说明 #

• 代码完全是动态遍历的，不管行/列数怎么变，层数量是不是3，都能自动适配，不用硬编码任何尺寸数值。
• 对于72×43×3这种大矩阵，两种方案的性能都足够，不会有明显卡顿。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MACMAN2003