Объявление одномерного массива c. Программирование на языке Си: Использование массивов данных в Си. Указатели. Заполнение массива значениями

П усть нам необходимо работать с большим количеством однотипных данных. Например, у нас есть тысяча измерений координаты маятника с каким-то шагом по времени. Создавать 1000 переменных для хранения всех значений очень... обременительно. Вместо этого множество однотипных данных можно объединить под одним именем и обращаться к каждому конкретному элементу по его порядковому номеру.
Массив в си определяется следующим образом
<тип> <имя массива>[<размер>];
Например,
int a;
Мы получим массив с именем a , который содержит сто элементов типа int . Как и в случае с переменными, массив содержит мусор.
Для получения доступа до первого элемента, в квадратных скобках пишем его номер (индекс). Например

#include #include void main() { int a; a = 10; a = 333; a = 234; printf("%d %d %d", a, a, a); getch(); }

Первый элемент имеет порядковый номер 0. Важно понимать, почему. В дальнейшем будем представлять память компьютера в виде ленты. Имя массива - это указатель на адрес памяти, где располагаются элементы массива.

Рис. 1 Массив хранит адрес первого элемента. Индекс i элемента - это сдвиг на i*sizeof(тип) байт от начала

Индекс массива указывает, на сколько байт необходимо сместиться относительно начала массива, чтобы получить доступ до нужно элемента. Например, если массив A имеет тип int , то A означает, что мы сместились на 10*sizeof(int) байт относительно начала. Первый элемент находится в самом начале и у него смещение 0*sizeof(int) .
В си массив не хранит своего размера и не проверяет индекс массива на корректность. Это значит, что можно выйти за пределы массива и обратиться к памяти, находящейся дальше последнего элемента массива (или ближе).

Начальная инициализация массива.

Н апишем простую программу. Создадим массив, после чего найдём его максимальный элемент.

#include #include void main() { int a = {1, 2, 5, 3, 9, 6, 7, 7, 2, 4}; unsigned i; int max; max = a; for (i = 1; i<10; i++) { if (a[i] >

Разберём пример. Сначала мы создаём массив и инициализируем его при создании. После этого присваиваем максимальному найденному элементу значение первого элемента массива.

Max = a;

После чего проходим по массиву. Так как мы уже просмотрели первый элемент (у него индекс 1), то нет смысла снова его просматривать.
Тот же пример, только теперь пользователь вводит значения

#include #include void main() { int a; unsigned i; int max; printf("Enter 10 numbers\n"); for (i = 0; i<10; i++) { printf("%d. ", i); scanf("%d", &a[i]); } max = a; for (i = 1; i<10; i++) { if (a[i] > max) { max = a[i]; } } printf("max element is %d", max); getch(); }

В том случае, если при инициализации указано меньше значений, чем размер массива, остальные элементы заполняются нулями.

#include #include void main() { int a = {1,2,3}; unsigned i; for (i = 0; i<10; i++) { printf("%d ", a[i]); } getch(); }

Если необходимо заполнить весь массив нулями, тогда пишем

Int a = {0};

Можно не задавать размер массива явно, например

Int a = {1, 2, 3};

массив будет иметь размер 3

Размер массива

М ассив в си должен иметь константный размер. Это значит, что невозможно, например, запросить у пользователя размер, а потом задать этот размер массиву.

Printf("Enter length of array "); scanf("%d", &length); { float x; }

Создание динамических массивов будет рассмотрено дальше, при работе с указателями и памятью
В некоторых случаях можно узнать размер массива с помощью функции sizeof.

#include #include void main() { int A; //sizeof возвращает размер всего массива в байтах //Для определения количества элементов необходимо //разделить размер массива на размер его элемента int size = sizeof(A) / sizeof(int); printf("Size of array equals to %d", size); getch(); }

Но это вряд ли будет полезным. При передаче массива в качестве аргумента функции будет передаваться указатель, поэтому размер массива будет невозможно узнать.
Статические массивы удобны, когда заранее известно число элементов. Они предоставляют быстрый, но небезопасный доступ до элементов.

Переполнение массива

П ускай у вас есть такой код

Int A; int i; for (i=0; i<=10; i++) { A[i] = 1; }

Здесь цикл for задан с ошибкой. В некоторых старых версиях компиляторов этот код зацикливался. Дело в том, что переменная i располагалась при компиляции сразу за массивом A . При выходе за границы массива счётчик переводился в 1.
Массивы небезопасны, так как неправильная работа с индексом может приводить к доступу к произвольному участку памяти (Теоретически. Современные компиляторы сами заботятся о том, чтобы вы не копались в чужой памяти).
Если вы работаете с массивами, то необходимо следить за тем, чтобы счётчик не превышал размер массива и не был отрицательным. Для этого, как минимум,

• 1. Используйте тип size_t для индексирования. Он обезопасит вас от отрицательных значений и его всегда хватит для массива любого размера.
• 2. Помните, что массив начинается с нуля.
• 3. Последний элемент массива имеет индекс (размер массива - 1)

Никаких полноценных способов проверки, вышли мы за пределы массива или нет, не существует. Поэтому либо мы точно знаем его размер, либо храним в переменной и считываем при надобности.

Примеры

Т еперь несколько типичных примеров работы с массивами
1. Переворачиваем массив.

#include #include //Это макрос. SIZE в коде будет заменено на 10u #define SIZE 10u void main() { int A = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; unsigned i, j; //счётчики unsigned half; //середина массива unsigned tmp; //временная переменная для обмена значениями half = SIZE / 2; //Один счётчик идёт слева напрво, другой справа налево for (i = 0, j = SIZE - 1; i < half; i++, j--) { tmp = A[i]; A[i] = A[j]; A[j] = tmp; } for (i = 0; i < SIZE; i++) { printf("%d ", A[i]); } getch(); }

Здесь незнакомая для вас конструкция

#define SIZE 10u

макрос. Во всём коде препроцессор автоматически заменит все вхождения SIZE на 10u.
2. Удаление элемента, выбранного пользователем.

#include #include #define SIZE 10u void main() { int A = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; unsigned i; //счётчик int index; //индекс, введённый пользователем //Выводим массив for (i = 0; i < SIZE; i++) { printf("(%d)=%d ", i, A[i]); } //Просим пользователя ввести валидный индекс while (1) { printf("\nEnter index of element to delete "); scanf("%d", &index); if (index > 0 && index < SIZE) { break; } } //Копируем следующий элемент массива на место удаляемого //и так до конца for (i = index; i < SIZE-1; i++) { A[i] = A; } //Выводим результат for (i = 0; i < SIZE-1; i++) { printf("(%d)=%d ", i, A[i]); } getch(); }

Удаление элемента в данном случае, конечно, не происходит. Массив остаётся того же размера, что и раньше. Мы просто затираем удаляемый элемент следующим за ним и выводим SIZE-1 элементов.
3. Пользователь вводит значения в массив. После этого вывести все разные значения, которые он ввёл.
Пусть пользователь вводит конечное число элементов, допустим 10. Тогда заранее известно, что всего различных значений будет не более 10. Каждый раз, когда пользователь вводит число будем проходить по массиву и проверять, было ли такое число введено.

#include #include #define SIZE 10u void main() { int A = {0}; unsigned i, j; int counter = 1; //сколько разных чисел введено. Как минимум одно. int input; int wasntFound; //флаг, что введённое число не было найдено //Вводим первое число. Оно ещё не встречалось. printf("0. "); scanf("%d", &A); for (i = 1; i < SIZE; i++) { printf("%d. ", i); scanf("%d", &input); wasntFound = 1; //Проверяем, встречалось ли такое число. Если да, //то выставляем флаг и выходим из цикла for (j = 0; j <= counter; j++) { if (input == A[j]) { wasntFound = 0; break; } } //Если флаг был поднят, то заносим число в массив if (wasntFound) { A = input; counter++; } } for (i = 0; i < counter; i++) { printf("%d ", A[i]); } getch(); }

4. Пользователь вводит число - количество измерений (от 2 до 10). После этого вводит все измерения. Программа выдаёт среднее значение, дисперсию, погрешность.

#include #include #include #define SIZE 20u void main() { //Коэффициенты Стьюдента идут, начиная с двух измерений const float student = {12.7, 4.3, 3.2, 2.8, 2.6, 2.4, 2.4, 2.3, 2.3}; float A; unsigned i; unsigned limit; float tmp; float sum = .0f; float mean; float disp; float absError; float relError; do { printf("Enter number of measurements "); scanf("%u", &limit); if (limit > 1 && limit < 11) { break; } } while(1); for (i = 0; i < limit; i++) { printf("#%d: ", i); scanf("%f", &A[i]); sum += A[i]; } mean = sum / (float)limit; sum = .0f; for (i = 0; i < limit; i++) { tmp = A[i] - mean; sum += tmp * tmp; } disp = sum / (float)limit; absError = student * sqrt(sum / (float)(limit - 1)); relError = absError / mean * 100; printf("Mean = %.6f\n", mean); printf("Dispertion = %.6f\n", disp); printf("Abs. Error = %.6f\n", absError); printf("Rel. Error = %.4f%", relError); getch(); }

5. Сортировка массива пузырьком

#include #include #define SIZE 10 #define false 0 #define true !false void main() { float a = {1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 0.0f}; float tmp; unsigned i, j; char flag; //Выводи массив for (i = 0; i < SIZE; i++) { printf("%.3f ", a[i]); } printf("\n"); //Пока массив не отсортирован do { flag = false; //Проходим по массиву. Если следующий элемент больше предыдущего, то //меняем их местами и по новой проверяем массив for (i = 1; i < SIZE; i++) { if (a[i] > a) { tmp = a[i]; a[i] = a; a = tmp; flag = true; } } } while(flag == true); //Выводим отсортированный массив for (i = 0; i < SIZE; i++) { printf("%.3f ", a[i]); } getch(); }

6. Перемешаем массив. Воспользуемся для этого алгоритмом

Пожалуйста, приостановите работу AdBlock на этом сайте.

Массив – это простейший составной тип данных. Когда мы обсуждали переменные, у нас была хорошая аналогия с коробкой. Вернёмся к ней. Если переменная – это один ящик, то массив – это несколько пронумерованных одинаковых ящиков, которые имеют одно и то же имя, а различаются между собой только порядковым номером.

Рис.1 Переменные и массивы. Аналогия с коробками.

На картинке выше изображено три массива:

• целочисленный массив из 8 элементов с именем arr_int
• вещественный массив из 11 элементов с именем arr_float
• символьный массив из 6 элементов с именем arr_char

У массива, как и у переменной, имеются свои имя и тип данных. Кроме того, у массива ещё есть одна дополнительная характеристика – размер массива. Размер массива – количество элементов, которые могут в нём храниться. В нашей аналогии с коробочками это количество коробок.

Обратите внимание!

Нумерация элементов массива начинается с нуля, а не с единицы.

Объявление и инициализация массива

Объявление массива очень похоже на объявление переменной. Отличие лишь в том, что следует дополнительно указать размер массива в квадратных скобках. Вот несколько примеров:

Листинг 1.

Int arr_int; double arr_float; float number;

На имя массива накладываются ограничения, аналогичные тем, которые накладываются на имя переменной.

Правило именования массивов

Имя массива – любая последовательность символов, цифр и знака нижнего подчеркивания «_», которая начинается с буквы. Регистр букв важен.

Вот ещё несколько примеров объявления массивов:

Листинг 2.

Int grades, order; double prices;

Массиву, как и любой переменной, можно присвоить начальные значения при объявлении. Если элементам массива не присвоить никакого значения, то в них будет храниться мусор, как и в обычных переменных.

Листинг 3.

Int arr_int = {2, 5, 5, 3, 4}; double arr_float = {1.2, -2.3, 4.5, 3.83, 0.01, -0.12, 44.2, 123.7, 23.44, -3.7, 7};

Если нужно присвоить нулевые значения всем элементам массива, то можно сделать вот так:

Листинг 4.

Double arr = {0};

Работа с отдельными элементами массива

Чтобы обратиться к отдельному элементу массива, необходимо написать его имя и порядковый номер в квадратных скобках. Не забывайте, что нумерация начинается с нуля, а не с единицы.

Давайте, например, выведем элементы массива из пяти элементов на экран.

Листинг 5.

#include int main(void){ int arr = {2, 4, 3, 5, 5}; printf("%d %d %d %d %d\n",arr, arr, arr, arr, arr); return(0); }

Конечно, если массив будет очень большой, то выводить его поэлементно подобным образом то ещё удовольствие. Да и с маленькими массивами так никто не делает. Лучше и правильнее использовать циклы. Например:

Листинг 6.

#include int main(void){ int arr = {0}; for(int i = 0; i < 100; i = i + 1){ arr[i] = 2*i; } for(int i = 0; i < 100; i = i + 1){ printf("%d\t",arr[i]); } return(0); }

Программа в первом цикле сохраняет в массив первую сотню чётных чисел, а во втором цикле выводит их на экран.

Вооружившись новыми инструментами, давайте перепишем нашу программу из начала урока так, чтобы она использовала массив для хранения статистики выпадения случайных чисел.

Листинг 7.

#include #include #include int main(void) { srand(time(NULL)); int count = {0}; int rand_number; for (int i = 0; i < 100000; i = i + 1){ rand_number = rand()%3; count = count + 1; } for(int i = 0; i < 3; i = i + 1){ printf("%d - %d\n", i, count[i]); } return 0; }

Обратите внимание на приём, который используется в этой программе.
В нулевом элементе массива хранится количество выпадений числа 0 , в первом элементе – количество выпадений числа 1 , во втором элементе – числа 2 . То есть само сгенерированное число позволяет определить, к какому элементу массива необходимо добавить единичку. Поэтому необходимость в операторе выбора switch отпадает. Удобно, не так ли?

Массив это структура данных, представленная в виде группы ячеек одного типа, объединенных под одним единым именем. Массивы используются для обработки большого количества однотипных данных. Имя массива является , что такое указатели расскажу немного позже. Отдельная ячейка данных массива называется элементом массива. Элементами массива могут быть данные любого типа. Массивы могут иметь как одно, так и более одного измерений. В зависимости от количества измерений массивы делятся на одномерные массивы, двумерные массивы, трёхмерные массивы и так далее до n-мерного массива. Чаще всего в программировании используются одномерные и двумерные массивы, поэтому мы рассмотрим только эти массивы.

Одномерные массивы в С++

Одномерный массив — массив, с одним параметром, характеризующим количество элементов одномерного массива. Фактически одномерный массив — это массив, у которого может быть только одна строка, и n-е количество столбцов. Столбцы в одномерном массиве — это элементы массива. На рисунке 1 показана структура целочисленного одномерного массива a . Размер этого массива — 16 ячеек.

Рисунок 1 — Массивы в С++

Заметьте, что максимальный индекс одномерного массива a равен 15, но размер массива 16 ячеек, потому что нумерация ячеек массива всегда начинается с 0. Индекс ячейки – это целое неотрицательное число, по которому можно обращаться к каждой ячейке массива и выполнять какие-либо действия над ней (ячейкой).

//синтаксис объявления одномерного массива в С++: /*тип данных*/ /*имя одномерного массива*/; //пример объявления одномерного массива, изображенного на рисунке 1: int a;

где, int —целочисленный ;

А — имя одномерного массива;
16 — размер одномерного массива, 16 ячеек.

Всегда сразу после имени массива идут квадратные скобочки, в которых задаётся размер одномерного массива, этим массив и отличается от всех остальных переменных.

//ещё один способ объявления одномерных массивов int mas, a;

Объявлены два одномерных массива mas и а размерами 10 и 16 соответственно. Причём в таком способе объявления все массивы будут иметь одинаковый тип данных, в нашем случае — int .

// массивы могут быть инициализированы при объявлении: int a = { 5, -12, -12, 9, 10, 0, -9, -12, -1, 23, 65, 64, 11, 43, 39, -15 }; // инициализация одномерного массива

Инициализация одномерного массива выполняется в фигурных скобках после знака равно , каждый элемент массива отделяется от предыдущего запятой.

Int a={5,-12,-12,9,10,0,-9,-12,-1,23,65,64,11,43,39,-15}; // инициализации массива без определения его размера.

В данном случае компилятор сам определит размер одномерного массива. Размер массива можно не указывать только при его инициализации, при обычном объявлении массива обязательно нужно указывать размер массива. Разработаем простую программу на обработку одномерного массива.

// array.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include << "obrabotka massiva" << endl; int array1 = { 5, -12, -12, 9, 10, 0, -9, -12, -1, 23, 65, 64, 11, 43, 39, -15 }; // объявление и инициализация одномерного массива cout << "indeks" << "\t\t" << "element massiva" << endl; // печать заголовков for (int counter = 0; counter < 16; counter++) //начало цикла { //вывод на экран индекса ячейки массива, а затем содержимого этой ячейки, в нашем случае - это целое число cout << "array1[" << counter << "]" << "\t\t" << array1 << endl; } system("pause"); return 0; }

// код Code::Blocks

// код Dev-C++

// array.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include using namespace std; int main(int argc, char* argv) { cout << "obrabotka massiva" << endl; int array1 = { 5, -12, -12, 9, 10, 0, -9, -12, -1, 23, 65, 64, 11, 43, 39, -15 }; // объявление и инициализация одномерного массива cout << "indeks" << "\t\t" << "element massiva" << endl; // печать заголовков for (int counter = 0; counter < 16; counter++) //начало цикла { //вывод на экран индекса ячейки массива, а затем содержимого этой ячейки, в нашем случае - это целое число cout << "array1[" << counter << "]" << "\t\t" << array1 << endl; } return 0; }

В строках 10 — 11 объявлен и проинициализирован целочисленный одномерный массив с именем array1 , размер которого равен 16 ячейкам, то есть такой массив может хранить 16 чисел. Любая обработка массива осуществима только совместно с циклами. Какой цикл выбрать для обработки массива — это вам решать. Но лучше всего для этой задачи подходит . Переменную-счётчик counter будем использовать для обращения к элементам одномерного массива array1 . В условии продолжения цикла for стоит строгий знак неравенства, так как шестнадцатого индекса в одномерном массиве array1 нет. А так как нумерация ячеек начинается с нуля, то элементов в массиве 16. В теле цикла for оператор cout печатает элементы одномерного массива (см. Рисунок 2).

Obrabotka massiva indeks element massiva array1 5 array1 -12 array1 -12 array1 9 array1 10 array1 0 array1 -9 array1 -12 array1 -1 array1 23 array1 65 array1 64 array1 11 array1 43 array1 39 array1 -15 Для продолжения нажмите любую клавишу. . .

Рисунок 2 — Массивы в С++

Разработаем ещё одну программу на обработку одномерного массива в С++. Программа должна последовательно считывать десять введённых чисел с клавиатуры. Все введённые числа просуммировать, результат вывести на экран.

// array_sum.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include << "Enter elementi massiva: " << endl; int sum = 0; for (int counter = 0; counter < 10; counter++) // цикл для считывания чисел cin >> << "array1 = {"; for (int counter = 0; counter < 10; counter++) // цикл для вывода элементов массива cout << array1 << " "; // выводим элементы массива на стандартное устройство вывода for (int counter = 0; counter < 10; counter++) // цикл для суммирования чисел массива sum += array1; // суммируем элементы массива cout << "}\nsum = " << sum << endl; system("pause"); return 0; }

// код Code::Blocks

// код Dev-C++

// array_sum.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include using namespace std; int main(int argc, char* argv) { int array1; // объявляем целочисленный массив cout << "Enter elementi massiva: " << endl; int sum = 0; for (int counter = 0; counter < 10; counter++) // цикл для считывания чисел cin >> array1; // считываем вводимые с клавиатуры числа cout << "array1 = {"; for (int counter = 0; counter < 10; counter++) // цикл для вывода элементов массива cout << array1 << " "; // выводим элементы массива на стандартное устройство вывода for (int counter = 0; counter < 10; counter++) // цикл для суммирования чисел массива sum += array1; // суммируем элементы массива cout << "}\nsum = " << sum << endl; return 0; }

Перед тем как выполнять обработку массива его необходимо объявить, причём размер одномерного массива равен 10, так как это оговорено условием задачи. В переменной sum будем накапливать сумму элементов одномерного массива. Первый цикл for заполняет объявленный одномерный массив, введёнными с клавиатуры числами, строки 12 — 13 . Переменная счётчик counter используется для последовательного доступа к элементам одномерного массива array1 , начиная с индекса 0 и до 9-го включительно. Второй цикл for выводит на экран элементы массива, строки 15 — 16 . Третий цикл for последовательно считывает элементы одномерного массива и суммирует их, сумма накапливается в переменной sum , строки 17 — 18 . Результат работы программы смотреть на рисунке 3.

Enter elementi massiva: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 array1 = {0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 } sum = 45 Для продолжения нажмите любую клавишу. . .

Рисунок 3 — Массивы в С++

Сначала последовательно были введены все 10 чисел, после чего отобразился одномерный массив, и напечаталась сумма чисел массива.

Двумерные массивы в С++

До этого момента мы рассматривали одномерные массивы, которыми не всегда можно ограничиться. Допустим, необходимо обработать некоторые данные из таблицы. В таблице есть две характеристики: количество строк и количество столбцов. Также и в двумерном массиве, кроме количества элементов массива, есть такие характеристики как, количество строк и количество столбцов двумерного массива. То есть, визуально, двумерный массив — это обычная таблица, со строками и столбцами. Фактически двумерный массив — это одномерный массив одномерных массивов. Структура двумерного массива, с именем a , размером m на n показана ниже (см. Рисунок 4).

Рисунок 4 — Массивы в С++

где, m — количество строк двумерного массива;
n — количество столбцов двумерного массива;
m * n — количество элементов массива.

// синтаксис объявления двумерного массива /*тип данных*/ /*имя массива*/;

В объявлении двумерного массива, также как и в объявлении одномерного массива, первым делом, нужно указать:

• тип данных;
• имя массива.

После чего, в первых квадратных скобочках указывается количество строк двумерного массива, во вторых квадратных скобочках — количество столбцов двумерного массива. Двумерный массив визуально отличается от одномерного второй парой квадратных скобочек. Рассмотрим пример объявления двумерного массива. Допустим нам необходимо объявить двумерный массив, с количеством элементов, равным 15. В таком случае двумерный массив может иметь три строки и пять столбцов или пять строк и три столбца.

// пример объявление двумерного массива: int a;

• a — имя целочисленного массива
• число в первых квадратных скобках указывает количество строк двумерного массива, в данном случае их 5;
• число во вторых квадратных скобках указывает количество столбцов двумерного массива, в данном случае их 3.

// инициализация двумерного массива: int a = { {4, 7, 8}, {9, 66, -1}, {5, -5, 0}, {3, -3, 30}, {1, 1, 1} };

В данном массиве 5 строк, 3 столбца. после знака присвоить ставятся общие фигурные скобочки, внутри которых ставится столько пар фигурных скобочек, сколько должно быть строк в двумерном массиве, причём эти скобочки разделяются запятыми. В каждой паре фигурных скобочек записывать через запятую элементы двумерного массива. Во всех фигурных скобочках количество элементов должно совпадать. Так как в массиве пять строк, то и внутренних пар скобочек тоже пять. Во внутренних скобочках записаны по три элемента, так как количество столбцов — три. Графически наш массив будет выглядеть, как двумерная таблица (см. Рисунок 5).

Рисунок 5 — Массивы в С++

В каждой ячейке двумерного массива a показано значение, в нижнем правом углу показан адрес данной ячейки. Адресом ячейки двумерного массива является имя массива, номер строки и номер столбца.

Разработаем несложную программу, на обработку двумерного массива, которая называется «Лабиринт». Лабиринт должен быть построен на основе двумерного массива. Размер лабиринта выберем на свое усмотрение.

// array2.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include "stdafx.h" #include < 33; i++) //переключение по строкам { for (int j = 0; j < 20; j++)// переключение по столбцам if (mas[i][j] == 1) { // вывести два раза символ (номер которого 176 в таблице аски) в консоль cout << static_cast(176); cout << static_cast(176); } else cout << " "; // вывести два пробела cout << endl; } system("pause"); return 0; }

// код Code::Blocks

// код Dev-C++

// array2.cpp: определяет точку входа для консольного приложения. #include using namespace std; int main(int argc, char* argv) { // 1-условно "стенки лабиринта" // 2-"правильный путь, выход из лабиринта" // 0-"ложный путь" int mas = { {1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,}, // инициализация двумерного массива {1,2,1,0,0,1,0,1,2,2,2,1,1,1,1,0,0,0,0,1,}, {1,2,1,1,0,1,0,1,2,1,2,2,2,2,1,0,1,1,0,1,}, {1,2,2,2,2,2,2,1,2,1,1,1,1,2,1,0,0,1,0,1,}, {1,1,1,1,1,1,2,1,2,1,0,0,1,2,1,1,0,1,0,1,}, {1,0,0,1,0,0,2,2,2,1,1,0,0,2,0,0,0,1,0,1,}, {1,0,1,1,0,1,1,1,1,1,0,0,1,2,1,1,1,1,0,1,}, {1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,2,1,0,0,0,0,1,}, {1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,2,2,2,2,1,0,1,1,1,1,}, {1,1,0,0,0,1,0,0,1,1,2,1,1,1,1,0,0,0,0,1,}, {1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,2,2,2,2,1,1,1,1,0,1,}, {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,0,0,0,0,1,}, {1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,1,0,1,1,1,1,}, {1,2,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,}, {1,2,1,0,0,0,1,2,2,2,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,}, {1,2,1,1,1,1,1,2,1,2,1,1,1,0,1,0,0,0,0,1,}, {1,2,1,2,2,2,1,2,1,2,2,2,1,1,1,1,1,1,1,1,}, {1,2,1,2,1,2,1,2,1,0,1,2,2,2,2,2,2,2,2,1,}, {1,2,1,2,1,2,1,2,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,}, {1,2,1,2,1,2,1,2,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,2,1,}, {1,2,1,2,1,2,2,2,1,0,1,1,1,1,1,1,0,1,2,1,}, {1,2,1,2,1,1,1,1,1,0,0,0,1,0,1,0,0,1,2,1,}, {1,2,1,2,2,1,0,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,2,1,}, {1,2,1,1,2,1,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,2,1,}, {1,2,1,1,2,1,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,1,}, {1,2,1,1,2,1,1,0,1,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,1,}, {1,2,1,1,2,1,0,0,1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,}, {1,2,1,1,2,1,0,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,}, {1,2,1,1,2,1,0,0,1,2,1,1,2,2,2,2,2,2,2,1,}, {1,2,1,1,2,1,0,1,1,2,1,1,2,1,1,1,1,1,1,1,}, {1,2,1,1,2,1,0,0,1,2,1,1,2,1,0,0,0,1,0,1,}, {1,2,2,2,2,1,0,1,1,2,2,2,2,0,0,1,0,0,0,1,}, {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,} }; // два цикла - внутренний и внешний, осуществляющие обращение к каждому элементу массива for (int i = 0; i < 33; i++) //переключение по строкам { for (int j = 0; j < 20; j++)// переключение по столбцам if (mas[i][j] == 1) { // вывести два раза символ (номер которого 176 в таблице аски) в консоль cout << static_cast(176); cout << static_cast(176); } else cout << " "; // вывести два пробела cout << endl; } return 0; }

Правильный и ложный пути можно было бы обозначать одной и той же цифрой, например, нулём, но для наглядности правильный путь обозначен цифрой 2. Инициализация массива выполнялась вручную, только для того, что бы упростить программу. Так как в программе выполняется обработка двумерного массива, нужны два цикла, для переключения между элементами двумерного массива. Первый цикл for выполняет переключение между строками двумерного массива. Так как строк в двумерном массиве 33, то и переменная-счетчик i инкрементируется от 0 до 33, строка 46 . Внутри первого цикла стоит цикл for , который переключается между элементами строки двумерного массива. В теле второго цикла for внутри выполняетcя унарная операция преобразования типа данных — static_cast<>() , которая печатает символ , под номером 176. операция преобразования типов данных дублируется для увеличения ширины лабиринта. Результат работы программы (см. Рисунок 6).

Рисунок 6 — Массивы в С++

До сих пор мы работали с простыми типами данных – логический (boolean), целый (integer , word , byte , longint), вещественный (real), символьный (char). Любой алгоритм можно запрограммировать с помощью этих четырех базовых типов. Но для обработки информации о многообразном реальном мире требуются данные, имеющие более сложное строение. Такие сложные конструкции, основанные на простейших скалярных типах, называются структурами. Структура – некоторый составной тип данных, составленный из базовых скалярных. Если структура не изменяет своего строения на протяжении всего выполнения программы, в которой она описана, то такую структуру называют статической.

Массив – однородная совокупность элементов

Самой распространенной структурой, реализованной практически во всех языках программирования, является массив.

Массивы состоят из ограниченного числа компонент, причем все компоненты массива имеют один и тот же тип, называемый базовым. Структура массива всегда однородна. Массив может состоять из элементов типа integer , real или char , либо других однотипных элементов. Из этого, правда, не следует делать вывод, что компоненты массива могут иметь только скалярный тип.

Другая особенность массива состоит в том, что к любой его компоненте можно обращаться произвольным образом. Что это значит? Программа может сразу получить нужный ей элемент по его порядковому номеру (индексу).

Индекс массива

Номер элемента массива называется индексом . Индекс – это значение порядкового типа, определенного, как тип индекса данного массива. Очень часто это целочисленный тип (integer , word или byte), но может быть и логический и символьный.

Описание массива в Паскале. В языке Паскаль тип массива задается с использованием специального слова array (англ. – массив), и его объявление в программе выглядит следующим образом:

Type < имя _ типа >= array [ I ] of T;

где I – тип индекса массива, T – тип его элементов.

Можно описывать сразу переменные типа массив, т.е. в разделе описания переменных:

Var a,b: array [ I ] of T;

Обычно тип индекса характеризуется некоторым диапазоном значений любого порядкового типа: I 1 .. I n . Например, индексы могут изменяться в диапазоне 1..20 или " a ".." n ".

При этом длину массива Паскаля характеризует выражение:

ord (I n)- ord (I 1)+1.

Вот, например, объявление двух типов: vector в виде массива Паскаля из 10 целых чисел и stroka в виде массива из 256 символов:

Type
Vector=array of integer;
Stroka=array of char;

С помощью индекса массива можно обращаться к отдельным элементам любого массива, как к обычной переменной: можно получать значение этого элемента, отдельно присваивать ему значение, использовать его в выражениях.

Опишем переменные типа vector и stroka:

Вычисление индекса массива Паскаля

Индекс массива в Паскале не обязательно задавать в явном виде. В качестве индекса массива можно использовать переменную или выражение, соответствующее индексному типу. Иначе говоря, индексы можно вычислять.

Этот механизм – весьма мощное средство программирования. Но он порождает распространенную ошибку: результат вычислений может оказаться за пределами интервала допустимых значений индекса, то есть будет произведена попытка обратиться к элементу, которого не существует. Эта типичная ошибка называется «выход за пределы массива».

Пример программы с ошибкой массива Паскаля

Program primer _ error ;
Type
vector=array of word;
var
n: integer;
a: vector;
begin
n:=45;
a:=25;
end .

Хотя данная программа полностью соответствует синтаксису языка, и транслятор «пропустит» ее, на стадии выполнения произойдет ошибка выхода за пределы массива Паскаля. При n =45 выражение n *2=90, компьютер сделает попытку обратиться к элементу массива a , но такого элемента нет, поскольку описан массив размерностью 80.

Будем считать, что хорошая программа должна выдавать предупреждающее сообщение в случае попытки обращения к несуществующим элементам массива. Не лишним будет проверять возможный выход как за правую, так и за левую границы массива, ведь не исключено, что в результате вычисления значения выражения получится число, находящееся левее границы массива Паскаля.

Из всего этого следует сделать вывод: программисту надо быть очень аккуратным при работе с индексами массива.

Основные действия с массивами Паскаля

Как известно, определение типа данных означает ограничение области допустимых значений, внутреннее представление в ЭВМ, а также набор допустимых операций над данными этого типа. Мы определили тип данных как массив Паскаля. Какие же операции определены над этим типом данных? Единственное действие, которое можно выполнять над массивами целиком, причем только при условии, что массивы однотипны, – это присваивание. Если в программе описаны две переменные одного типа, например,

Var
a , b: array of real ;

то можно переменной a присвоить значение переменной b (a:= b). При этом каждому элементу массива a будет присвоено соответствующее значение из массива b . Все остальные действия над массивами Паскаля производятся поэлементно (это важно!) .

Ввод массива Паскаля

Для того чтобы ввести значения элементов массива, необходимо последовательно изменять значение индекса, начиная с первого до последнего, и вводить соответствующий элемент. Для реализации этих действий удобно использовать цикл с заданным числом повторений, т.е. простой арифметический цикл, где параметром цикла будет выступать переменная – индекс массива Паскаля. Значения элементов могут быть введены с клавиатуры или определены с помощью оператора присваивания.

Пример фрагмента программы ввода массива Паскаля

Var
A: array of integer ;
Begin
For i:=1 to 10 do
Readln (a[i]); { ввод i- го элемента производится с клавиатуры }

Рассмотрим теперь случай, когда массив Паскаля заполняется автоматически случайными числами, для этого будем использовать функцию random (N).

Пример фрагмента программы заполнения массива Паскаля случайными числами

Var
I: byte ; {переменная I вводится как индекс массива}
Begin
For i:=1 to 10 do
A [ i ]:= random (10); { i -му элементу массива присваивается «случайное» целое число в диапазоне от 0 до 10}

Вывод массива Паскаля

Вывод массива в Паскале осуществляется также поэлементно, в цикле, где параметром выступает индекс массива, принимая последовательно все значения от первого до последнего.

Пример фрагмента программы вывода массива Паскаля

Var
A: array of integer;
I: byte ; {переменная I вводится как индекс массива}
Begin
For i:=1 to 10 do
Write (a [ i ]," "); {вывод массива осуществляется в строку, после каждого элемента печатается пробел}

Вывод можно осуществить и в столбик с указанием соответствующего индекса. Но в таком случае нужно учитывать, что при большой размерности массива все элементы могут не поместиться на экране и будет происходить скроллинг, т.е. при заполнении всех строк экрана будет печататься очередной элемент, а верхний смещаться за пределы экрана.

Пример программы вывода массива Паскаля в столбик

Var
A: array of integer;
I: byte ; {переменная I вводится как индекс массива}
Begin
For i:=1 to 10 do
Writeln ("a[", i,"]=", a[i]); { вывод элементов массива в столбик }

На экране мы увидим, к примеру, следующие значения:

a =2
a =4
a =1 и т.д.

Пример решения задачи с использованием массивов Паскаля

Задача: даны два n -мерных вектора. Найти сумму этих векторов.

Решение задачи:

• Входными данными в этой задаче будут являться два одномерных массива. Размер этих массивов может быть произвольным, но определенным. Т.е. мы можем описать заведомо большой массив, а в программе определить, сколько элементов реально будет использоваться. Элементы этих массивов могут быть целочисленными. Тогда описание будет выглядеть следующим образом:
  

  var a , b: array of integer ;

• Выходными данными будут элементы результирующего массива, назовем его c . Тип результирующего массива также должен быть целочисленным.
• Кроме трех массивов нам потребуется переменная – параметр цикла и индекс массива, назовем ее i , а также переменная n для определения количества элементов в каждом массиве.

Ход решения задачи:

• определим количество элементов (размерность) массивов, введем значение n ;
• введем массив a ;
• введем массив b ;
• в цикле, перебирая значения индекса i от 1 до n , вычислим последовательно значения элементов массива c по формуле:

  c [ i ]= a [ i ]+ b [ i ];

• выведем на экран полученный массив.

Текст программы:

Пример программы суммирования векторов

Program summa;
Var
a, b, c: array of integer;
I, n: byte;
Begin
Write ("введите размерность массивов:");
Readln(n);
For i:=1 to n do
Readln (a[i]); { ввод массива a}
For i:=1 to n do
Readln (b[i]); { ввод массива b}
For i:=1 to n do
C[i]:=a[i]+b[i]; { вычисление суммы массивов }
For i:=1 to n do
write (c[i]," "); { вывод массива с }
end.

При решении задач с большим количеством данных одинакового типа использование переменных с различными именами, не упорядоченных по адресам памяти, затрудняет программирование. В подобных случаях в языке Си используют объекты, называемые массивами.

— это непрерывный участок памяти, содержащий последовательность объектов одинакового типа, обозначаемый одним именем.

Массив характеризуется следующими основными понятиями:

Элемент массива (значение элемента массива) – значение, хранящееся в определенной ячейке памяти, расположенной в пределах массива, а также адрес этой ячейки памяти.
Каждый элемент массива характеризуется тремя величинами:

• адресом элемента — адресом начальной ячейки памяти, в которой расположен этот элемент;
• индексом элемента (порядковым номером элемента в массиве);
• значением элемента.

Адрес массива – адрес начального элемента массива.

Имя массива – идентификатор, используемый для обращения к элементам массива.

Размер массива – количество элементов массива

Размер элемента – количество байт, занимаемых одним элементом массива.

Графически расположение массива в памяти компьютера можно представить в виде непрерывной ленты адресов.

Представленный на рисунке массив содержит q элементов с индексами от 0 до q-1 . Каждый элемент занимает в памяти компьютера k байт, причем расположение элементов в памяти последовательное.

Адреса i -го элемента массива имеет значение

Адрес массива представляет собой адрес начального (нулевого) элемента массива. Для обращения к элементам массива используется порядковый номер (индекс) элемента, начальное значение которого равно 0 . Так, если массив содержит q элементов, то индексы элементов массива меняются в пределах от 0 до q-1 .

Длина массива – количество байт, отводимое в памяти для хранения всех элементов массива.

ДлинаМассива = РазмерЭлемента * КоличествоЭлементов

Для определения размера элемента массива может использоваться функция

int sizeof (тип);

Например,

sizeof (char ) = 1;
sizeof (int ) = 4;
sizeof (float ) = 4;
sizeof (double ) = 8;

Объявление и инициализация массивов

Для объявления массива в языке Си используется следующий синтаксис:

тип имя[размерность]={инициализация};

Инициализация представляет собой набор начальных значений элементов массива, указанных в фигурных скобках, и разделенных запятыми.

int a = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // массив a из 10 целых чисел

Если количество инициализирующих значений, указанных в фигурных скобках, меньше, чем количество элементов массива, указанное в квадратных скобках, то все оставшиеся элементы в массиве (для которых не хватило инициализирующих значений) будут равны нулю. Это свойство удобно использовать для задания нулевых значений всем элементам массива.

int b = {0}; // массив b из 10 элементов, инициализированных 0

Если массив проинициализирован при объявлении, то константные начальные значения его элементов указываются через запятую в фигурных скобках. В этом случае количество элементов в квадратных скобках может быть опущено.

int a = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

При обращении к элементам массива индекс требуемого элемента указывается в квадратных скобках .

Пример на Си

1
2
3
4
5
6
7
8

#include
int main()
{
int a = { 5, 4, 3, 2, 1 }; // массив a содержит 5 элементов
printf("%d %d %d %d %d\n" , a, a, a, a, a);
getchar();
return 0;
}

Результат выполнения программы:

Однако часто требуется задавать значения элементов массива в процессе выполнения программы. При этом используется объявление массива без инициализации. В таком случае указание количества элементов в квадратных скобках обязательно.

int a;

Для задания начальных значений элементов массива очень часто используется параметрический цикл:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include
int main()
{
int a;
int i;
// Ввод элементов массива
for (i = 0; i<5; i++)
{
printf("a[%d] = " , i);
scanf("%d" , &a[i]);
}
// Вывод элементов массива
for (i = 0; i<5; i++)
printf("%d " , a[i]); // пробел в формате печати обязателен
getchar(); getchar();
return 0;
}

Результат выполнения программы

Многомерные массивы

В языке Си могут быть также объявлены многомерные массивы. Отличие многомерного массива от одномерного состоит в том, что в одномерном массиве положение элемента определяется одним индексом, а в многомерном - несколькими. Примером многомерного массива является матрица.

Общая форма объявления многомерного массива

тип имя[размерность1][размерность2]...[размерностьm];

Элементы многомерного массива располагаются в последовательных ячейках оперативной памяти по возрастанию адресов. В памяти компьютера элементы многомерного массива располагаются подряд, например массив, имеющий 2 строки и 3 столбца,

int a;

будет расположен в памяти следующим образом

Общее количество элементов в приведенном двумерном массиве определится как

КоличествоСтрок * КоличествоСтолбцов = 2 * 3 = 6.

Количество байт памяти, требуемых для размещения массива, определится как

КоличествоЭлементов * РазмерЭлемента = 6 * 4 = 24 байта.

Инициализация многомерных массивов

Значения элементов многомерного массива, как и в одномерном случае, могут быть заданы константными значениями при объявлении, заключенными в фигурные скобки {} . Однако в этом случае указание количества элементов в строках и столбцах должно быть обязательно указано в квадратных скобках .

Пример на Си

1
2
3
4
5
6
7
8
9

#include
int main()
{
int a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
printf("%d %d %d\n" , a, a, a);
getchar();
return 0;
}

Однако чаще требуется вводить значения элементов многомерного массива в процессе выполнения программы. С этой целью удобно использовать вложенный параметрический цикл .

Пример на Си

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
int a; // массив из 2 строк и 3 столбцов
int i, j;
// Ввод элементов массива
for (i = 0; i<2; i++) // цикл по строкам
{
for (j = 0; j<3; j++) // цикл по столбцам
{
printf("a[%d][%d] = " , i, j);
scanf("%d" , &a[i][j]);
}
}
// Вывод элементов массива
for (i = 0; i<2; i++) // цикл по строкам
{
for (j = 0; j<3; j++) // цикл по столбцам
{
printf("%d " , a[i][j]);
}
printf("\n" ); // перевод на новую строку
}
getchar(); getchar();
return 0;
}

Передача массива в функцию

Обработку массивов удобно организовывать с помощью специальных функций. Для обработки массива в качестве аргументов функции необходимо передать

• адрес массива,
• размер массива.

Исключение составляют функции обработки строк, в которые достаточно передать только адрес.

При передаче переменные в качестве аргументов функции данные передаются как копии. Это означает, что если внутри функции произойдет изменение значения параметра, то это никак не повлияет на его значение внутри вызывающей функции.

Если в функцию передается адрес переменной (или адрес массива), то все операции, выполняемые в функции с данными, находящимися в пределах видимости указанного адреса, производятся над оригиналом данных, поэтому исходный массив (или значение переменной) может быть изменено вызываемой функцией.

Пример на Си Дан массив из 10 элементов. Поменять местами наибольший и начальный элементы массива. Для операций поиска максимального элемента и обмена использовать функцию.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
// Функция обмена
void change(int *x, int n)
{
// x - указатель на массив (адрес массива)
// n - размер массива
int i;
int max, index;
max = x;
index = 0;
// Поиск максимального элемента
for (i = 1; i {
if (x[i]>max)
{
max = x[i];
index = i;
}
}
// Обмен
x = x;
x = max;
}
// Главная функция
int main()
{
int a;
int i;
for (i = 0; i<10; i++)
{
printf("a[%d] = " , i);
scanf("%d" , &a[i]);
}
change(a, 10); // вызов функции обмена
// Вывод элементов массива
for (i = 0; i<10; i++)
printf("%d " , a[i]);
getchar();
getchar();
return
p = p * x[i];
}
return p;
}
// Главная функция
int main()
{
int a; // объявлен массив a из 5 элементов
int i;
int pr;
// Ввод элементов массива
for (i = 0; i<5; i++)
{
printf("a[%d] = " , i);
scanf("%d" , &a[i]); // &a[i] - адрес i-го элемента массива
}
pr = func(a, 5); // вычисление произведения
printf("\n pr = %d" , pr); // вывод произведения четных элементов
getchar(); getchar();
return 0;
}