osnovyiprogrammirovaniyanac

Гпава 9

Массивы

При написании различных программ иногда нам приходится иметь дело с большим количеством данных одного типа. Например, у нас есть семь целых чисел:

5, 10, -3, 72, 0, 27, 34 Мы можем записать эти числа в переменные:

as, vd, lop, f, kok, is, ddr.

Но лучше было бы придумать одно общее имя, а переменные пронумеровать (или, как еще говорят, проиндексировать), как в математике:

Ао, Аь А2, А3, А4, А5, А6

Вповседневной жизни мы тоже часто встречаемся с такой формой записи. В поезде, например, все места пронумерованы, а всех людей, которые едут в вагоне, можно назвать пассажирами. И обратиться к любому из них можно так: "Пассажир 2 места, предъявите билетик!".

Впрограммировании для удобства работы с данными одного типа введено понятие массива. Массив - это конечная совокупность данных одного типа, упорядоченных по значениям одного типа. Каждый элемент массива обозначается именем массива с индексом.

Как же правильно записать массив? В математике, физике, химии и других точных науках можно встретить следующие формы записи:

• с помощью нижних индексов:

А0, АЬА2, А3, А 4, А 5, А6;

• индексов заключенных в круглые скобки:

А(0), А(1), А (2), А (3), А (4), А (5), А (6);

• с помощью фигурных скобок:

{Ai}, 1=0,1,2, - п .

Вязыке С++ индексация производится при помощи квадратных скобок:

А[0], А [1], А [2], А[3], А[4], А[5], А[6],

где А - имя массива, а число, указанное в скобках, - индекс. Обратите внимание, нумерация начинается с нуля.

Если мы хотим использовать массив в программе, то необходимо его заранее объявить, как в случае с переменными. При объявлении массива нужно указать тип массива (т.е. тип хранящихся в нем переменных), имя массива и его размер. Имя массива должно быть подобрано по правилам создания имен идентификаторов. То есть в имени можно использовать только буквы, цифры и знак подчеркивания, и имя не должно начинаться с цифры. Общий дид описания массива следующий:

int А[7];

Так как нумерация элементов начинается с 0, то последний доступный элемент массива а[6]. В языке С++ нет контроля при обращении за пределы массива, т.е. если мы напишем а[9], то программа скомпилируется и запустится, но значение, полученное из массива, в этом случае будет не определено. На самом деле мы получим число, находящееся в памяти на 10 месте от начала массива. А так как массиву отведено только 7 ячеек памяти, то значение, записанное на 10 позиции, определить нельзя.

Нужно быть внимательным при работе с массивами. Если попытаться записать данные за пределы массива, то можно уничтожить другую информацию, хранящуюся в памяти. Если это окажутся системные данные, то работа операционной системы и других

60

программ может быть нарушена. Часто неправильная индексация массива приводит к зависанию ОС или даже к ее перезагрузке.

Можно описать сразу несколько массивов одного типа: int а[10], b[17], с[50];

char str[40], ch[5];

Размер массива (т.е. количество его элементов) должен быть задан целым положительным числом или числовой константой. Запись вида:

int i ?

int mas[i];

недопустима, так как i - это переменная, и компилятор не знает заранее, сколько памяти необходимо выделить для массива.

Правильное описание имеет вид: * const int n = 10;

int mas[n];

ИЛИ

int mas[10];

При описании массива его можно сразу инициализировать, т.е. задать всем элементам начальные значения:

double arg[3] = {3.56, 7.32, -0.01};

В этом случае arg[0] = 3.56, arg[l] = 7.32, arg[2] = -0.01. При инициализации размер массива можно не указывать (он автоматически определяется путем подсчета количества перечисляемых значений):

char str[] = { ' а ' , ' b ' , ' с ' , ' m ' , ' е ' , ' f ' } ;

Под массив str будет выделено 6 байт, т.к. каждый его элемент занимает 1 байт (тип char), а их всего шесть. И str[0] = :а', str[l] = 'b', ... str[5] = Т.

Элементы массива могут стоять как в левой, так и в правой части оператора присваивания и в выражениях. То есть их можно использовать точно так же, как и переменные:

f1 = mas[2 * i + 1] ;

Для последовательного обращения к элементам массива удобно использовать циклические конструкции.

Пример 9.1. Фрагмент программы, цель которого - заполнить массив значениями, которые вводит пользователь.

int i;

int mas[10];

for( i = 0; i < 10; i++ )

Пример 9.2. Фрагмент программы, цель которого - вывести массив значений на

экран:

int i;

int mas[10] ;

for( i = 0; i < 10; i++ ) printf{ "%i", mas[i] );

Пример 9.3. С клавиатуры вводятся значения массива, состоящего из 5 элементов. Найдите сумму всех элементов массива, а также первый максимальный элемент массива и его номер.

Решая эту задачу, следует обратить внимание на то, что условие требует нахождения именно первого максимального значения, так как их может быть несколько. К примеру, если все элементы массива меньше 9, а элементов со значением 9 два, то необходимо вывести номер элемента, введенного раньше.

6 1

имя массива [номер строки ] [номер столбца]

Например:

а[0][0] = 10;

a[j][i] = a[i][j] + 4;

z = a[3][4]++;.

С трехмерным массивом ситуация аналогичная. Это есть не что иное, как массив таких матриц, выстроенных рядом. Добавляется еще одно измерение - номер матрицы. Обращение к элементам такого массива задается тремя индексами:

Ь[3][0][1] = 3.14;

f = b[i][j][k] + b[i][j][k];

b[0][0][3] *= 7.34;

По аналогии можно определить массив с любой размерностью (лишь бы памяти хватило). Данные "кубики" можно раздать студентам, и получится 4-мерный массив: новый индекс - номер студента. Студенты сидят в разных классах - номер класса - еще один индекс - в итоге получается 5-мерный массив. На каждом этаже института несколько таких классов. Номер этажа - еще одно измерение. Получили 6-мерный массив. И так можно продолжать бесконечно долго. Теперь, чтобы найти значение в определенном "кубике", надо задать номер этажа, номер класса на этом этаже, номер студента, сидящего в этом классе, а также номер столбца, строчки и ряда в его "кубике". Но на практике редко используются массивы с размерностью больше двух.

При объявлении многомерного массива, его элементам так же можно задать начальные значения:

int mas[2][3] = {{7, 6, 33}, {-4, 56, 0}}; int arr[][] = {{4, 5, 7}, {2, 4, 6}};

Для хранения массива выделяется непрерывный участок памяти. Если мы объявили двумерный массив целых чисел int а[2][3], то элементы этого массива будут лежать в памяти последовательно следующим образом: а[0][0], a[0][lj, а[0][2], а[1][0], а[1][1], а[1][2]. Обратите внимание на то, что быстрее всего изменяется самый правый индекс у массива.

Двумерные массивы обычно обрабатываются во вложенных циклах. Управляющая переменная внешнего цикла - первый индекс массива (изменяется медленно), а управляющая переменная внутреннего цикла - второй индекс массива (изменяется быстро). Например:

int i, j;

int bob[10][20];

Этот фрагмент выводит на экран массив bob в виде матрицы. Для каждого значения переменной i выполняется 20 раз тело внутреннего цикла, т.е. выводится i-ая строка массива. Далее каждый раз после завершения этого цикла переходим на новую строку на экране, и для следующего значения переменной i повторяем те же действия.

Пример 9.4. Напишите программу, которая заполняет массив размером ЮхЮ значениями из квадрата Пифагора - таблицы умножения, а потом выводит его на экран.

63

}

В работе с матрицами различают главную и побочную диагонали. Так. в матрице:

1 2 3

5 6 1 числа 1, 6 и 0 (они выделены жирным) составляют главную диагональ.

# 9 0 а числа 3, 6 и 8 (они выделены курсивом) - побочную.

Пример 9.5. Напишите программу, цель которой - в квадратной м а т р и ц е размером

}

p r i n t f ( " \ п " ) ;

}

»

64

в

Задачи к главе 9.Массивы

Задача 9.1. Напишите программу, в ходе выполнения которой с клавиатуры вводится одномерный массив из 7 целых чисел и выводится количество ненулевых элементов. Перед вводом каждого элемента на экране должна появляться подсказка с его номером.

Задача 9.2. Напишите программу, которая выводит минимальный элемент введенного с клавиатуры одномерного массива целых положительных чисел. Если введен 0, то программа останавливает ввод и требует ввести вместо нуля любое положительное число.

Задача 9.3. Напишите программу, которая вычисляет среднее арифметическое ненулевых элементов введенного с клавиатуры одномерного массива. С клавиатуры вводится количество элементов и сами элементы массива целых чисел.

Рекомендуемый вид экрана:

Введите количество элементов массива: 3 Введите элементы массива:

А [ 0 ] - > 1

А[1]->0

А[2 ] - >2

Количество ненулевых элементов массива: 2

Среднее арифметическое ненулевых элементов массива: 1.5

Задача 9.4. Напишите программу, которая проверяет, находится ли в инициализированном в программе массиве введенное с клавиатуры целое число. Рекомендуемый вид экрана:

Массив: 12 3 4 5 8 9 Введите число: 5

Такое число есть среди элементов массива.

Задача 9.5. Напишите программу, которая проверяет, образуют ли элементы введенного с клавиатуры целочисленного массива возрастающую последовательность.

ь

Задача 9.6. Напишите программу, которая переставляет элементы введенного с клавиатуры целочисленного массива в убывающем порядке. Массив состоит из десяти элементов.

Задача 9.7. Напишите программу, которая вводит с клавиатуры двумерный массив и вычисляет сумму элементов по строкам и столбцам.

Задача 9.8. Напишите программу, которая позволит пользователю вводить матрицу так, как он записывал её на бумаге. Количество строк и столбцов матрицы вводятся во время выполнения программы.

Рекомендуемый вид экрана:

Задача 9.9. Напишите программу, которая меняет местами элементы квадратной матрицы размера 4x4 относительно главной диагонали. Элементы матрицы вводятся с клавиатуры.

putchar(32+4) ; — выводит символ с ASCII-кодом 36. Это '$'

Заметим, что для функции getchar() после выбора символа необходимо нажать клавишу <Enter>. Иногда это создает определенные неудобства. Функции getch() и getche() устраняют их. Они имеют следующий вид:

int getch(); int getche() ;

Обе эти функции вводят символ сразу же после нажатия клавиши (здесь не надо нажимать клавишу <Enter>). Отличие между ними заключается в том, что getcheQ отображает вводимый символ на экране дисплея, a getch() - нет. Описания этих функций находятся в файле conio.h.

Также символы можно вводить и выводить, используя функции scanf(): char symb;

scanf("%c",&symb);

и printf():

char symb='A';

printf("%c - %i ", symb, symb); //эта функция выведет символ и его

код.

Так как имеет смысл говорить, что один численный код больше, меньше или равен другому численному коду, стало возможным сопоставлять различные символы друг с другом.

Пример 10.L Напишите программу, которая посимвольно считывает текст, введенный с клавиатуры, и считает количество букв п в нем независимо от регистра. Условием окончания цикла является проверка введенного символа на код 13 (код клавиши <Enter>).

int counter = 0 ; // счетчик буквы "N" char ch = ' ' ; /./ буква текста while (ch 1= 13)

counter++;

}

printf("\n Количество букв 'N' в тексте = %i \n", counter);

Пример 10.2. Вывести на экран все прописные буквы латинского алфавита. Поскольку прописные буквы латинского алфавита упорядочены, то можно составить следующий код:

char ch;

for(ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++) putchar(ch);

Строки определяются как массивы символов, то есть массивы типа char. При хранении строки последним ее символом является специальный символ с ASCII кодом 0, передаваемый как '\0'. Он не отображается на экране, однако хранится в последней ячейке, поэтому длина массива для хранения строки должна на единицу превышать ее длину. Если создать массив типа char определенной длины, например:

char str[80];

то в нем можно будет сохранить строку любой длины, не превышающей 79. Поместить строку в массив можно либо посимвольно (при этом не забыть про нулевой символ в 68

конце), либо с помощью стандартных функций. Также можно разместить строку при

создании массива, например:

char str[6] = { У Е ' , ' е ' , ' 1 ' , ' 1 ' , ' о ' } ;

либо так:

char str[6] = "Hello";

Как и в случае обычных массивов, здесь можно написать так: char str[] = { Х Н ' , ' е ' , ' 1 ' , ' 1 ' , 'о' };

либо так:

char str[] = "Hello";

В памяти элементы строки будут храниться, как показано на рисунке:

S T R [ 0 ]

//

не 1 1 0 \0

Однако и в этом случае длина массива определяется при его создании, и разместить в этом массиве более длинную строку не удастся. Поэтому рекомендуется создавать строки максимальной длины, то есть в 255 символов, даже если первоначально в нее записывается более короткая строка. В этом случае «лишние» ячейки будут выделены, но не будут использоваться, а в дальнейшем это позволит избежать многих проблем. Итак, рекомендуемый способ создания массива примерно такой:

char str[255] = " " ;

для изначально пустой строки и:

}

Пример 10.4. Напишите программу, которая заменяет строчные буквы их прописными эквивалентами.

int i=0;

char str[255 ] ;

69