Uchebnoe_posobie_GLAVA_7m3

Строки

Как уже упоминалось, массивы могут быть любого типа, но массивы типа char в ISO/ANSI C++ имеет некоторые встроенные особенности, которых нет у массивов других типов. Это связано с тем, что массив типа char – это строка. Символьная строка это последовательность символов, дополненная специальным символом «конца строки» -- ‘\0’. Этот символ иногда называют нулевым, так как все его биты заполнены значением 0. Строки, организованные подобным образом, часто называют строками в стиле С, поскольку такое определение строк впервые было представлено этом языке. В С++ существует класс String, но в ISO/ANSI C++ нет типа данных string.Возможно, это не очень удобно, но дополнительные возможности при работе с массивами типа char позволяют не очень страдать из-за его отсутствия.

Инициализация символьного массива может быть такой же как и у других массивов:

char str[9]={‘п’,’р’,’и’,’в’,’е’,’т’,’ ’,’я’,’\0’};

или быть своей собственной: char str[9]={"привет я"};

расположение элементов такого массива показано на рис. Следует обратить внимание, что при втором способе инициализации не добавлен символ конца строки, ограничивающий символ '\0' добавляется компилятором автоматически. Если его включить в строчный литерал явно, то в строке будут два нулевых символа. При работе со строковыми необходимо всегда учитывать дополнительный размер для нулевого символа.

Индексы элементов Каждый символ в строке занимает один байт, поэтому вместе с

ограничивающим нулевым символом строке необходимо количество байт, на единицу превышающее количество символов в ней.

Можно позволить компилятору определить длину инициализированного массива самостоятельно, не указав принудительно размер при инициализации.

char str[]={"привет я"};

В ISO/ANSI C++ существуем много достаточно много функций обработки строковых. С некоторыми, наиболее распространѐнными можно

познакомится в таблице. Для работы с ними необходимо подключить заголовочный файл string.h

Пример реализации приведенных в таблице функций:

#include <iostream> #include <string.h> using namespace std; int main(void)

{ setlocale(NULL,"Russian");

char str1[80]={"Мама мыла раму\0"}; char str4[80]={""};

char str2[80]={"А роза упала на лапу Азора\0"}; char str3[80]={"Аргентина манит негра\0"}; char *str_r;

char prob[]={".,?! \0"};

char dw[80]={"+1234,978E-2\0"}; char in[80]={"0x56435fc\0"}; long i,l;

double d;

cout<<"Исходные строки \n"; cout<<"str1=\t"<<str1<<endl; cout<<"str2=\t"<<str2<<endl; cout<<"str3=\t"<<str3<<endl; cout<<"str4=\t"<<str4<<endl; cout<<"prob=\t"<<prob<<endl; cout<<"dw=\t"<<dw<<endl; cout<<"in=\t"<<in<<endl;

cout<<"Копирование строки str1 в str3, результат указатель на str4\n";

str_r=strcpy(str4,str1); cout<<str_r<<endl<<str4<<endl;

cout<<"Добавление в строку str4 str3, результат указатель на str4\n";

str_r=strcat(str4,str2); cout<<str_r<<endl<<str4<<endl; str_r=strchr(str1,'ы');

cout<<"с этого начинаеися строка для ы="<<str_r<<endl; cout<<"Демонстрация разного сравнения 2 строк\n"; if(strcmp(str1, str1)==0)

cout<<"Совпадают\n"; if(strcmp(str1, str2)>0) cout<<str1<<">"<<str2<<endl; if(strcmp(str2, str1)<0) cout<<str2<<"<"<<str1<<endl;

cout<<"Возврат номера для любых совпадающих символов из строк str1 и str3\n";

i=strcspn(str1,str3);

cout<<"совпавший символ\t="<<str1[i]<<" №= "<<i<<endl; i=strlen(str1);

cout<<"длина строки\t"<<str1<<"="<<i<<endl;

cout<<"поиск совпадения подстроки str2 начиная с 5 позиции в строке str4\n";

str_r=strstr(str4,str2+5);

cout<<"в строке\t"<<str4<<"\nесть подстрока "<<str_r<<endl; d=strtod(dw,NULL);

cout<<"\nиз строки\t"<<dw<<"\tполучилось число="<<d<<endl; l=strtol(in,NULL,0);

cout<<"\nиз строки\t"<<in<<"\tполучилось число="<<l<<endl; cout<<"Поиск указателя на разделитель из prob в str1\n"; str_r=strtok(str1, prob);

cout<<str_r<<endl<<str1<<endl;

cout<<"str1 необратимо испорчена, но можно найти следующие слова\n";

str_r=strtok(NULL, prob); cout<<str_r<<endl<<str1<<endl;

cout<<"st1 необратимо испорчена, но можно найти следующие слова\n";

str_r=strtok(NULL, prob); cout<<str_r<<endl<<str1<<endl; cout<<"Перевод в заглавные буквы\n"; str_r=strupr(str2); cout<<str_r<<endl<<str2<<endl; cout<<"Перевод в маленькие буквы\n"; str_r=strlwr(str2); cout<<str_r<<endl<<str2<<endl;

}

Результат работы программы:

Массивы, которые определялись до сих пор, имеют один индекс и называются одномерными массивами. Но массив может иметь и более одного индексного значения — в этом случае он называется многомерным массивом. Аналогом двухмерного массива можно рассматривать матрицы (тензоры).

Объявление двухмерного статического массива имеет вид: тип_элементов имя_массива[конст_1][конст_2],

где конст_1 – это размер по строкам (количество строк) , а конст_2 – количество элементов в строке, то есть размер по столбцам или количество столбцов.

По аналогии можно объявить трех- и более мерные массивы. В Microsoft Visual Studio 2008 даже объявление 10-ти мерного массива не вызывает проблемы, проверить возможность использования массива с большей мерностью у автора не хватило терпения.

Массивы хранятся в памяти так, что самый правый индекс растет быстрее всего. Пример массива data[2][4] рассмотрен на рис.

Элементы массива располагаются в непрерывном блоке памяти, как показано стрелочками на рис. 4.4. Первый индекс выбирает определенную строку внутри массива, а второй индекс выбирает элемент внутри строки.

Рис. 4.4. Организация массива data[2][4]

Следует обратить внимание, что двумерный массив в родном C++ – на самом деле одномерный массив, состоящий из одномерных массивов. Массив с тремя измерениями в родном C++ – это одномерный массив элементов, в котором каждый элемент представляет собой одномерный массив одномерных массивов. Большую часть времени программисту не придется об этом беспокоиться. Из сказанного следует, что для массива, показанного на рис. выражения data[0], data[1] представляют одномерные массивы.

Для того чтобы инициализировать многомерный массив, используется расширенный метод инициализации одномерных массивов. Например, вы можете инициализировать двумерный массив data с помощью следующего объявления:

long data[2][4] = {{1,2,3, 5}, {7, 11, 13, 17} };

То есть, инициализация значений каждой строки массива содержится внутри собственной пары фигурных скобок. Поскольку в каждой строке четыре элемента, в каждой группе присутствует по четыре значения инициализации, и поскольку строк всего две, внутри скобок находится две группы инициализирующих значение, разделенных запятой.

Вы можете пропустить инициализацию значений в любой строке, в этом случае остальные элементы массива инициализируются нулевыми значениями, например:

long data[2] [4] = { { 1, 2, 3},{ 7, 11 } };

В этом примере списки инициализации не полны. Элементы data[0][3], data[1][2] и data[1][3] не получают инициализирующих значений и потому равны нулю.

Если есть желание инициализировать весь массив нулевыми значениями, его можно реализовать просто:

long data[2] [4] = {0};

Если происходит инициализация массива с большим числом измерений, необходимо помнить, что надо указать столько вложенных фигурных скобок для групп инициализирующих значений, сколько в массиве измерений.

Если вспомнить о динамическом выделении памяти под массив, то необходимо, вывести соответствие между указателем и многомерным массивом.

Рассмотрим двухмерный массив: как уже говорилось это одномерный массив одномерных массивов. Если одномерный массив это указатель, то двухмерный массив – указатель на указатель, то есть двойной указатель.

Для работы с двухмерным динамическим массивом потребуется: тип_элемента **имя_массива;

При динамическом выделении памяти под двухмерный массив можно пользоваться двумя разными путями.

Первый : можно представить его как одномерный массив длинно n*m, где n

— количество строк, а m — количество столбцов. Сложность только в соотношении привычного представления индексации элементов массива Аij ,

использовать A[i][j] не получится, так как эта запись применима только к двойным указателям, но можно использовать зависимость глубины расположения элементов такого вида: A[i*m+j]. Здесь один индекс зависит от i-строки и j-го столбца.

Рассмотрим пример программы с такой реализацией массива.

#include <iostream>

#include <stdlib.h> // заголовочный файл функций для генерации чисел

#include <time.h>// заголовочный файл функций для функции time()

using namespace std;

// прототипы функций

void zap_mas(int mas[],int n,int m,int min,int max);

//функция заполнения массива случайными числами в диапозоне от min до max

void print_mas(int mas[],int n,int m); // вывода массива на экран int sun_d_mas(int mas[],int n,int m);

//расчет суммы элементов, стоящих на глаdной диагонале i==j

//описания функций

void zap_mas(int mas[],int n,int m,int min,int max) {int i,j;

//для работы с 2-х мерным масивом требуются 2 вложенных цикла

//первый изменяет индекс для строк, второй для столбцов

for( i=0;i<n;i++) for(j=0;j<m;j++)

mas[i*m+j]=rand()%(max-min+1)+min;

// заполнене элемента случайным образом

}

void print_mas(int mas[],int n,int m) {int i,j;

{// вывод на экран, между элементами одной строки ‘\t’, строки разделяются ‘\n’

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

{

for(j=0;j<m;j++) cout<<mas[i*m+j]<<"\t";

cout<<endl;

}

}

int sun_d_mas(int mas[],int n,int m)

{

int i,sum=0; // переменная для суммы int k=n;

/* Необходимо учитывать, что считать элементы можно пока i<n и j<m,так как для главной диагонали i==j, то используемый индекс должен быть <n <m, k будет минимальным из этих чисел. */

if(k<m) k=m;

/* нужно использовать один индекс, так как другие элементы нас не интересуют, следовательно используется один цикл*/

for( i=0;i<k;i++) sum+=mas[i*m+i];

return sum;

}

int main(void)

{

setlocale(NULL,"Russian"); // подключение кодировочной таблицы

int *A,n,m;

srand(time(NULL)); // подготовка работы генератора случайных чисел

cout<<"введите разметность по строкам и столбцам\n"; cin>>n>>m;

A=new int[n*m]; // выделение памяти под массив zap_mas(A,n,m,-10,10); // заполнение массива от -10 до 10 print_mas(A,n,m); // вывод на экран

// расчет суммы элементов главной диагонали

cout<<"сумма длавной диогонали = "<<sun_d_mas(A,n,m)<<endl; delete[] A; // удвление памяти

}

Результат работы программы имеет вид:

В коде необходимо пояснить строки, связанные с генерацией случайных чисел:

srand(time(NULL)); и mas[i*m+j]=rand()%(max-min+1)+min;

srand() подготавливает генерацию случайных чисел, без этой функции генератор будет выдавать одни и те же числа при разных запусках программы. Параметром генератора может быть 1 или любое достаточно большое положительное число, в данном примере используется результат работы функции time(NULL) который возвращает число секунд прошедших с момента 00:00:00 по Гринвичу 1 января 1970 года. Параметр NULL говорит о том, что этот результат не надо сохранять в переменную.

Функция rand() возвращает случайные числа в диапазоне [0, MAX_INT]. Операция % позволяет сузить этот диапазон до [0, max-min]. Потом этот диапазон сместится на [min, max], так как к обоим его частям приплюсуется min (0+min=min, max-min+min=max). В результате этого элементы массиваы будут принимать значания от min до max.

Второй способ требует усилий при выделении памяти, необходимо вначале выделить память под массив указателей на строки, а потом для каждого указателя строки выделить память для элементов каждой строки. Это даст возможность обращаться к элементам массива A[i][j], но кроме выделения памяти потребует в конце работы программы удалить выделенную память (количество использованных операторов new должно соответствовать количеству использованных delete). В этом методе удобно написать функции удаления и выделения памяти под массив. Но они потребуют обязательно вернуть как результат указатель на измененную память, в процессе работы программы.

#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <time.h>> using namespace std;

// прототипы функций

int** new_mas(int n,int m); // выделения памяти под массив int** del_mas(int *mas[],int n); // освобождения памяти void zap_mas(int *mas[],int n,int m,int min,int max);

void print_mas(int *mas[],int n,int m); int sun_d_mas(int *mas[],int n,int m);

// описания функций int** new_mas(int n,int m) { int **mas;

/* для выделеня требуется локальный указатель, так как в параметрах указателя нет, Microsoft Visual Studio 2008 не позволяет использовать неинициализированный указатель*/

mas=new int*[n]; // выделение памяти под массив строк for(int i=0;i<n;i++) // для каждой строки

mas[i]=new int [m]; // выделение памяти под массив элементров return mas; // возврат на начало выделенной памяти

}

int** del_mas(int *mas[],int n)

{

for(int i=0;i<n;i++) // для каждой строки

{

delete[] mas[i]; // удаление памяти выделенной на строку mas[i]=0;

}

delete[] mas; // удаление памяти выделенную на массив mas=0;

return mas; // возврат указателя, он равен 0

}

void zap_mas(int *mas[],int n,int m,int min,int max) {int i,j;

for( i=0;i<n;i++) for(j=0;j<m;j++)

mas[i][j]=rand()%(max-min+1)+min;

}

void print_mas(int *mas[],int n,int m) {int i,j;

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

{

for(j=0;j<m;j++) cout<<mas[i][j]<<"\t";

cout<<endl;

}

}

int sun_d_mas(int *mas[],int n,int m)

{

int i,k=n,sum=0; if(k>m) k=m; for( i=0;i<k;i++)

sum+=mas[i][i]; return sum;

}