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
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
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
В том случае, если при инициализации указано меньше значений, чем размер массива, остальные элементы заполняются нулями.
#include
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
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)
Примеры
Т
еперь несколько типичных примеров работы с массивами
1. Переворачиваем массив.
#include
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
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
4. Пользователь вводит число - количество измерений (от 2 до 10). После этого вводит все измерения. Программа выдаёт среднее значение, дисперсию, погрешность.
#include
5. Сортировка массива пузырьком
#include
6. Перемешаем массив. Воспользуемся для этого алгоритмом
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;
}
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
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
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
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?
Последнее обновление: 17.09.2017
Массив представляет набор однотипных данных. Формальное определение массива выглядит следующим образом:
Тип_переменной название_массива [длина_массива]
После типа переменной идет название массива, а затем в квадратных скобках его размер. Например, определим массив из 4 чисел:
Int numbers;
Данный массив имеет четыре числа, но все эти числа имеют неопределенное значение. Однако мы можем выполнить инициализацию и присвоить этим числам некоторые начальные значения через фигурные скобки:
Int numbers = {1,2,3,4};
Значения в фигурных скобках еще называют инициализаторами. Если инициализаторов меньше, чем элементов в массиве, то инициализаторы используются для первых элементов. Если в инициализаторов больше, чем элементов в массиве, то при компиляции возникнет ошибка:
Int numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
Здесь массив имеет размер 4, однако ему передается 6 значений.
Если размер массива не указан явно, то он выводится из количества инициализаторов:
Int numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
В данном случае в массиве есть 6 элементов.
Свои особенности имеет инициализация символьных массивов. Мы можем передать символьному массиву как набор инициализаторов, так и строку:
Char s1 = {"h", "e", "l", "l", "o"}; char s2 = "world";
Причем во втором случае массив s2 будет иметь не 5 элементов, а 6, поскольку при инициализации строкой в символьный массив автоматически добавляется нулевой символ "\0".
При этом не допускается присвоение одному массиву другого массива:
Int nums1 = {1,2,3,4,5}; int nums2 = nums1; // ошибка nums2 = nums1; // ошибка
После определения массива мы можем обратиться к его отдельным элементам по индексу. Индексы начинаются с нуля, поэтому для обращения к первому элементу необходимо использовать индекс 0. Обратившись к элементу по индексу, мы можем получить его значение, либо изменить его:
#include
Число элементов массива также можно определять через константу:
Const int n = 4; int numbers[n] = {1,2,3,4};
Перебор массивов
Используя циклы, можно пробежаться по всему массиву и через индексы обратиться к его элементам:
#include
Чтобы пройтись по массиву в цикле, вначале надо найти длину массива. Для нахождения длины применяется оператор sizeof . По сути длина массива равна совокупной длине его элементов. Все элементы представляют один и тот же тип и занимают один и тот же размер в памяти. Поэтому с помощью выражения sizeof(numbers) находим длину всего массива в байтах, а с помощью выражения sizeof(numbers) - длину одного элемента в байтах. Разделив два значения, можно получить количество элементов в массиве. А далее с помощью цикла for перебираем все элементы, пока счетчик i не станет равным длине массива. В итоге на консоль будут выведены все элементы массива:
Но также есть и еще одна форма цикла for , которая предназначена специально для работа с коллекциями, в том числе с массивами. Эта форма имеет следующее формальное определение:
For(тип переменная: коллекция) { инструкции; }
Используем эту форму для перебора массива:
#include
При переборе массива каждый перебираемый элемент будет помещаться в переменную number, значение которой в цикле выводится на консоль.
Если нам неизвестен тип объектов в массиве, то мы можем использовать спецификатор auto для определения типа:
For(auto number: numbers) std::cout << number << std::endl;
Многомерные массивы
Кроме одномерных массивов в C++ есть многомерные. Элементы таких массивов сами в свою очередь являются массивами, в которых также элементы могут быть массивами. Например, определим двухмерный массив чисел:
Int numbers;
Такой массив состоит из трех элементов, при этом каждый элемент представляет массив из двух элементов. Инициализируем подобный массив:
Int numbers = { {1, 2}, {4, 5}, {7, 8} };
Вложенные фигурные скобки очерчивают элементы для каждого подмассива. Такой массив еще можно представить в виде таблицы:
| 1 | 2 |
| 4 | 5 |
| 7 | 8 |
Также при инициализации можно опускать фигурные скобки:
Int numbers = { 1, 2, 4, 5, 7, 8 };
Возможна также инициализация не всех элементов, а только некоторых:
Int numbers = { {1, 2}, {}, {7} };
И чтобы обратиться к элементам вложенного массива, потребуется два индекса:
Int numbers = { {1, 2}, {3, 4}, {5, 6} }; std::cout << numbers << std::endl; // 3 numbers = 12; // изменение элемента std::cout << numbers << std::endl; // 12
Переберем двухмерный массив:
#include
Также для перебора элементов многомерного массива можно использовать другую форму цикла for:
#include
Для перебора массивов, которые входят в массив, применяются ссылки. То есть во внешнем цикле for(auto &subnumbers: numbers) &subnumbers представляет ссылку на подмассив в массиве. Во внутреннем цикле for(int number: subnumbers) из каждого подмассива в subnumbers получаем отдельные его элементы в переменную number и выводим ее значение на консоль.
