Что такое статический массив
Многомерные статические массивы
Многомерные статические массивы
В си, наряду с одномерными, существуют и многомерные массивы. Например, двумерный массив: его можно представлять как массив массивов, или как матрицу. Размерность массива может быть и больше: трёхмерные, четырёхмерные и т.д.
Синтаксис остаётся прежним, добавляется только новая размерность
Например, двумерный массив
Доступ до элементов массива осуществляется также, как и в одномерном массиве
Компилятор будет знать в таком случае сдвиг, необходимый для доступа к элементу.
С этим связаны и особенности начальной инициализации. Так как многомерный массив по сути одномерный, то его начальную инициализацию можно провести так
Можно опустить первую размерность
Можно с помощью фигурных скобок сделать данные более удобными для чтения
Также, как и в одномерных массивах, если заявлено данных больше, чем указано при инициализации, то оставшиеся заполняются нулями. Например, единичная матрица 3 на 3
Из того, что многомерный массив является одномерным по структуре, вытекают некоторые интересные свойства. Например, доступ до элемента может быть осуществлён через его порядковый номер
a[i][j] === a[0][i*число столбцов + j] и т.д.
Примеры
Замечание: по стандарту явно такое поведение не определено, но косвенно должно поддерживаться.
2. Даны координаты x и y точки, полученные в ходе фотосъёмки. Известно, сколько кадров в секунду делала камера. Вычислить скорость в каждый момент времени и среднюю скорость за всё время.
Массивы со статической и динамической размерностью. STL Часть 1
Прежде, чем приступать к обзору контейнерных типов библиотеки STL, разумно освежить в памяти информацию об организации массивов C и C++. Потому что контейнеры STL — это некоторые альтернативные формы организации коллекций данных, свободные от ограничений массивов.
Массивы — одна из самых используемых форм организаций данных, и исторически одна из самых первых форм, появившихся в языках программирования (языки конца 50-х годов XX века). Массив — это представление набора последовательных однотипных элементов. Принципиально важным в таком определении являются 2 момента, которые для массива должны выполняться обязательно:
Каждый элемент массива нужно указать номером его местоположения в последовательности подобных элементов.
К этому крайне важному обстоятельству — типы элементов массива — мы ещё вернёмся в дальнейшем.
Ещё со времён самых ранних языков программирования (FORTRAN и др.), на массивы накладывалось сильное ограничение: размер массива должен определяться только целочисленной константой, значение которой должно быть определено на момент компиляции кода. То же самое ограничение сохранилось и в языке C, который стал прародителем C++. Например:
В C++ (в классическом, кроме стандартов последних лет!) это ограничение незначительно ослаблено до того, что размер массива может быть целочисленной константой, значение которой может вычисляться на момент компиляции кода. Например, так:
Массивы
5.3 Отличие статического и динамического массива
В чём же отличие статического и динамического массива?
Предположим, описан статический массив: double x[75];
Допустим, задан динамический массив, например
5.4 Основные алгоритмы обработки массивов
Все манипуляции с массивами в С++ осуществляются поэлементно. Организовывается цикл, в котором происходит последовательное обращение к нулевому, первому, второму и т.д. элементам массива. В общем виде алгоритм обработки массива выглядит так, как показано на рис. 5.1.
Алгоритмы, с помощью которых обрабатывают одномерные массивы, похожи на обработку последовательностей (вычисление суммы, произведения, поиск элементов по определённому признаку, выборки и т. д.). Отличие заключается в том, что в массиве одновременно доступны все его компоненты, поэтому становится возможной, например, сортировка его элементов и другие, более сложные преобразования.
5.4.1 Ввод-вывод элементов массива
Ввод и вывод массивов также осуществляется поэлементно. Блок-схемы алгоритмов ввода и вывода элементов массива X[N] изображены на рис. 5.2,рис. 5.3.
Рассмотрим несколько вариантов ввода массива:
Результат работы программы:
Результат работы программы:
Результат работы программы:
Вывод статического или динамического массива можно осуществить несколькими способами:
5.4.2 Вычисление суммы элементов массива
Дан массив 
, состоящий из 
элементов. Найти сумму элементов этого массива. Процесс накапливания суммы элементов массива достаточно прост и практически ничем не отличается от суммирования значений некоторой числовой последовательности. Переменной 
присваивается значение, равное нулю, затем к переменной последовательно добавляются элементы массива . Блок-схема алгоритма расчёта суммы приведена на рис. 5.4.
Соответствующий алгоритму фрагмент программы будет иметь вид:
Массивы
Массивы
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
[ ];
Например,
int a[100];
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
Начальная инициализация массива.
Н апишем простую программу. Создадим массив, после чего найдём его максимальный элемент.
Разберём пример. Сначала мы создаём массив и инициализируем его при создании. После этого присваиваем максимальному найденному элементу значение первого элемента массива.
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
В том случае, если при инициализации указано меньше значений, чем размер массива, остальные элементы заполняются нулями.
Если необходимо заполнить весь массив нулями, тогда пишем
Можно не задавать размер массива явно, например
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.
Создание динамических массивов будет рассмотрено дальше, при работе с указателями и памятью
В некоторых случаях можно узнать размер массива с помощью функции sizeof.
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
Примеры
Т еперь несколько типичных примеров работы с массивами
1. Переворачиваем массив.
Здесь незнакомая для вас конструкция
макрос. Во всём коде препроцессор автоматически заменит все вхождения SIZE на 10u.
2. Удаление элемента, выбранного пользователем.
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.
5. Сортировка массива пузырьком
6. Перемешаем массив. Воспользуемся для этого алгоритмом Fisher-Yates:
Для i от N-1 до 1 выбираем случайное число j в пределах от 0 до i и меняем местами i-й и j-й элементы.
Массивы (C++)
Массив — это последовательность объектов того же типа, которые занимают смежную область памяти. Традиционные массивы в стиле C являются источником многих ошибок, но по-прежнему являются общими, особенно в старых базах кода. В современных C++ мы настоятельно рекомендуем использовать std:: Vector или std:: Array вместо массивов в стиле C, описанных в этом разделе. Оба этих типа стандартных библиотек хранят свои элементы в виде непрерывного блока памяти. Однако они обеспечивают гораздо большую безопасность типов и итераторы поддержки, которые гарантированно указывают на допустимое расположение в последовательности. Дополнительные сведения см. в разделе контейнеры.
Объявления стека
В объявлении массива C++ размер массива указывается после имени переменной, а не после имени типа, как в некоторых других языках. В следующем примере объявляется массив значений типа Double 1000, которые будут выделяться в стеке. Число элементов должно быть указано как целочисленный литерал или else в качестве константного выражения. Это обусловлено тем, что компилятору необходимо выяснить, сколько пространства стека следует выделить; оно не может использовать значение, вычисленное во время выполнения. Каждому элементу массива присваивается значение по умолчанию 0. Если не назначить значение по умолчанию, каждый элемент изначально будет содержать случайные значения, находящимся в этой области памяти.
Массив нулевого размера допустим только в том случае, если массив является последним полем в struct или union и если расширения Microsoft включены ( /Za или /permissive- не заданы).
Массивы на основе стека быстрее выделяются и получают доступ, чем массивы на основе кучи. Однако пространство стека ограничено. Число элементов массива не может быть настолько большим, что в нем используется слишком много памяти стека. Насколько сильно зависит от программы. Для определения того, является ли массив слишком большим, можно использовать средства профилирования.
Объявления кучи
Может потребоваться, чтобы массив был слишком большим для выделения в стеке или его размер не известен во время компиляции. Можно выделить этот массив в куче с помощью new[] выражения. Оператор возвращает указатель на первый элемент. Оператор индекса работает с переменной-указателем так же, как и с массивом на основе стека. Также можно использовать арифметические операции с указателями для перемещения указателя на произвольные элементы в массиве. Вы обязаны убедиться в том, что:
В следующем примере показано, как определить массив в куче во время выполнения. В нем показано, как получить доступ к элементам массива с помощью оператора индекса и с помощью арифметики указателей:
Инициализация массивов
Можно инициализировать массив в цикле, по одному элементу за раз или в одной инструкции. Содержимое следующих двух массивов идентично:
Передача массивов в функции
Когда массив передается в функцию, он передается в качестве указателя на первый элемент, независимо от того, является ли он массивом на основе стека или кучи. Указатель не содержит дополнительных сведений о размере или типе. Такое поведение называется указателем Decay. При передаче массива в функцию необходимо всегда указывать количество элементов в отдельном параметре. Такое поведение также подразумевает, что элементы массива не копируются, когда массив передается в функцию. Чтобы запретить функции изменять элементы, укажите параметр в качестве указателя на const элементы.
В следующем примере показана функция, которая принимает массив и длину. Указатель указывает на исходный массив, а не на копию. Поскольку параметр не const имеет значение, функция может изменять элементы массива.
Объявите и определите параметр массива p так, const чтобы он был доступен только для чтения в блоке функции:
Одна и та же функция может также быть объявлена в таких случаях без изменения поведения. Массив по-прежнему передается в качестве указателя на первый элемент:
Многомерные массивы
Массивы, созданные из других массивов, являются многомерными. Такие многомерные массивы определяются путем последовательного размещения нескольких константных выражений, заключенных в квадратные скобки. Рассмотрим, например, следующее объявление:
Он задает массив типа, по int сути упорядоченный в двумерной матрице из пяти строк и семи столбцов, как показано на следующем рисунке.
Концептуальная структура многомерного массива
Можно объявить многомерные массивы, имеющие список инициализаторов (как описано в разделе инициализаторы). В этих объявлениях константное выражение, указывающее границы для первого измерения, может быть опущено. Пример:
В показанном выше объявлении определяется массив, состоящий из трех строк и четырех столбцов. Строки представляют фабрики, а столбцы — рынки, на которые фабрики поставляют свою продукцию. Значения — это стоимости транспортировки с фабрик на рынки. Первое измерение массива опущено, но компилятор заполняет его, проверяя инициализатор.
Использование оператора косвенного обращения (*) в n-мерном массиве приводит к получению n-1 многомерного массива. Если n равно 1, создается скаляр (или элемент массива).
Массивы C++ размещаются в памяти по срокам. Построчный порядок означает, что быстрее всего изменяется последний индекс.
Пример
Можно также опустить спецификацию границ для первого измерения многомерного массива в объявлениях функций, как показано ниже:
Эта функция FindMinToMkt написана таким, что добавление новых фабрик не требует каких-либо изменений кода, а только перекомпиляции.
Инициализация массивов
Массивы объектов, имеющих конструктор класса, инициализируются конструктором. Если в списке инициализаторов меньше элементов, чем элементов массива, то для остальных элементов используется конструктор по умолчанию. Если для класса не определен конструктор по умолчанию, список инициализаторов должен быть завершен, то есть должен быть один инициализатор для каждого элемента в массиве.
Статические массивы членов ( const вне зависимости от объявления класса) могут быть инициализированы в своих определениях. Пример:
Доступ к элементам массива
К отдельным элементам массива можно обращаться при помощи оператора индекса массива ( [ ] ). При использовании имени одномерного массива без индекса он вычисляется как указатель на первый элемент массива.
Если используются многомерные массивы, в выражениях можно использовать различные сочетания.
Перегрузка оператора индекса
Как и другие операторы, оператор индекса ( [] ) может быть переопределен пользователем. Поведение оператора индекса по умолчанию, если он не перегружен, — совмещать имя массива и индекс с помощью следующего метода.
Как и во всех дополнениех, включающих типы указателей, масштабирование выполняется автоматически для корректировки размера типа. Результирующее значение не n байт из источника ; вместо этого это n-й элемент массива. Дополнительные сведения об этом преобразовании см. в разделе аддитивные операторы.
Аналогично, для многомерных массивов адрес извлекается с использованием следующего метода.