Массивы С++

Понятие массива
Массив – конечная последовательность однотипных величин, имеющая общее имя.
Аналог понятия массива – вектор.
Формат описания массива:
тип имя_переменной[размер];
тип – тип элементов, хранящихся в массиве;
имя_переменной – название массива;
размер – константное положительное целочисленное выражение, определяющее количество элементов массива.
Элементы массива размещаются в памяти последовательно.

Примеры описания массивов
const int MAX_SIZE = 20;
const int MAX_LENGTH = 50;
int values[100];
double mas[MAX_SIZE];
short int a[2 * MAX_SIZE];
char s[MAX_LENGTH + 1];

Нумерация элементов массива
Все элементы массива нумеруются с 0 до размера массива минус 1
Пример
int mas[5];
Элементы массива располагаются в памяти последовательно – один за другим.
Доступ к элементу массива осуществляется по его номеру (индексу).

Доступ к элементам массива по индексу (присвоение значения)
Присвоение значения элементу массива осуществляется аналогично тому, как это делается с обычной (скалярной) переменной, только добавляются квадратные скобки [] c индексом
Формат записи:
имя_переменной[индекс] = выражение;
Пример
int a[5];
a[0] = 20;
for (int i = 0; i < 5; i++)
a[i] = i + 1;

Доступ к элементам массива по индексу (чтение значения)
Чтение значения элемента массива осуществляется аналогично чтению значения обычной переменной.
Пример:
int fib[20];
fib[0] = fib[1] = 1;
for (int i = 2; i < 20; i++)
fib[i] = fib[i – 1] + fib[i – 2];

Инициализация массива
С указанием размера массива
//mas[0] = 2, mas[1] = 4, mas[2] = 8, mas[3] = 16
//mas[4] = … = mas[9] = 0
int mas[10] = {2, 4, 8, 16};
//d[0] = 12.4, d[1] = 3.45, d[2] = 1.0, d[3] = 3.2
double d[4] = {12.4, 3.45, 1.0, 3.2};
Без указания размера массива
long a[] = {-2, -1, 0, 1, 2};

Основные операции над массивами
Ввод элементов массива с консоли
Задание элементам массива случайных значений
Определение размера массива
Печать элементов на экран
Поиск минимального (максимального) элемента
Сортировка элементов массива

Ввод элементов массива с консоли
Пример
const int MAX_SIZE = 20;
int mas[MAX_SIZE];
int n;
cin >> n;
for (int i = 0; i < n; i++)
cin >> mas[i];

Задание элементам массива случайных значений
Пример
#include
#include
…
srand(time(NULL));
for (int i = 0; i < n; i++)
{
mas[i] = rand() % 100;
}
Справка по функциям:
void srand(unsigned int seed);
задает начальное значение для последовательности псевдослучайных чисел.
int rand();
возвращает следующее псевдослучайное число из диапазона 0 до RAND_MAX (32767).
time_t time(time_t *timer);
- возвращает количество секунд, прошедших с 0:00:00 1 января 1970 г.

Определение размера массива
Пример
int values[] = {5, 33, 22, 4, 5, 6, 7};
int valuesCount = sizeof(values) / sizeof(int);
cout << valuesCount << endl;

Печать элементов на экран
Пример
int mas[100];
int n; //Количество элементов в массиве
………
cout << “mas : “ << endl;
for (int i = 0; i < n; i++)
cout << mas[i] << “ “;
cout << endl;

Поиск минимального (максимального) элемента
Пример
int min = mas[0];
for (int i = 1; i < n; i++)
{
if (mas[i] < min)
{
min = mas[i];
}
}
cout << "min = " << min << endl;
Нахождение максимального элемента в массиве осуществляется аналогично.

Сортировка элементов массива (метод выбора)
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
//Поиск минимального элемента среди mas[i],...,mas[n-1]
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++)
{
if (mas[j] < mas[minIndex])
minIndex = j;
}
//Обмен местами элементов mas[i] и mas[minIndex]
int tmpValue = mas[i];
mas[i] = mas[minIndex];
mas[minIndex] = tmpValue;
}

Переменная массива, как константный указатель
Переменная массива с точки зрения языка программирования С++ рассматривается, как константный указатель на нулевой элемент массива.
int a[10];
a == &a[0]; //Всегда истинное утверждение
Возможность индексации через указатель.
Выражения a[i] и *(a + i) – эквиваленты.

Многомерные массивы
Многомерные массивы – это массивы, элементы которых могут быть в свою очередь массивами.
Формат описания:
тип имя_переменной[размер1][размер2]…[размерN];
Пример:
double matrix[5][6];
int cube[7][7][7];

Доступ к элементам многомерного массива
Обращение к элементу с индексами (i1, i2, .., iN) в многомерном массиве осуществляется с помощью следующего выражения:
имя_переменной[i1][i2]…[iN]
Индекс каждого измерения меняется от 0 до размера - 1.
Пример:
int a[3][3];
for (int i = 0; i < 3; i++)
for (int j = 0; j < 3; j++)
a[i][j] = i * 3 + j;

Расположение многомерных массивов в памяти
Пример для двумерного массива:
int a[3][3];
Строки двумерного массива располагаются в памяти последовательно друг за другом.
a[0]
a[1]
a[2]
Логическая структура массива
Физическое расположение массива в памяти

Пример – Печать всех элементов массива с помощью указателя
int m[2][2] = { {1, 2}, {3, 4} };
for (int* p = (int*)m; p < (int*)m + 4; p++)
cout << *p << " ";
cout << endl;

Инициализация многомерных массивов
Инициализация с группировкой значений по измерениям
int mas[3][2] = { { 0, -2}, {1, 1}, {-5, 45} };
Инициализация без группировки значений по измерениям
int mas1[3][2] = { 0, -2, 1, 1, -5, 45 };

Переменная двумерного массива, как константный указатель
Переменная двумерного массива с точки зрения языка программирования С++ рассматривается, как константный указатель на элемент [0][0].
int a[10][10];
a == &a[0][0]; //Всегда истинное утверждение
Возможность индексации через указатель.
Выражения a[i][j] и *(*(a + i) + j) – эквиваленты.

Пример (вычисления суммы двух матриц) – шаг 1
Объявляем константы максимальных размеров матриц и двумерные массивы для матриц A, B и С:
……
const int MAX_ROW_COUNT = 10;
const int MAX_COL_COUNT = 10;
int main()
{
int n, m;
int masA[MAX_ROW_COUNT][MAX_COL_COUNT], masB[MAX_ROW_COUNT][MAX_COL_COUNT], masC[MAX_ROW_COUNT][MAX_COL_COUNT];

Пример (вычисления суммы двух матриц) – шаг 2
Вводим размеры и элементы матриц A и B:
cout << "n = "; cin >> n;
cout << "m = "; cin >> m;
cout << "Enter matrix A :" << endl;
for (int i = 0; i < n; i++)
for (int j = 0; j < m; j++)
cin >> masA[i][j];
cout << "Enter matrix B :" << endl;
for (int i = 0; i < n; i++)
for (int j = 0; j < m; j++)
cin >> masB[i][j];

Пример (вычисления суммы двух матриц) – шаг 3
Вычисление суммы двух матриц и вывод результатов:
for (int i = 0; i < n; i++)
for (int j = 0; j < m; j++)
masC[i][j] = masA[i][j] + masB[i][j];
cout << "matrix C = A + B :" << endl;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
for (int j = 0; j < m; j++)
cout << masC[i][j] << " ";
cout << endl;
}
return 0;
} //Main

Динамические массивы
Динамические массивы – это массивы, размеры которых могут задаваться в процессе исполнения программы, описываются как указатели и создаются с помощью операции new.
Создание динамического массива
тип* переменная_указатель = new тип [размер];
Память под динамические массивы выделяется в куче.
Освобождение памяти динамического массива
delete[] переменная_указатель;

Пример использования динамических массивов
int n;
cin >> n;
int* mas = new int [n];
for (int i = 0; i < n; i++)
mas[i] = i*i;
for (int i = 0; i < n; i++)
cout << mas[i] << “ ”;
cout << endl;
delete[] mas;

Многомерные динамические массивы
Пример
int nstr = 3;
int nstb = 5;
int ** a = new int* [nstr];
for (int i = 0; i < nstr; i++)
a[i] = new int [nstb];
for (int i = 0; i < nstr; i++)
for (int j = 0; j < nstb; j++)
a[i][j] = i – j;
….
for (int i = 0; i < nstr; i++)
delete[] a[i];
delete[] a;

Типичные ошибки при работе с массивами
Выход за границу массива
int a[10];
for (int i = 0; i <= 10; i++)
a[i] = i + 1;
Неправильное освобождение памяти для динамических массивов
int* a = new int [10];
…
delete a;
Отсутствие освобождения памяти для динамических массивов
void f() {
double * mas = new double [20];
}