一、C++ 数组
C++ 支持数组数据结构,它可以存储一个固定大小的相同类型元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据,但它往往被认为是一系列相同类型的变量。数组的声明并不是声明一个个单独的变量,比如 number0、number1、…、number99,而是声明一个数组变量,比如 numbers,然后使用 numbers[0]、numbers[1]、…、numbers[99] 来代表一个个单独的变量。数组中的特定元素可以通过索引访问。所有的数组都是由连续的内存位置组成。最低的地址对应第一个元素,最高的地址对应最后一个元素。1.1 声明数组在 C++ 中要声明一个数组,需要指定元素的类型和元素的数量,如下所示:ctype arrayName [ arraySize ];
这叫做一维数组。arraySize 必须是一个大于零的整数常量,type 可以是任意有效的 C++ 数据类型。例如,要声明一个类型为 double 的包含 10 个元素的数组 balance,声明语句如下:cdouble balance[10];
现在 balance 是一个可用的数组,可以容纳 10 个类型为 double 的数字。1.2 初始化数组在 C++ 中,您可以逐个初始化数组,也可以使用一个初始化语句,如下所示:cdouble balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
大括号 { } 之间的值的数目不能大于我们在数组声明时在方括号 [ ] 中指定的元素数目。如果您省略掉了数组的大小,数组的大小则为初始化时元素的个数。因此,如果:cdouble balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
您将创建一个数组,它与前一个实例中所创建的数组是完全相同的。下面是一个为数组中某个元素赋值的实例:cbalance[4] = 50.0;
上述的语句把数组中第五个元素的值赋为 50.0。所有的数组都是以 0 作为它们第一个元素的索引,也被称为基索引,数组的最后一个索引是数组的总大小减去 1。以下是上面所讨论的数组的的图形表示:1.3 访问数组元素数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内,跟在数组名称的后边。例如:cdouble salary = balance[9];
上面的语句将把数组中第 10 个元素的值赋给 salary 变量。下面的实例使用了上述的三个概念,即,声明数组、数组赋值、访问数组:c#include <iostream>using namespace std; #include <iomanip>using std::setw; int main (){ int n[ 10 ]; // n 是一个包含 10 个整数的数组 // 初始化数组元素 for ( int i = 0; i < 10; i++ ) { n[ i ] = i + 100; // 设置元素 i 为 i + 100 } cout << "Element" << setw( 13 ) << "Value" << endl; // 输出数组中每个元素的值 for ( int j = 0; j < 10; j++ ) { cout << setw( 7 )<< j << setw( 13 ) << n[ j ] << endl; } return 0;}
#### 二、C++ 中数组详解
2.1 多维数组C++ 支持多维数组。多维数组声明的一般形式如下:ctype name[size1][size2]...[sizeN];
例如,下面的声明创建了一个三维 5 . 10 . 4 整型数组:cint threedim[5][10][4];
二维数组多维数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组,在本质上,是一个一维数组的列表。声明一个 x 行 y 列的二维整型数组,形式如下:ctype arrayName [ x ][ y ];
其中,type 可以是任意有效的 C++ 数据类型,arrayName 是一个有效的 C++ 标识符。一个二维数组可以被认为是一个带有 x 行和 y 列的表格。下面是一个二维数组,包含 3 行和 4 列:因此,数组中的每个元素是使用形式为 a[ i , j ] 的元素名称来标识的,其中 a 是数组名称,i 和 j 是唯一标识 a 中每个元素的下标。初始化二维数组:多维数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化。下面是一个带有 3 行 4 列的数组。cint a[3][4] = { {0, 1, 2, 3} , /* 初始化索引号为 0 的行 */ {4, 5, 6, 7} , /* 初始化索引号为 1 的行 */ {8, 9, 10, 11} /* 初始化索引号为 2 的行 */};
内部嵌套的括号是可选的,下面的初始化与上面是等同的:cint a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
访问二维数组元素:二维数组中的元素是通过使用下标(即数组的行索引和列索引)来访问的。例如:cint val = a[2][3];
上面的语句将获取数组中第 3 行第 4 个元素。您可以通过上面的示意图来进行验证。让我们来看看下面的程序,我们将使用嵌套循环来处理二维数组:c#include <iostream>using namespace std; int main (){ // 一个带有 5 行 2 列的数组 int a[5][2] = { {0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}}; // 输出数组中每个元素的值 for ( int i = 0; i < 5; i++ ) for ( int j = 0; j < 2; j++ ) { cout << "a[" << i << "][" << j << "]: "; cout << a[i][j]<< endl; } return 0;}
2.2 指向数组的指针数组名是一个指向数组中第一个元素的常量指针。因此,在下面的声明中:cdouble balance[50];
balance 是一个指向 &balance[0] 的指针,即数组 balance 的第一个元素的地址。因此,下面的程序片段把 p 赋值为 balance 的第一个元素的地址:cdouble *p;double balance[10];p = balance;
使用数组名作为常量指针是合法的,反之亦然。因此,(balance + 4) 是一种访问 balance[4] 数据的合法方式。一旦您把第一个元素的地址存储在 p 中,您就可以使用 p、(p+1)、(p+2) 等来访问数组元素。下面的实例演示了上面讨论到的这些概念:c#include <iostream>using namespace std; int main (){ // 带有 5 个元素的双精度浮点型数组 double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0}; double *p; p = balance; // 输出数组中每个元素的值 cout << "使用指针的数组值 " << endl; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) { cout << "*(p + " << i << ") : "; cout << *(p + i) << endl; } cout << "使用 balance 作为地址的数组值 " << endl; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) { cout << "*(balance + " << i << ") : "; cout << *(balance + i) << endl; } return 0;}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:c使用指针的数组值*(p + 0) : 1000*(p + 1) : 2*(p + 2) : 3.4*(p + 3) : 17*(p + 4) : 50使用 balance 作为地址的数组值*(balance + 0) : 1000*(balance + 1) : 2*(balance + 2) : 3.4*(balance + 3) : 17*(balance + 4) : 50
在上面的实例中,p 是一个指向 double 型的指针,这意味着它可以存储一个 double 类型的变量。一旦我们有了 p 中的地址,*p 将给出存储在 p 中相应地址的值,正如上面实例中所演示的。2.3 传递数组给函数C++ 中您可以通过指定不带索引的数组名来传递一个指向数组的指针。C++ 传数组给一个函数,数组类型自动转换为指针类型,因而传的实际是地址。如果您想要在函数中传递一个一维数组作为参数,您必须以下面三种方式来声明函数形式参数,这三种声明方式的结果是一样的,因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。同样地,您也可以传递一个多维数组作为形式参数。方式 1形式参数是一个指针:cvoid myFunction(int *param){...}
方式 2形式参数是一个已定义大小的数组:cvoid myFunction(int param[10]){...}
方式 3形式参数是一个未定义大小的数组:cvoid myFunction(int param[]){...}
实例现在,让我们来看下面这个函数,它把数组作为参数,同时还传递了另一个参数,根据所传的参数,会返回数组中各元素的平均值:cdouble getAverage(int arr[], int size){ int i, sum = 0; double avg; for (i = 0; i < size; ++i) { sum += arr[i]; } avg = double(sum) / size; return avg;}
现在,让我们调用上面的函数,如下所示:c#include <iostream>using namespace std; // 函数声明double getAverage(int arr[], int size); int main (){ // 带有 5 个元素的整型数组 int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50}; double avg; // 传递一个指向数组的指针作为参数 avg = getAverage( balance, 5 ) ; // 输出返回值 cout << "平均值是:" << avg << endl; return 0;}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:c平均值是: 214.4
可以看到,就函数而言,数组的长度是无关紧要的,因为 C++ 不会对形式参数执行边界检查。2.4 从函数返回数组C++ 不允许返回一个完整的数组作为函数的参数。但是,您可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。如果您想要从函数返回一个一维数组,您必须声明一个返回指针的函数,如下:cint * myFunction(){...}
另外,C++ 不支持在函数外返回局部变量的地址,除非定义局部变量为 static 变量。现在,让我们来看下面的函数,它会生成 10 个随机数,并使用数组来返回它们,具体如下:c#include <iostream>#include <cstdlib>#include <ctime> using namespace std; // 要生成和返回随机数的函数int * getRandom( ){ static int r[10]; // 设置种子 srand( (unsigned)time( NULL ) ); for (int i = 0; i < 10; ++i) { r[i] = rand(); cout << r[i] << endl; } return r;} // 要调用上面定义函数的主函数int main (){ // 一个指向整数的指针 int *p; p = getRandom(); for ( int i = 0; i < 10; i++ ) { cout << "*(p + " << i << ") : "; cout << *(p + i) << endl; } return 0;}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:c62472319014687356958071135859764956776133575041377296355153031525917789067081820354158667126415*(p + 0) : 624723190*(p + 1) : 1468735695*(p + 2) : 807113585*(p + 3) : 976495677*(p + 4) : 613357504*(p + 5) : 1377296355*(p + 6) : 1530315259*(p + 7) : 1778906708*(p + 8) : 1820354158*(p + 9) : 667126415