语言程序设计清华大学郑莉六.pptx

1数组的概念数组是具有一定顺序关系的若干相同类型变量的集合体，组成数组的变量称为该数组的元素。数组属于构造类型。数 组第1页/共127页2一维数组的声明与引用一维数组的声明类型说明符 数组名 常量表达式；例如：int a10;表示 a 为整型数组，有10个元素：a0.a9l引用必须先声明，后使用。只能逐个引用数组元素，而不能一次引用整个数组例如：a0=a5+a7-a2*3数组名的构成方法与一般变量名相同。数 组第2页/共127页3例6.1一维数组的声明与引用#include using namespace std;int main()int a10,b10;for(int i=0;i 10;i+)ai=i*2-1;b10-i-1=ai;for(int i=0;i 10;i+)cout a i =ai ;cout b I =bi endl;return 0;数 组第3页/共127页4一维数组的存储顺序数组元素在内存中顺次存放，它们的地址是连续的。例如：具有10个元素的数组 a，在内存中的存放次序如下：数组名字是数组首元素的内存地址。数组名是一个常量，不能被赋值。a0a1a2a3a4a5a6a7a8 a9a 数 组第4页/共127页5一维数组的初始化可以在定义数组的同时赋给初值：在声明数组时对数组元素赋以初值。例如：static int a10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;可以只给一部分元素赋初值。例如：static int a10=0,1,2,3,4;在对全部数组元素赋初值时，可以不指定数组长度。例如：static int a=1,2,3,4,5 数 组第5页/共127页6#include using namespace std;int main()int f20=1,1;/初始化第0、1个数 for(int i=2;i 20;i+)/求第219个数 fi=fi-2+fi-1;for(i=0;i20;i+)/输出，每行5个数 if(i%5=0)cout endl;cout.width(12);/设置输出宽度为12 cout fi;return 0;例：用数组来处理求Fibonacci数列问题第6页/共127页7例：用数组来处理求Fibonacci数列问题运行结果：1 11 12 23 35 58 81313212134345555898914414423323337737761061098798715971597258425844181418167656765第7页/共127页8一维数组应用举例循环从键盘读入若干组选择题答案，计算并输出每组答案的正确率，直到输入ctrl+z为止。每组连续输入5个答案，每个答案可以是a.d。数 组第8页/共127页#include using namespace std;int main()const char KEY =a,c,b,a,d;const int NUM_QUES=5;char c;int ques=0,numCorrect=0;cout Enter the NUM_QUES question tests:endl;while(cin.get(c)if(c!=n)if(c=keyques)numCorrect+;cout ;else cout*;ques+;else cout Score static_cast(numCorrect)/NUM_QUES*100%;ques=0;numCorrect=0;cout endl;return 0;9第9页/共127页运行结果：acbba *Score 60%acbad Score 100%abbda*Score 40%bdcba*Score 0%10第10页/共127页11二维数组的声明及引用数据类型 标识符常量表达式1常量表达式2;例:int a53;表示a为整型二维数组，其中第一维有5个下标（04），第二维有3个下标（02），数组的元素个数为15，可以用于存放5行3列的整型数据表格。数 组第11页/共127页12l存储顺序按行存放，上例中数组a的存储顺序为：二维数组的声明类型说明符 数组名常量表达式常量表达式例如：float a34;a00 a01 a02 a03 a10 a11 a12 a13 a20 a21 a22 a23a0a00 a01 a02 a03a1a10 a11 a12 a13a2a20 a21 a22 a23a可以理解为：l引用例如：b12=a23/2下标不要越界下标不要越界下标不要越界下标不要越界二维数组的声明及引用 数 组第12页/共127页13将所有数据写在一个内，按顺序赋值例如：static int a34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;分行给二维数组赋初值例如：static int a34 =1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;可以对部分元素赋初值例如：static int a34=1,0,6,0,0,11;二维数组的初始化 数 组第13页/共127页14数组作为函数参数数组元素作实参，与单个变量一样。数组名作参数，形、实参数都应是数组名，类型要一样，传送的是数组首地址。对形参数组的改变会直接影响到实参数组。数 组第14页/共127页15例6-2 使用数组名作为函数参数主函数中初始化一个矩阵并将每个元素都输出，然后调用子函数，分别计算每一行的元素之和，将和直接存放在每行的第一个元素中，返回主函数之后输出各行元素的和。数 组第15页/共127页#include using namespace std;void rowSum(int a4,int nRow)for(int i=0;i nRow;i+)for(int j=1;j 4;j+)ai0+=aij;int main()/主函数int table34=1,2,3,4,2,3,4,5,3,4,5,6;/声明并初始化数组16第16页/共127页 /输出数组元素for(int i=0;i 3;i+)for(int j=0;j 4;j+)cout tableij ;cout endl;rowSum(table,3);/调用子函数，计算各行和 /输出计算结果for(int i=0;i 3;i+)cout Sum of row i is tablei0 endl;return 0;17第17页/共127页运行结果：1 2 3 42 3 4 53 4 5 6Sum of row 0 is 10Sum of row 1 is 14Sum of row 2 is 1818第18页/共127页19对象数组声明：类名 数组名元素个数；访问方法：通过下标访问 数组名下标.成员名 数 组第19页/共127页20对象数组初始化数组中每一个元素对象被创建时，系统都会调用类构造函数初始化该对象。通过初始化列表赋值。例：Point a2=Point(1,2),Point(3,4);如果没有为数组元素指定显式初始值，数组元素便使用默认值初始化（调用缺省构造函数）。数 组第20页/共127页21数组元素所属类的构造函数不声明构造函数，则采用缺省构造函数。各元素对象的初值要求为相同的值时，可以声明具有默认形参值的构造函数。各元素对象的初值要求为不同的值时，需要声明带形参的构造函数。当数组中每一个对象被删除时，系统都要调用一次析构函数。数 组第21页/共127页22例6-3 对象数组应用举例/Point.h/Point.h#ifndef _POINT_H#ifndef _POINT_H#define _POINT_H#define _POINT_Hclass class PointPoint /类的定义public:public:/外部接口Point();Point();Point(int x,int y);Point(int x,int y);Point();Point();void move(int newX,int newY);void move(int newX,int newY);int getX()const return x;int getX()const return x;int getY()const return y;int getY()const return y;static void showCount();static void showCount();/静态函数成员private:private:/私有数据成员int x,y;int x,y;#endif#endif/_POINT_H/_POINT_H 数 组第22页/共127页/Point.cpp#include#include Point.husing namespace std;Point:Point()x=y=0;cout Default Constructor called.endl;Point:Point(int x,int y):x(x),y(y)cout Constructor called.endl;Point:Point()cout Destructor called.endl;void Point:move(int newX,int newY)cout Moving the point to(newX ,newY )endl;x=newX;y=newY;23第23页/共127页/6-3.cpp#include Point.h#include using namespace std;int main()cout Entering main.endl;Point a2;for(int i=0;i 2;i+)ai.move(i+10,i+20);cout Exiting main.endl;return 0;24第24页/共127页运行结果：Entering main.Default Constructor called.Default Constructor called.Moving the point to(10,20)Moving the point to(11,21)Exiting main.Destructor called.Destructor called.25第25页/共127页26关于内存地址内存空间的访问方式通过变量名访问通过地址访问地址运算符：&例：int var;则&var 表示变量var在内存中的起始地址第26页/共127页27声明 例：static int i;static int*ptr=&i;指向整型变量的指针概念 指针：内存地址，用于 间接访问内存单元 指针变量：用于存放地址的变量20003ptr*ptri2000内存用户数据区变量 i变量 j变量 ptr362000200020043010引用 例1：i=3;例2：*ptr=3;指 针指针变量的概念第27页/共127页28l语法形式 存储类型 数据类型*指针名初始地址；例：int*pa=&a;l注意事项用变量地址作为初值时，该变量必须在指针初始化之前已声明过，且变量类型应与指针类型一致。可以用一个已赋初值的指针去初始化另一个指针变量。不要用一个内部 auto 变量去初始化 static 指针。指 针指针变量的初始化第28页/共127页29指针变量的赋值运算指针名=地址“地址”中存放的数据类型与指针类型必须相符。向指针变量赋的值必须是地址常量或变量，不能是普通整数。但可以赋值为整数0，表示空指针。指针的类型是它所指向变量的类型，而不是指针本身数据值的类型，任何一个指针本身的数据值都是unsigned long int型。允许声明指向 void 类型的指针。该指针可以被赋予任何类型对象的地址。例：void*general;void*general;指 针第29页/共127页30例6-5 指针的声明、赋值与使用#include using namespace std;int main()int i;/定义int型数iint*ptr=&i;/取i的地址赋给ptri=10;/int型数赋初值cout i=i endl;/输出int型数的值cout *ptr=*ptr endl;/输出int型指针所指地址的内容return 0;指 针第30页/共127页程序运行的结果是：i=10*ptr=1031第31页/共127页32例6-6 void类型指针的使用#include using namespace std;int main()/!void voidObject;错，不能声明void类型的变量void*pv;/对，可以声明void类型的指针int i=5;pv=&i;/void类型指针指向整型变量int*pint=static_cast(pv);/void类型指针赋值给int类型指针cout *pint=*pint endl;return 0;指 针第32页/共127页33指向常量的指针不能通过指针来改变所指对象的值，但指针本身可以改变，可以指向另外的对象。例int a;const int*p1=&a;/p1是指向常量的指针int b;p1=&b;/正确，p1本身的值可以改变*p1=1;/编译时出错，不能通过p1改变所指的对象 指 针第33页/共127页34指针类型的常量若声明指针常量，则指针本身的值不能被改变。例：int a;int*const p2=&a;p2=&b;/错误，p2是指针常量，值不能改变 指 针第34页/共127页35指针变量的算术运算指针与整数的加减运算指针p加上或减去n，其意义是指针当前指向位置的前方或后方第n个数据的地址。这种运算的结果值取决于指针指向的数据类型。p1n1等价于*(p1+n1)指针加一，减一运算指向下一个或前一个数据。例如：y=*px+相当于 y=*(px+)(*和+优先级相同，自右向左运算)指 针第35页/共127页papa-2pa-1pa+1pa+2pa+3*(pa-2)或pa-2*pa或pa0*(pa+1)或pa1*(pa+2)或pa2*(pa+3)或pa3*(pa-1)或pa-1short*pa36第36页/共127页pb-1pbpb+1pb+2*(pb-1)或pb-1*pb或pb0*(pb+1)或pb1*(pb+2)或pb2long*pb37第37页/共127页38关系运算指向相同类型数据的指针之间可以进行各种关系运算。指向不同数据类型的指针，以及指针与一般整数变量之间的关系运算是无意义的。指针可以和零之间进行等于或不等于的关系运算。例如：p=0或p!=0赋值运算向指针变量赋的值必须是地址常量或变量，不能是普通整数。但可以赋值为整数0，表示空指针。指针变量的关系运算 指 针第38页/共127页39指向数组元素的指针声明与赋值例：int a10,*pa;pa=&a0;或 pa=a;通过指针引用数组元素经过上述声明及赋值后：*pa就是a0，*(pa+1)就是a1，.，*(pa+i)就是ai.ai,*(pa+i),*(a+i),pai都是等效的。不能写 a+，因为a是数组首地址是常量。指 针第39页/共127页40例6-7设有一个int型数组a，有10个元素。用三种方法输出各元素：使用数组名和下标使用数组名和指针运算使用指针变量 指 针第40页/共127页#include using namespace std;int main()int a10=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0;for(int i=0;i 10;i+)cout ai ;cout endl;return 0;使用数组名和下标41第41页/共127页#include using namespace std;int main()int a10=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0;for(int i=0;i 10;i+)cout *(a+i);cout endl;return 0;使用数组名指针运算42第42页/共127页使用指针变量#include using namespace std;int main()int a10=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0;for(int*p=a;p (a+10);p+)cout *p ;cout endl;return 0;43第43页/共127页44指针数组指针数组数组的元素是指针型例：Point *pa2;由pa0,pa1两个指针组成 指 针第44页/共127页45例6-8 利用指针数组存放单位矩阵#include using namespace std;int main()int line1=1,0,0;/矩阵的第一行int line2=0,1,0;/矩阵的第二行int line3=0,0,1;/矩阵的第三行/定义整型指针数组并初始化int*pLine3=line1,line2,line3;指 针第45页/共127页cout Matrix test:endl;/输出单位矩阵for(int i=0;i 3;i+)for(int j=0;j 3;j+)cout pLineij ;cout endl;return 0;输出结果为：Matrix test:Matrix test:1,0,01,0,00,1,00,1,00,0,10,0,146第46页/共127页47例6-9 二维数组举例#include using namespace std;int main()int array233=11,12,13,21,22,23,31,32,33 ;for(int i=0;i 3;i+)for(int j=0;j 3;j+)cout *(*(array2+i)+j);/逐个输出二维数组第i行元素值 cout endl;return 0;指 针第47页/共127页程序的输出结果为：11 12 1321 22 2331 32 3348第48页/共127页指针数组 vs 二维数组49pLine0 pLine1 pLine2(a)指针数组array20array21array22array2(b)二维数组第49页/共127页50以指针作为函数参数以指针作为函数参数以地址方式传递数据，可以用来返回函数处理结果。实参是数组名时形参可以是指针。指针与函数第50页/共127页51例6.10题目：读入三个浮点数，将整数部分和小数部分分别输出#include using namespace std;void splitFloat(float x,int*intPart,float*fracPart)/取x的整数部分 *intPart=static_cast(x);/取x的小数部分 *fracPart=x-*intPart;指针与函数第51页/共127页int main()cout Enter 3 float point numbers:endl;for(int i=0;i x;splitFloat(x,&n,&f);/变量地址作为实参 cout Integer Part=n Fraction Part=f endl;return 0;52第52页/共127页运行结果：Enter 3 floating point numbers 4.7Integer Part=4 Fraction Part=0.78.913Integer Part=8 Fraction Part=0.913-4.7518Integer Part=-4 Fraction Part=-0.751853第53页/共127页54例:输出数组元素的内容和地址#include#include using namespace std;void arrayPtr(long*p,int n)cout In func,address of array is p endl;cout Accessing array using pointers endl;for(int i=0;i n;i+)cout Address for index i is p+i;cout Value is *(p+i)endl;指针与函数第54页/共127页int main()long list5=50,60,70,80,90;cout In main,address of array is list endl;cout endl;arrayPtr(list,5);return 0;55第55页/共127页运行结果：In main,address of array is 0012FF50In func,address of array is 0012FF50Accessing array using pointers Address for index 0 is 0012FF50 Value is 50 Address for index 1 is 0012FF54 Value is 60 Address for index 2 is 0012FF58 Value is 70 Address for index 3 is 0012FF5C Value is 80 Address for index 4 is 0012FF60 Value is 9056第56页/共127页57指向常量的指针做形参#includeusing namespace std;const int N=6;void print(const int*p,int n);int main()int arrayN;for(int i=0;i arrayi;print(array,N);return 0;指 针第57页/共127页void print(const int*p,int n)cout *p;for(int i=1;i n;i+)cout ,*(p+i);cout endl;58第58页/共127页59指针型函数指针型函数当函数的返回值是地址时，该函数就是指针形函数。声明形式 存储类型 数据类型 *函数名()指针与函数第59页/共127页60声明形式 存储类型 数据类型 (*函数指针名)();含义：数据指针指向数据存储区，而函数指针指向的是程序代码存储区。指向函数的指针 指针与函数第60页/共127页61例6-11函数指针#include using namespace std;void printStuff(float)cout This is the print stuff function.endl;void printMessage(float data)cout The data to be listed is data endl;void printFloat(float data)cout The data to be printed is data 成员名ptr-getx()相当于(*ptr).getx();指 针第64页/共127页65对象指针应用举例int main()Point a(5,10);Point*ptr;ptr=&a;int x;x=ptr-getX();cout x x;指 针第69页/共127页70指向类的非静态成员的指针通过指向成员的指针只能访问公有成员声明指向成员的指针声明指向公有数据成员的指针类型说明符 类名:*指针名；声明指向公有函数成员的指针类型说明符 (类名:*指针名)(参数表)；指 针第70页/共127页71指向类的非静态成员的指针指向数据成员的指针说明指针应该指向哪个成员指针名=&类名:数据成员名；通过对象名（或对象指针）与成员指针结合来访问数据成员对象名.*类成员指针名或：对象指针名-*类成员指针名 指 针第71页/共127页72指向类的非静态成员的指针指向函数成员的指针初始化指针名=&类名:函数成员名；通过对象名（或对象指针）与成员指针结合来访问函数成员(对象名.*类成员指针名)(参数表)或：(对象指针名-*类成员指针名)(参数表)指 针第72页/共127页73指向类的非静态成员的指针例6-13 访问对象的公有成员函数的不同方式int main()/主函数 Point a(4,5);/声明对象APoint*p1=&a;/声明对象指针并初始化 /声明成员函数指针并初始化int(Point:*funcPtr)()=Point:getX;/(1)使用成员函数指针访问成员函数cout (a.*funcPtr)()endl;/(2)使用成员函数指针和对象指针访问成员函数cout*funcPtr)()endl;/(3)使用对象名访问成员函数cout a.getX()endl;/(4)使用对象指针访问成员函数cout getX()endl;return 0;指 针第73页/共127页74指向类的静态成员的指针对类的静态成员的访问不依赖于对象可以用普通的指针来指向和访问静态成员例6-14通过指针访问类的静态数据成员例6-15通过指针访问类的静态函数成员 指 针第74页/共127页75例6-14通过指针访问类的静态数据成员#include using namespace std;class Point/Point类定义public:/外部接口Point(int x=0,int y=0):x(x),y(y)count+;Point(const Point&p):x(p.x),y(p.y)count+;Point()count-;int getX()const return x;int getY()const return y;static int count;private:/私有数据成员int x,y;int Point:count=0;指 针第75页/共127页int main()/主函数实现 /定义一个int型指针，指向类的静态成员int*ptr=&Point:count;Point a(4,5);/定义对象acout Point A:a.getX(),a.getY();cout Object count=*ptr endl;Point b(a);/定义对象bcout Point B:b.getX(),b.getY();cout Object count=*ptr endl;return 0;76第76页/共127页77例6-15通过指针访问类的静态函数成员#include using namespace std;class Point/Point类定义public:/外部接口Point(int x=0,int y=0):x(x),y(y)count+;Point(const Point&p):x(p.x),y(p.y)count+;Point()count-;int getX()const return x;int getY()const return y;static void showCount()cout Object count=count endl;private:/私有数据成员int x,y;static int count;int Point:count=0;指 针第77页/共127页int main()/主函数实现 /定义一个指向函数的指针，指向类的静态成员函数void(*funcPtr)()=Point:showCount;Point a(4,5);/定义对象Acout Point A:a.getX(),a.getY();funcPtr();/输出对象个数，直接通过指针访问静态函数成员Point b(a);/定义对象Bcout Point B:b.getX(),b.getY();funcPtr();/输出对象个数，直接通过指针访问静态函数成员return 0;78第78页/共127页79动态申请内存操作符 newnew 类型名T（初始化参数列表）功能：在程序执行期间，申请用于存放T类型对象的内存空间，并依初值列表赋以初值。结果值：成功：T类型的指针，指向新分配的内存；失败：抛出异常。动态存储分配第79页/共127页80释放内存操作符deletedelete 指针p功能：释放指针p所指向的内存。p必须是new操作的返回值。动态存储分配第80页/共127页81例6-16 动态创建对象举例#include using namespace std;class Point public:Point():x(0),y(0)coutDefault Constructor called.endl;Point(int x,int y):x(x),y(y)cout Constructor called.endl;Point()coutDestructor called.endl;int getX()const return x;int getY()const return y;void move(int newX,int newY)x=newX;y=newY;private:int x,y;动态存储分配第81页/共127页int main()cout Step one:endl;Point*ptr1=new Point;/调用缺省构造函数delete ptr1;/删除对象，自动调用析构函数 cout Step two:endl;ptr1=new Point(1,2);delete ptr1;return 0;运行结果：Step One:Step One:Default Constructor called.Default Constructor called.Destructor called.Destructor called.Step Two:Step Two:Constructor called.Constructor called.Destructor called.Destructor called.82第82页/共127页申请和释放动态数组分配：new 类型名T 数组长度 数组长度可以是任何表达式，在运行时计算释放：delete 数组名p释放指针p所指向的数组。p必须是用new分配得到的数组首地址。83第83页/共127页84例6-17动态创建对象数组举例#includeusing namespace std;class Point /类的声明同例6-16，略;int main()Point*ptr=new Point2;/创建对象数组ptr0.move(5,10);/通过指针访问数组元素的成员ptr1.move(15,20);/通过指针访问数组元素的成员cout Deleting.endl;delete ptr;/删除整个对象数组return 0;动态存储分配第84页/共127页运行结果：Default Constructor called.Default Constructor called.Deleting.Destructor called.Destructor called.85第85页/共127页将动态数组封装成类更加简洁，便于管理建立和删除数组的过程比较繁琐封装成类后更加简洁，便于管理可以在访问数组元素前检查下标是否越界用assert来检查，assert只在调试时生效86第86页/共127页例6-18动态数组类#include#include using namespace std;class Point /类的声明同例6-16 ;class ArrayOfPoints/动态数组类public:ArrayOfPoints(int size):size(size)points=new Pointsize;ArrayOfPoints()cout Deleting.=0&index size);return pointsindex;private:Point*points;/指向动态数组首地址int size;/数组大小;87第87页/共127页int main()int count;cout count;ArrayOfPoints points(count);/创建对象数组/通过访问数组元素的成员points.element(0).move(5,0);/通过类访问数组元素的成员points.element(1).move(15,20);return 0;88第88页/共127页运行结果如下：Please enter the number of points:2Default Constructor called.Default Constructor called.Deleting.Destructor called.Destructor called.89第89页/共127页90动态创建多维数组 new 类型名T第1维长度第2维长度；如果内存申请成功，new运算返回一个指向新分配内存首地址的指针，是一个T类型的数组，数组元素的个数为除最左边一维外各维下标表达式的乘积。例如：char(*fp)3;fp=new char23;动态存储分配第90页/共127页char(*fp)3;fpfp+1fp00fp01fp02fp10fp11fp1291第91页/共127页92例6-19动态创建多维数组#include using namespace std;int main()float(*cp)98=new float898;for(int i=0;i 8;i+)for(int j=0;j 9;j+)for(int k=0;k 8;k+)/以指针形式数组元素 *(*(*(cp+i)+j)+k)=static_cast(i*100+j*10+k);动态存储分配第92页/共127页for(int i=0;i 8;i+)for(int j=0;j 9;j+)for(int k=0;k 8;k+)/将指针cp作为数组名使用，通过数组名和下标访问数组元素cout cpijk ;cout endl;cout endl;delete cp;return 0;93第93页/共127页用vector创建动态数组为什么需要vector？将动态数组封装，自动创建和删除数组下标越界检查例6-18中封装的ArrayOfPoints也提供了类似功能，但只适用于一种类型的数组vector动态数组对象的定义vector 数组对象名(数组长度);例：vector arr(5)建立大小为5的int数组94 vector动态数组对象第94页/共127页vector数组对象的使用对数组元素的引用与普通数组具有相同形式：数组对象名 下标表达式 但vector数组对象名不表示数组首地址获得数组长度用size函数数组对象名.size()95 vector动态数组对象第95页/共127页例6-20 vector应用举例#include#include using namespace std;/计算数组arr中元素的平均值double average(const vector&arr)double sum=0;for(unsigned i=0;i arr.size();i+)sum+=arri;return sum/arr.size();96 vector动态数组对象第96页/共127页int main()unsigned n;cout n;vector arr(n);/创建数组对象cout Please input n real numbers:endl;for(unsigned i=0;i arri;cout Average=average(arr)endl;return 0;97第97页/共127页98浅拷贝与深拷贝浅拷贝实现对象间数据元素的一一对应复制。深拷贝当被复制的对象数据成员是指针类型时，不是复制该指针成员本身，而是将指针所指的对象进行复制。浅拷贝与深拷贝第98页/共127页99例6-21对象的浅拷贝#include#include using namespace std;class Point /类的声明同例6-16 /;class ArrayOfPoints /类的声明同例6-18 /;浅拷贝与深拷贝第99页/共127页int main()int count;cout count;ArrayOfPoints pointsArr