(C++-面向对象程序设计-谭浩强)第5章--数组(共46页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第5章 数组5.1 数组的概念5.2 一维数组的定义和引用5.3 二维数组的定义和引用5.4 用数组名作函数参数5.5 字符数组*5.6 C+处理字符串的方法字符串类与字符串变量第5章 数组5.1 数组的概念概括地说: 数组是有序数据的集合要寻找一个数组中的某一个元素必须给出两个要素,即数组名和下标数组名和下标惟一地标识一个数组中的一个元素数组是有类型属性的同一数组中的每一个元素都必须属于同一数据类型一个数组在内存中占一片连续的存储单元如果有一个整型数组a,假设数组的起始地址为2000,则该数组在内存中的存储情况如图5.1所示第5章 数组 图5.1第5章 数组引入数组

2、就不需要在程序中定义大量的变量,大大减少程序中变量的数量,使程序精炼,而且数组含义清楚,使用方便,明确地反映了数据间的联系许多好的算法都与数组有关熟练地利用数组,可以大大地提高编程和解题的效率,加强了程序的可读性C+用方括号来表示下标,如用s1,s2,s3 分别代表s1,s2,s3第5章 数组5.2 一维数组的定义和引用 5.2.1 定义一维数组定义一维数组的一般格式为类型标识符 数组名常量表达式;例如int a10;它表示数组名为a,此数组为整型,有10个元素说明:(1) 数组名定名规则和变量名相同,遵循标识符定名规则第5章 数组(2) 用方括号括起来的常量表达式表示下标值,如下面的写法是合

3、法的: int a10;int a2*5;int an*2;/假设前面已定义了n为常变量 (3) 常量表达式的值表示元素的个数,即数组长度例如,在“int a10;”中,10表示a数组有10个元素,下标从0开始,这10个元素是: a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7, a8,a9注意最后一个元素是a9而不是a10第5章 数组(4) 常量表达式中可以包括常量常变量和符号常量,但不能包含变量也就是说,C+不允许对数组的大小作动态定义,即数组的大小不依赖于程序运行过程中变量的值例如,下面这样定义数组是不行的:int n;cinn; /输入a数组的长度int an; /企图根据n的值决定数组

4、的长度 如果把第1,2行改为下面一行就合法了:const int n=5;第5章 数组5.2.2 引用一维数组的元素数组必须先定义,然后使用只能逐个引用数组元素的值而不能一次引用整个数组中的全部元素的值数组元素的表示形式为数组名下标下标可以是整型常量或整型表达式例如a0= a5+ a7- a2*3第5章 数组例5.1 数组元素的引用#include using namespace std;int main( )int i,a10; for (i=0;i=0;i-)coutai ; coutendl; return 0;运行结果如下: 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0程序使a0a9的值为0

5、9,然后按逆序输出第5章 数组5.2.3 一维数组的初始化 (1) 在定义数组时分别对数组元素赋予初值例如int a10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;(2) 可以只给一部分元素赋值例如int a10=0,1,2,3,4;(3) 如果想使一个数组中全部元素值为1,可以写成int a10=1,1,1,1,1,1,1,1,1,1;不能写成 int a10=1*10;不能给数组整体赋初值(4) 在对全部数组元素赋初值时,可以不指定数组长度例如int a5=1,2,3,4,5;可以写成int a=1,2,3,4,5;第5章 数组5.2.4 一维数组程序举例例5.2 用数组来处理求Fibona

6、cci数列问题可以用20个元素代表数列中的20个数,从第3个数开始,可以直接用表达式fi=fi-2+fi-1求出各数程序如下:#include #include using namespace std;int main( ) int i; int f20=1,1;/f0=1,f1=1 for(i=2;i20;i+)第5章 数组 fi=fi-2+fi-1;/在i的值为2时,f2=f0+f1,依此类推 for(i=0;i20;i+) /此循环的作用是输出20个数if(i%5=0) coutendl;/控制换行,每行输出5个数据 coutsetw(8)fi;/每个数据输出时占8列宽度 coutend

7、l; /最后执行一次换行 return 0;运行结果如下:(空一行) 1123 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610第5章 数组例5.3 编写程序,用起泡法对10个数排序(按由小到大顺序)起泡法的思路是:将相邻两个数比较,将小的调到前头见图5.2然后进行第2趟比较,对余下的前面5个数按上法进行比较,见图5.3 图5.2 图5.3第5章 数组可以推知,如果有n个数,则要进行n-1趟比较(和交换)在第1趟中要进行n-1次两两比较,在第j趟中要进行n-j次两两比较根据以上思路写出程序,今设n=10,本例定义数组长度为11,a0不用,只用a1a10,以符合人们的习惯从前

8、面的叙述可知,应该进行9趟比较和交换#include using namespace std;int main( ) int a11; int i,j,t; coutinput 10 numbers :endl; for (i=1;iai; coutendl; for (j=1;j=9;j+) /共进行9趟比较 for(i=1;iai+1) /如果前面的数大于后面的数t=ai;ai=ai+1;ai+1=t;/交换两个数的位置,使小数上浮 coutthe sorted numbers :endl; for(i=1;i11;i+) /输出10个数 coutai ; coutendl; return

9、 0;运行情况如下:input 10 numbers:3 5 9 11 33 6 -9 -76 100 123the sorted numbers:-76 -9 3 5 6 9 11 33 100 123第5章 数组5.3 二维数组的定义和引用具有两个下标的数组称为二维数组有些数据要依赖于两个因素才能惟一地确定,例如有3个学生,每个学生有4门课的成绩,显然,成绩数据是一个二维表,如书中表5.1所示想表示第3个学生第4门课的成绩,就需要指出学生的序号和课程的序号两个因素,在数学上以S3,4表示在C+中以s34表示,它代表数据73第5章 数组5.3.1 定义二维数组定义二维数组的一般形式为类型标识

10、符 数组名常量表达式常量表达式例如float a34,b510;定义a为34(3行4列)的单精度数组,b为510(5行10列)的单精度数组注意不能写成“float a3,4,b5,10;”C+对二维数组采用这样的定义方式,使我们可以把二维数组看作是一种特殊的一维数组:它的元素又是一个一维数组例如,可以把a看作是一个一维数组,它有3个元素:a0,a1,a2,每个元素又是一个包含4个元素的一维数组,见图5.4a0,a1,a2是3个一维数组的名字第5章 数组图5.4上面定义的二维数组可以理解为定义了3个一维数组,即相当于float a04,a14,a24此处把a0,a1,a2作一维数组名C+的这种处

11、理方法在数组初始化和用指针表示时显得很方便,这在以后会体会到第5章 数组C+中,二维数组中元素排列的顺序是:按行存放,即在内存中先顺序存放第一行的元素,再存放第二行的元素图5.5表示对a34数组存放的顺序图5.5C+允许使用多维数组有了二维数组的基础,再掌握多维数组是不困难的例如,定义三维数组的方法是第5章 数组float a234; 定义float型三维数组a,它有234=24个元素多维数组元素在内存中的排列顺序:第一维的下标变化最慢,最右边的下标变化最快例如,上述三维数组的元素排列顺序为a000a001a002a003a010a011a012a013a020a021a022a023a100

12、a101a102a103a110a111a112a113a120a121a122a123第5章 数组5.3.2 二维数组的引用二维数组的元素的表示形式为数组名 下标下标如a23下标可以是整型表达式,如a2-12*2-1不要写成a2,3,a2-1,2*2-1形式数组元素是左值,可以出现在表达式中,也可以被赋值,例如b12=a23/2;在使用数组元素时,应该注意下标值应在已定义的数组大小的范围内常出现的错误是第5章 数组int a34; /定义3行4列的数组a34=15; /引用a34元素定义a为34的数组,它可用的行下标值最大为2,列坐标值最大为3最多可以用到a23,a34就超过了数组的范围请严

13、格区分在定义数组时用的a34和引用元素时的a34的区别前者a34用来定义数组的维数和各维的大小,后者a34中的3和4是下标值,a34代表某一个元素第5章 数组5.3.3 二维数组的初始化可以用下面的方法对二维数组初始化:(1) 分行给二维数组赋初值如int a34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;这种赋初值方法比较直观,把第1个花括号内的数据赋给第1行的元素,第2个花括号内的数据赋给第2行的元素即按行赋初值(2) 可以将所有数据写在一个花括号内,按数组排列的顺序对各元素赋初值如int a34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;效果与前相同但以第1种方法

14、为好,一行对一行,界限清楚用第2种方法如果数据多,写成一大片,容易遗漏,也不易检查第5章 数组(3) 可以对部分元素赋初值如int a34=1,5,9;它的作用是只对各行第1列的元素赋初值,其余元素值自动置为0赋初值后数组各元素为1 0 0 05 0 0 09 0 0 0 也可以对各行中的某一元素赋初值:int a34=1,0,6,0,0,11; 初始化后的数组元素如下:1 0 0 00 6 0 00 0 11 0第5章 数组这种方法对非0元素少时比较方便,不必将所有的0都写出来,只需输入少量数据也可以只对某几行元素赋初值:int a34=1,5,6;数组元素为 1 0 0 05 6 0 00

15、 0 0 0第3行不赋初值也可以对第2行不赋初值:int a34=1,9;(4) 如果对全部元素都赋初值(即提供全部初始数据),则定义数组时对第一维的长度可以不指定,但第二维的长度不能省如int a34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;第5章 数组可以写成int a4=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;系统会根据数据总个数分配存储空间,一共12个数据,每行4列,当然可确定为3行在定义时也可以只对部分元素赋初值而省略第一维的长度,但应分行赋初值如int a4=0,0,3,0,10;这样的写法,能通知编译系统: 数组共有3行数组各元素为 0 0 3 00

16、0 0 00 10 0 0C+在定义数组和表示数组元素时采用a这种两个方括号的方式,对数组初始化时十分有用,它使概念清楚,使用方便,不易出错第5章 数组5.3.4 二维数组程序举例例5.4 将一个二维数组行和列元素互换,存到另一个二维数组中例如a=123 b=14456 2536程序如下:#include using namespace std;int main( ) int a23=1,2,3,4,5,6; int b32,i,j;第5章 数组coutarray a:endl; for (i=0;i=1;i+) for (j=0;j=2;j+) coutaij ;bji=aij;couten

17、dl; coutarray b:endl; for (i=0;i=2;i+) for(j=0;j=1;j+)coutbij ; coutendl; return 0;第5章 数组运行结果如下: array a: 1 2 3 4 5 6 array b: 1 4 2 5 3 6第5章 数组例5.5 有一个34的矩阵,要求编程序求出其中值最大的那个元素的值,以及其所在的行号和列号开始时把a00的值赋给变量max,然后让下一个元素与它比较,将二者中值大者保存在max中,然后再让下一个元素与新的max比,直到最后一个元素比完为止max最后的值就是数组所有元素中的最大值程序如下: #include us

18、ing namespace std;int main( ) int i,j,row=0,colum=0,max; int a34=5,12,23,56,19,28,37,46,-12,-34,6,8; max=a00;/使max开始时取a00的值第5章 数组 for (i=0;i=2;i+)/从第0行第2行 for (j=0;jmax) /如果某元素大于maxmax=aij; /max将取该元素的值row=i; /记下该元素的行号icolum=j;/记下该元素的列号j coutmax=max,row=row,colum=columendl; return 0; 输出结果为max=56,row=

19、0,colum=3第5章 数组5.4 用数组名作函数参数常量和变量可以用作函数实参,同样数组元素也可以作函数实参,其用法与变量相同数组名也可以作实参和形参,传递的是数组的起始地址1. 用数组元素作函数实参由于实参可以是表达式,而数组元素可以是表达式的组成部分,因此数组元素当然可以作为函数的实参,与用变量作实参一样,将数组元素的值传送给形参变量第5章 数组例5.6 用函数处理例5.5算法和例5.5是一样的,今设一函数max_value,用来进行比较并返回结果可编写程序如下: #include using namespace std;int main( ) int max_value(int x,

20、int max); /函数声明int i,j,row=0,colum=0,maxint a34=5,12,23,56,19,28,37,46,-12,-34,6,8; /数组初始化max=a00;for (i=0;i=2;i+) for (j=0;j=3;j+) max=max_value(aij,max); /调用max_value函数if(max=aij)/如果函数返回的是aij的值row=i; /记下该元素行号i第5章 数组colum=j; /记下该元素列号jcoutmax=max,row=row,colum=colummax) return x;/如果xmax,函数返回值为xelse

21、return max;/如果xmax,函数返回值为max 第5章 数组2. 用数组名作函数参数可以用数组名作函数参数,此时实参与形参都用数组名(也可以用指针变量,见第6章)例5.7 用选择法对数组中10个整数按由小到大排序所谓选择法就是先将10个数中最小的数与a0对换;再将a1到a9中最小的数与a1对换每比较一轮,找出一个未经排序的数中最小的一个共比较9轮根据此思路编写程序如下:#include using namespace std;int main( )void select_sort(int array,int n); /函数声明 int a10,i; coutenter the ori

22、ginl array:endl;第5章 数组for(i=0;iai; coutendl; select_sort(a,10);/函数调用,数组名作实参 coutthe sorted array:endl; for(i=0;i10;i+) /输出10个已排好序的数coutai ; coutendl; return 0;void select_sort(int array,int n) /形参array是数组名int i,j,k,t; for(i=0;in-1;i+)k=i; for(j=i+1;jn;j+) if(arrayjarrayk) k=j; t=arrayk;arrayk=arrayi

23、;arrayi=t; 第5章 数组运行情况如下: enter the originl array:6 9 -2 56 87 11 -54 3 0 77 /输入10个数the sorted array:-54 -2 0 3 6 9 11 56 77 87关于用数组名作函数参数有两点要说明:(1) 如果函数实参是数组名,形参也应为数组名(或指针变量,关于指针见第5章),形参不能声明为普通变量(如int array;)实参数组与形参数组类型应一致(现都为int型),如不一致,结果将出错(2) 需要特别说明的是: 数组名代表数组首元素的地址,并不代表数组中的全部元素因此用数组名作函数实参时,不是把实参

24、数组的值传递给形参,而只是将实参数组首元素的地址传递给形参第5章 数组形参可以是数组名,也可以是指针变量,它们用来接收实参传来的地址如果形参是数组名,它代表的是形参数组首元素的地址在调用函数时,将实参数组首元素的地址传递给形参数组名这样,实参数组和形参数组就共占同一段内存单元见图5.6图5.6第5章 数组在用变量作函数参数时,只能将实参变量的值传给形参变量,在调用函数过程中如果改变了形参的值,对实参没有影响,即实参的值不因形参的值改变而改变而用数组名作函数实参时,改变形参数组元素的值将同时改变实参数组元素的值在程序设计中往往有意识地利用这一特点改变实参数组元素的值实际上,声明形参数组并不意味着

25、真正建立一个包含若干元素的数组,在调用函数时也不对它分配存储单元,只是用array这样的形式表示array是一维数组名,以接收实参传来的地址因此array中方括号内的数值并无实际作用,编译系统对一维数组方括号内的内容不予处理形参一维数组的声明中可以写元素个数,也可以不写第5章 数组函数首部的下面几种写法都合法,作用相同void select_sort(int array10,int n) /指定元素个数与实参数组相同void select_sort(int array,int n)/不指定元素个数void select_sort(int array5,int n) /指定元素个数与实参数组不同

26、在学习第6章时可以进一步知道,C+实际上只把形参数组名作为一个指针变量来处理,用来接收从实参传过来的地址前面提到的一些现象都是由此而产生的第5章 数组3. 用多维数组名作函数参数如果用二维数组名作为实参和形参,在对形参数组声明时,必须指定第二维(即列)的大小,且应与实参的第二维的大小相同第一维的大小可以指定,也可以不指定如int array310; /形参数组的两个维都指定或 int array10;/第一维大小省略二者都合法而且等价但是不能把第二维的大小省略下面的形参数组写法不合法:int array; /不能确定数组的每一行有多少列元素int array3;/不指定列数就无法确定数组的结构

27、在第二维大小相同的前提下,形参数组的第一维可以与实参数组不同例如,实参数组定义为int score510; 第5章 数组而形参数组可以声明为int array310; /列数与实参数组相同,行数不同int array810;这时形参二维数组与实参二维数组都是由相同类型和大小的一维数组组成的,实参数组名score代表其首元素(即第一行)的起始地址,系统不检查第一维的大小如果是三维或更多维的数组,处理方法是类似的第5章 数组例5.8 有一个34的矩阵,求矩阵中所有元素中的最大值要求用函数处理解此题的算法已在例5.5中介绍程序如下:#include using namespace std;int m

28、ain( )int max_value(int array4); int a34=11,32,45,67,22,44,66,88,15,72,43,37; coutmax value is max_value(a)endl; return 0;int max_value(int array4)int i,j,max;第5章 数组max=array00; for( i=0;i3;i+) for(j=0;jmax) max=arrayij; return max;运行结果如下:max value is 88读者可以将max_value函数的首部改为以下几种情况,观察编译情况:int max_val

29、ue(int array) int max_value(int array3)int max_value(int array34)int max_value(int array1010)int max_value(int array12)第5章 数组5.5 字符数组用来存放字符数据的数组是字符数组,字符数组中的一个元素存放一个字符字符数组具有数组的共同属性由于字符串应用广泛,C和C+专门为它提供了许多方便的用法和函数第5章 数组5.5.1 字符数组的定义和初始化定义字符数组的方法与前面介绍的类似例如char c10;c0=I;c1= ;c2=a;c3=m;c4= ;c5=h;c6=a;c7=p

30、;c8=p; c9=y;上面定义了c为字符数组,包含10个元素在赋值以后数组的状态如图5.7所示图5.7第5章 数组对字符数组进行初始化,最容易理解的方式是逐个字符赋给数组中各元素如char c10=I, ,a,m, ,h,a,p,p,y;把10个字符分别赋给c0c9这10个元素如果花括号中提供的初值个数大于数组长度,则按语法错误处理如果初值个数小于数组长度,则只将这些字符赋给数组中前面那些元素,其余的元素自动定为空字符如果提供的初值个数与预定的数组长度相同,在定义时可以省略数组长度,系统会自动根据初值个数确定数组长度如char c=I, ,a,m, ,h,a,p,p,y;也可以定义和初始化一

31、个二维字符数组,如char diamond55= , ,*, , *, ,*,*, , , ,*, ,*, ,*, , ,*;第5章 数组5.5.2 字符数组的赋值与引用只能对字符数组的元素赋值,而不能用赋值语句对整个数组赋值如char c5;c=C,h,i,n,a; /错误,不能对整个数组一次赋值c0=C; c1=h;c2=i;c3=n;c4=a; /对数组元素赋值,正确如果已定义了a和b是具有相同类型和长度的数组,且b数组已被初始化,请分析: a=b; /错误,不能对整个数组整体赋值a0=b0; /正确,引用数组元素 第5章 数组例5.9 设计和输出一个钻石图形 #include usin

32、g namespace std;void main( )char diamond5= , ,*, ,*, ,*,*, , , ,*, ,*, ,*, , ,*; int i,j; for (i=0;i5;i+) for (j=0;j5;j+)coutdiamondij; /逐个引用数组元素,每次输出一个字符coutendl;第5章 数组运行结果为 * * * * * * *第5章 数组5.5.3 字符串和字符串结束标志用一个字符数组可以存放一个字符串中的字符如char str12=I, ,a,m, ,h,a,p,p,y;用一维字符数组str来存放一个字符串I am happy中的字符字符串的实

33、际长度(10)与数组长度(12)不相等,在存放上面10个字符之外,系统对字符数组最后两元素自动填补空字符0为了测定字符串的实际长度,C+规定了一个“字符串结束标志”,以字符0代表在上面的数组中,第11个字符为0,就表明字符串的有效字符为其前面的10个字符也就是说,遇到字符0就表示字符串到此结束,由它前面的字符组成字符串第5章 数组对一个字符串常量,系统会自动在所有字符的后面加一个0作为结束符例如字符串I am happy共有10个字符,但在内存中它共占11个字节,最后一个字节0是由系统自动加上的在程序中往往依靠检测0的位置来判定字符串是否结束,而不是根据数组的长度来决定字符串长度当然,在定义字

34、符数组时应估计实际字符串长度,保证数组长度始终大于字符串实际长度如果在一个字符数组中先后存放多个不同长度的字符串,则应使数组长度大于最长的字符串的长度说明: 0只是一个供辨别的标志如果用以下语句输出一个字符串:coutstr;/用字符数组名输入字符串coutstr; /用字符数组名输出字符串在运行时输入一个字符串,如China在内存中,数组str的状态如图5.9所示,在5个字符的后面自动加了一个结束符0第5章 数组图5.9输出时,逐个输出字符直到遇结束符0,就停止输出输出结果为China如前所述,字符数组名str代表字符数组第一个元素的地址,执行“coutstr;”的过程是从str所指向的数组

35、第一个元素开始逐个输出字符,直到遇到0为止请注意:(1) 输出的字符不包括结束符0第5章 数组(2) 输出字符串时,cout流中用字符数组名,而不是数组元素名 (3) 如果数组长度大于字符串实际长度,也只输出到遇0结束(4) 如果一个字符数组中包含一个以上0,则遇第一个0时输出就结束(5) 用cin从键盘向计算机输入一个字符串时,从键盘输入的字符串应短于已定义的字符数组的长度,否则会出现问题C+提供了cin流中的getline函数,用于读入一行字符(或一行字符中前若干个字符),使用安全又方便,请参阅第13章13.3.2节第5章 数组5.5.5 字符串处理函数由于字符串使用广泛,C和C+提供了一

36、些字符串函数,使得用户能很方便地对字符串进行处理几乎所有版本的C+都提供下面这些函数,它们是放在函数库中的,在string和string.h头文件中定义如果程序中使用这些字符串函数,应该用#include命令把string.h或string头文件包含到本文件中下面介绍几种常用的函数第5章 数组1. 字符串连接函数 strcat其函数原型为strcat(char,const char);strcat是string catenate(字符串连接)的缩写该函数有两个字符数组的参数,函数的作用是:将第二个字符数组中的字符串连接到前面字符数组的字符串的后面第二个字符数组被指定为const,以保证该数组中的内容不会在函数调用期间修改连接后的字符串放在第一个字符数组中,函数调用后得到的函数值,就是第一个字符数组的地址例如char str130=Peoples Republic of ;char str2=China;coutstrcat(str1,str2);/调用strcat函数