C++面向对象程序设计谭浩强第5章数组.docx

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C++面向对象程序设计谭浩强第5章数组

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

*5.6C++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s[1],s[2],s[3]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

inta[10];

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,如下面的写法是合法的:

inta[10];

inta[2*5];

inta[n*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“inta[10];”中,10表示a数组有10个元素,下标从0开始,这10个元素是:

a[0],a[1],a[2],a[3],a[4],a[5],a[6],a[7],a[8],a[9]｡注意最后一个元素是a[9]而不是a[10]｡

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:

intn;

cin>>n;//输入a数组的长度

inta[n];//企图根据n的值决定数组的长度

如果把第1,2行改为下面一行就合法了:

constintn=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

a[0]=a[5]+a[7]-a[2*3]

第5章数组

例5.1数组元素的引用｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{inti,a[10];

for（i=0;i<=9;i++）

a[i]=i;

for（i=9;i>=0;i--）

cout<

cout<

return0;

}

运行结果如下:

9876543210

程序使a[0]~a[9]的值为0~9,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

inta[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

（2）可以只给一部分元素赋值｡例如

inta[10]={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

inta[10]={1,1,1,1,1,1,1,1,1,1};

不能写成inta[10]={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

inta[5]={1,2,3,4,5};

可以写成inta[]={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Fibonacci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f[i]=f[i-2]+f[i-1]求出各数｡

程序如下:

#include

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{inti;

intf[20]={1,1};//f[0]=1,f[1]=1

for（i=2;i<20;i++）

第5章数组

f[i]=f[i-2]+f[i-1];//在i的值为2时,f[2]=f[0]+f[1],依此类推

for（i=0;i<20;i++）//此循环的作用是输出20个数

{if（i%5==0）cout<

cout<

}

cout<

return0;

}

运行结果如下:

（空一行）

11235

813213455

89144233377610

9871597258441816765

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,a[0]不用,只用a[1]~a[10],以符合人们的习惯｡从前面的叙述可知,应该进行9趟比较和交换｡

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{

inta[11];

inti,j,t;

cout<<″input10numbers:

″<

for（i=1;i<11;i++）//输入a[1]~a[10]

第5章数组

cin>>a[i];

cout<

for（j=1;j<=9;j++）//共进行9趟比较

for（i=1;i<=10-j;i++）//在每趟中要进行（10-j）次两两比较

if（a[i]>a[i+1]）//如果前面的数大于后面的数

{t=a[i];a[i]=a[i+1];a[i+1]=t;}//交换两个数的位置,使小数上浮

cout<<″thesortednumbers:

″<

for（i=1;i<11;i++）//输出10个数

cout<

cout<

return0;

}

运行情况如下:

input10numbers:

35911336-9-76100123↙

thesortednumbers:

-76-935691133100123

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s[3][4]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

类型标识符数组名[常量表达式][常量表达式]

例如

floata[3][4],b[5][10];

定义a为3×4（3行4列）的单精度数组,b为5×10（5行10列）的单精度数组｡注意不能写成“floata[3,4],b[5,10];”｡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:

a[0],a[1],a[2],每个元素又是一个包含4个元素的一维数组,见图5.4｡a[0],a[1],a[2]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

floata[0][4],a[1][4],a[2][4]

此处把a[0],a[1],a[2]作一维数组名｡C++的这种处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a[3][4]数组存放的顺序｡

图5.5

C++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

floata[2][3][4];

定义float型三维数组a,它有2×3×4=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

a[0][0][0]→a[0][0][1]→a[0][0][2]→a[0][0][3]→a[0][1][0]→a[0][1][1]→a[0][1][2]→a[0][1][3]→a[0][2][0]→a[0][2][1]→a[0][2][2]→a[0][2][3]→a[1][0][0]→a[1][0][1]→a[1][0][2]→a[1][0][3]→a[1][1][0]→a[1][1][1]→a[1][1][2]→a[1][1][3]→a[1][2][0]→a[1][2][1]→a[1][2][2]→a[1][2][3]

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a[2][3]｡下标可以是整型表达式,如a[2-1][2*2-1]｡不要写成a[2,3],a[2-1,2*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

b[1][2]=a[2][3]/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

inta[3][4];//定义3行4列的数组

┆

a[3][4]=15;//引用a[3][4]元素

定义a为3×4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a[2][3],a[3][4]就超过了数组的范围｡

请严格区分在定义数组时用的a[3][4]和引用元素时的a[3][4]的区别｡前者a[3][4]用来定义数组的维数和各维的大小,后者a[3][4]中的3和4是下标值,a[3][4]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

inta[3][4]={{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

inta[3][4]={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

inta[3][4]={{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

1000

5000

9000

也可以对各行中的某一元素赋初值:

inta[3][4]={{1},{0,6},{0,0,11}};

初始化后的数组元素如下:

1000

0600

00110

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:

inta[3][4]={{1},{5,6}};

数组元素为

1000

5600

0000

第3行不赋初值｡也可以对第2行不赋初值:

inta[3][4]={{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

inta[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};

第5章数组

可以写成

inta[][4]={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

inta[][4]={{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

0030

0000

01000

C++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=123b=14

45625

36

程序如下:

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{

inta[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};

intb[3][2],i,j;

第5章数组

cout<<″arraya:

″<

for（i=0;i<=1;i++）

{

for（j=0;j<=2;j++）

{cout<

b[j][i]=a[i][j];

}

cout<

}

cout<<″arrayb:

″<

for（i=0;i<=2;i++）

{

for（j=0;j<=1;j++）

cout<

cout<

}

return0;

}

第5章数组

运行结果如下:

arraya:

123

456

arrayb:

14

25

36

第5章数组

例5.5有一个3×4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a[0][0]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

usingnamespacestd;

intmain（）

{inti,j,row=0,colum=0,max;

inta[3][4]={{5,12,23,56},{19,28,37,46},{-12,-34,6,8}};

max=a[0][0];//使max开始时取a[0][0]的值

第5章数组

for（i=0;i<=2;i++）//从第0行~第2行

for（j=0;j<=3;j++）//从第0列~第3列

if（a[i][j]>max）//如果某元素大于max

{max=a[i][j];//max将取该元素的值

row=i;//记下该元素的行号i

colum=j;//记下该元素的列号j

}

cout<<″max=″<

return0;

}

输出结果为

max=56,row=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

usingnamespacestd;

intmain（）

{intmax_value（intx,intmax）;//函数声明

inti,j,row=0,colum=0,max

inta[3][4]={{5,12,23,56},{19,28,37,46},{-12,-34,6,8}};//数组初始化

max=a[0][0];

for（i=0;i<=2;i++）

for（j=0;j<=3;j++）

{max=max_value（a[i][j],max）;//调用max_value函数

if（max==a[i][j]）//如果函数返回的是a[i][j]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j

}

}

cout<<″max=″<

}

intmax_value（intx,intmax）//定义max_value函数

{if（x>max）returnx;//如果x>max,函数返回值为x

elsereturnmax;//如果x≤max,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a[0]对换;再将a[1]到a[9]中最小的数与a[1]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

usingnamespacestd;

intmain（）

{voidselect_sort（intarray[],intn）;//函数声明

inta[10],i;

cout<<″entertheoriginlarray:

″<

第5章数组

for（i=0;i<10;i++）//输入10个数

cin>>a[i];

cout<

select_sort（a,10）;//函数调用,数组名作实参

cout<<″thesortedarray:

″<

for（i=0;i<10;i++）//输出10个已排好序的数

cout<

cout<

return0;

}

voidselect_sort（intarray[],intn）//形参array是数组名

{inti,j,k,t;

for（i=0;i

{k=i;

for（j=i+1;j

if（array[j]

t=array[k];array[k]=array[i];array[i]=t;

}

}

第5章数组

运行情况如下:

entertheoriginlarray:

69-2568711-543077↙//输入10个数

thesortedarray:

-54-2036911567787

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intarray;）｡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｡

voidselect_sort（intarray[10],intn）//指定元素个数与实参数组相同

voidselect_sort（intarray[],intn）//不指定元素个数

voidselect_sort（intarray[5],intn）//指定元素个数与实参数组不同

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

intarray[3][10];//形参数组的两个维都指定

或intarray[][10];//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:

intarray[][];//不能确定数组的每一行有多少列元素

intarray[3][];//不指定列数就无法确定数组的结构

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