Массивы

5.1 Статические массивы в С(С++)

Часто для работы с множеством однотипных данных (целочисленными значениями, строками, датами и т.п.) оказывается удобным использовать массивы. Например, можно создать массив для хранения фамилий студентов, обучающихся в одной группе. Вместо создания переменных для каждого студента, например Студент1, Студент2 и т.д., достаточно создать один массив, где каждой фамилии из списка будет присвоен порядковый номер. Таким образом, можно дать следующее определение. Массив — структурированный тип данных, состоящий из фиксированного числа элементов одного типа.

Массив в табл. 5.1 имеет 8 элементов, каждый элемент сохраняет число вещественного типа. Элементы в массиве пронумерованы (нумерация массивов начинается с нуля). Такого рода массив, представляющий собой просто набор данных одного и того же типа, называют простым или одномерным массивом. Для доступа к данным, хранящимся в определённом элементе массива, необходимо указать имя массива и порядковый номер этого элемента, называемый индексом.

Если возникает необходимость хранения данных в виде матриц, в формате строк и столбцов, то необходимо использовать двумерные массивы. В табл. 5.2 приведён пример массива, состоящего из четырёх строк и пяти столбцов. Это двумерный массив. Строки в нём можно считать первым измерением, а столбцы вторым. Для доступа к данным, хранящимся в этом массиве, необходимо указать имя массива и два индекса, первый должен соответствовать номеру строки, а второй номеру столбца, где хранится необходимый элемент.

Если при описании массива определён его размер, то массив называют статическим. Рассмотрим работу с одномерными статическими массивами в языке С(С++). Двумерные массивы подробно описаны в следующей главе.

5.1.1 Описание статических массивов

Описать статический массив в С(С++) можно так:

тип имя_переменной [размерность];

размерность — количество элементов в массиве. Например:

int x[10]; //Описание массива из 10 целых чисел. Первый
//элемент массива имеет индекс 0, последний 9.
float a[20]; //Описание массива из 20 вещественных чисел.
//Первый элемент массива имеет индекс 0, последний 19.

Размерность массива и тип его элементов определяют объём памяти, который необходим для хранения массива. Рассмотрим ещё один пример описания массива:

const int n=15; //Определена целая положительная константа.
double B[n]; //Описан массив из 15 вещественных чисел.

При описании статического массива в качестве размерности можно использовать целое положительное число или предопределённую константу.

Элементы массива в С(С++) нумеруются с нуля. Первый элемент всегда имеет номер ноль, а номер последнего элемента на единицу меньше заданной при его описании размерности:

char C[5]; //Описан массив из 5 символов, нумерация от 0 до 4.

5.1.2 Основные операции над массивами

Доступ к каждому элементу массива осуществляется с помощью индекса — порядкового номера элемента. Для обращения к элементу массива указывают его имя, а затем в квадратных скобках индекс:

имя_массива [индекс]

Например:

const int n=15;
double C[n], S;
S=C[0]+C[n-1]; //Сумма первого и последнего элементов массива С.

Массиву, как и любой другой переменной, можно присвоить начальное значение (инициализировать). Для этого значения элементов массива нужно перечислить в фигурных скобках через запятую:

тип имя_переменной[размерность]={элемент_0, элемент_1, ...};

Например:

float a[6] = { 1.2, ( float ) 3/4, 5./6, 6.1 };
//Формируется массив из шести вещественных чисел, значения элементам присваиваются по
//порядку. Элементы, значения которых не указаны (в данном случае a[4], a[5]), обнуляются:
//a[0]=1.2, a[1]=(float)3/4, a[2]=5./6, a[3]=6.1, a[4]=0, a[5]=0,
//для элементов a[1] и a[2] выполняется преобразование типов.

Рассмотрим, как хранится массив в памяти компьютера. Предположим, была описана переменная:

double x[30];

это значит, что в памяти компьютера выделяется место для хранения 30 элементов типа double. При этом адрес выделенного участка памяти хранится в переменной x. Таким образом, к значению нулевого элемента массива можно обратится двумя способами:

1. В соответствии с синтаксисом языка С(С++) записать x[0].
2. Применить операцию *x, так как адрес начала массива хранится в переменной x (по существу x — указатель на double).

Если к значению x добавить единицу (число 1), то мы сместимся на один элемент типа double. Таким образом, x+1 — адрес элемента массива x с индексом 1. К первому элементу массива x также можно обратиться двумя способами: x[1] или *(x+1). Аналогично, к элементу с индексом 2 можно обращаться либо x[2], либо *(x+2). Таким образом, получается, что к элементу с индексом i можно обращаться x[i] или *(x+i).

При обработке массива (независимо от способа обращения x[i] или *(x+i)) программист сам должен контролировать, существует ли элемент массива x[i] (или *(x+i)) и не вышла ли программа за границы массива.

Особенностью статических массивов является определение размера при написании текста программы. При необходимости увеличить размер массива, необходимо изменить текст программы и перекомпилировать её. При динамическом выделении памяти для массивов в С(С++) можно использовать указатели и операторы (функции) выделения памяти.