C++大学基础教程 第5章 数组 北京科技大学 信息基础科学系

第5章 数组 5.1 数组基本概念 5.2 数组元素的下标 5.3 数组初始化 5.4 数组的大小和数组越界 5.5 字符数组 5.6 向函数传递数组 5.7 多维数组

5.1 数组基本概念 数组是具有一定顺序关系的若干相同类型变量的集合。 组成数组的变量称为该数组元素。 5.1 数组基本概念 数组是具有一定顺序关系的若干相同类型变量的集合。 组成数组的变量称为该数组元素。 数组元素都有相同的变量名（数组名），但是有不同的下标。 数组属于构造类型。

一维数组的定义与引用 scoresCPlus[179] scoresCPlus[0] 一维数组的定义 类型说明符 数组名[ 常量表达式 ]； 类型说明符 数组名[ 常量表达式 ]； 例如： int a[10]; 1）a为整型数组名； 2）a数组有10个元素，每个元素都是整数数据：a[0]...a[9] 数组名的构成方法与一般变量名相同，必须是合法的标识符。 上C++课程的学生成绩(180个学生) float scoresCPlus[180]; scoresCPlus[179] scoresCPlus[0]

一维数组的存储顺序 Eg.int a[10]; 具有10个元素的数组 a，在内存中的存放次序如下： a 数组元素在内存中顺序存放，它们的地址是连续的。 Eg.int a[10]; 具有10个元素的数组 a，在内存中的存放次序如下： a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a 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。

一维数组的定义与引用 引用 数组必须先定义，后使用。 只能逐个引用数组元素，而不能一次引用整个数组 数组元素的引用是通过下标变量实现的。 元素的引用形式为： 数组名[下标表达式] 例如1：int a[10]; a[0]=a[5]+a[7]-a[2*3]; 2：int salaries [6]; int a=5; salaries[a]=900;

注意 在使用数组元素时需要注意： ►数组元素的下标表达式其结果必须为自然数（≥0）。 ►数组元素的下标值从0开始，不得超过声明时所定义的上界。

数组元素的下标 数组元素的下标是数组元素到数组开始地址的偏移量。 第1个元素的下标为0，其地址是数组的首地址，第2个元素的下标为1，偏移量距离首地址是1个数组元素大小，依次类推。 因此，数组元素是一系列大小相同的连续项，每项到公共基点（数组起始地址）的偏移量是固定的。 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a

错误的数组定义语句 void VoidArray[10]; //void不可以做数组类型 int a=9; float floatArray[a]; //数组的长度不可以是变量 char charArray[1.5+1.5]; //3.0不是整数

例5.1 定义一个10个整数的数组 解：以ARRAY命名的数组，用100至109对数组元素赋值，并对其求和。需要在一个循环中使用数组。这是使用数组最经常的方式。 void main() { int ARRAY [10]; int sum=0; for (int i=0;i<10;i++) { ARRAY[i]=100+i; sum+= ARRAY[i]; }

注意 不能直接把一个数组赋给另一个数组。假设要将数组total_sales的值拷贝到数组saved_sales中，使用下面的赋值方法就是错误的： saved_sales =total_sales; //error 应使用一个循环语句将total_sales中的元素的值逐个赋给数组saved_sales中的每个元素。如下面的代码所示： for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) saved_sales[i] =total_sales[i];

一维数组的初始化 可以使数组得到初值： 在声明数组时对数组元素赋以初值。 例如：int a[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; 可以只给一部分元素赋初值。其他元素自动赋值为0 例如：int a[10]={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。长度为初值的个数。 例如：int a[ ]={1,2,3,4,5} 等价于 int a[5]={1,2,3,4,5}

大括号的使用 × 通过使用大括号，可初始化任何一种类型的数组。 例如，要记录前三年的销售总额，则可以如下定义并初始化一个数组： double sales[]= {4323.43，122355.32，343324.96} 注意：上面这种使用大括号来初始化数组的方法只能在定义数组时使用。在数组定义之后，就不能用这种方法了，而只能逐个元素地赋值。 double sales[3]; sales= {4323.43，122355.32，343324.96}； ×

全局数组初始化 C++自动将全局数组变量中的所有元素初始化为0或null。 程序中应尽量限制全局数组变量的使用。如果要用，也最好在程序中用语句将其显式初始化为0，以明确表示编程者的意图。

错误例子 例如下面的代码对数组进行初始化是错误的： int array1[5]={0,1,2,3,4,5}; //error初始化值个数多于数组元素个数 int array2[5]＝{, , 1, 2, 3 }； //error不能加入“,”来跳过不赋值的元素。 int array2[5]={0,,2,3,4}; int array3[5]={ }; //error语法格式错误

例5.2初始化全局和局部数组 cout <<"\nglobal static:"; for(n=0; n<5; n++) #include <iostream> using namespace std; int array1[5]={1,2,3}; static int array2[5]={1}; void main() { int arr1[5]={2}; static int arr2[5]={1,2}; int n; cout <<"global:"; for(n=0; n<5; n++) cout <<" " <<array1[n]; 运行结果为： global: 1 2 3 0 0 //全局数组初始化的结果 global static: 1 0 0 0 0 //全局静态数组初始化的结果 local: 2 0 0 0 0 //局部数组初始化的结果 local static: 1 2 0 0 0 ////局部静态数组初始化的结果 cout <<"\nglobal static:"; for(n=0; n<5; n++) cout <<" " <<array2[n]; cout <<"\nlocal:\n"; cout <<" " <<arr1[n]; cout <<"\nlocal static:"; cout <<" " <<arr2[n]; cout <<endl;}

例5.3 将5个温度值赋给数组 #include "stdafx.h" #include<iostream.h> void main() { float temp[5]; temp[0]=31.3; temp[1]=28.7; temp[2]=32.2; temp[3]=34.5; temp[4]=19.7; cout<<"Daily temperature for 5 days\n"; for (int i=0;i< 5 ;i++) cout<<temp[i]<<"\n"; }

数组的大小和数组越界 定义数组时，编译器必须知道数组的大小。 如果数组定义时省略了大小，由初始化的值的个数来决定数组大小。 在程序中怎么知道数组的大小呢？ sizeof操作解决了该问题。

sizeof sizeof()能够返回传递给它的数据类型所占用内存的字节数。 因此，数组的大小可用用以下公式来计算： 数组大小 = sizeof(数组名) / sizeof(数组类型)

例5.7 用sizeof确定数组的大小 #include <iostream> using namespace std; void main() { int a[ ]={1,2,4,8,16}; for(int i=0; i<(sizeof(a)/sizeof(int)); i++) cout <<a[i] <<" "; cout <<endl; } 运行结果为： 1 2 4 8 16

数组越界 数组的大小是固定的，使用数组时，要注意不能越界。 如：char sal_codes[5]={‘a’,’b’,’c’,’d’,’e’}; int exemptions[5]={1,2,3,4,5}; c++编译器对于数组越界是不报错的。 如程序中有语句：exemptions[6]=65； 不会出现编译错误，但此操作可能造成不可预料的错误。 防止数组越界操作的责任就落在编程者的身上。

问题小结 数组定义和数组元素的使用 int a[10],b[2+3]; a[i](0<=i<=9),a[3],a[3+4] 数组的初始化和数组元素的赋值 int a[10]={1,2}; int b[5]; for(int i=0;i<5;i++) b[i]=i;

一维数组的举例（选择法） 例: 5个整数排列顺序，从小到大排列输出。 1)定义存放5个数的变量 int a[5]; for (i=1;i<5;i++) if(a[0]>a[i]) swap(a[0],a[i]); 3)再从4个数中找到最小，放到a[1]中。 for (i=2;i<5;i++) if(a[1]>a[i]) swap(a[1],a[i]);

一维数组的举例 例: 5个整数排列顺序，从小到大排列输出。 算法的实现使用二重循环： for (j=0;j<4;j++) for (i = j+1;i<5;i++) if(a[j]>a[i]) swap(a[i],a[j]);

5.5 字符数组 字符串常量:是用一对双引号括起来的字符序列，每个字符占一个字节，并在末尾添加’\0’作为结尾标记。例如："china" 没有字符串变量，用字符数组来存储和处理字符串

字符数组的定义和引用 格式： char 数组名[整型常量或整型常量表达式] ； Eg. 字符数组： char a [5]； 存储该数组占5个字节。每个元素的类型是字符型。数组下标从0开始，分别是a[0]，a[1]，a[2]，a[3]，a[4]。

对数组进行初始化赋值时，在末尾放置一个’\0’，便构成了C++字符串。 用字符数组存储和处理字符串 字符数组的初始化 对数组进行初始化赋值时，在末尾放置一个’\0’，便构成了C++字符串。 例： static char str[8]={112,114,111,103,114,97,109,0}; static char str[8]={'p','r','o','g','r','a','m','\0'}; static char str[8]="program"; static char str[ ]="program"; static char str[7] 可否? 例： static char str[7]={'p','r','o','g','r','a','m'};

例子 #include<iostream> using namespace std; void main() { char a[6]="hello"; char b[]="program"; char c[8]={'p','r','o','g','r','a','m','\0'}; char d[7]={'p','r','o','g','r','a','m'}; cout<<a<<b<<endl <<c<<d<<endl; for(int i=0;i<7;i++) cout<<d[i]; cout<<endl; }

注意 不要忘记为最后的’\ 0’分配空间。如果要初始化一个字符串“hello”，那为它定义的数组至少有6个数组元素。 例如，下面的代码给数组初始化，但会引起不可预料的错误： char array[5]=“hello”； 该代码不会引起编译错误，但由于改写了数组空间以外的内存单元，所以是危险的。

例5.9 字符数组的初始化和使用。 #include <iostream.h> void main() { char str1[8]={112,114,111,103,114,97,109,0 }; char str2[8]={'P','r','o','g','r','a','m','\0' }; char str3[8]="program"; char str4[ ]="program"; for (int i=0;i<8;i++) cout<<str1[i]; cout<<endl; cout<<str2<<endl; cout<<str3<<endl; cout<<str4<<endl; }

字符串的输入/输出 方法 注意 逐个字符输入输出 将整个字符串一次输入或输出 例：char c[ ]="China"; cout<<c; 注意 输出字符不包括 '\0' 输出字符串时，输出项是字符数组名，输出时遇到'\0'结束。 输入多个字符串时，以空格分隔；输入单个字符串时其中不能有空格。

例如： 程序中有下列语句： static char str1[5],str2[5],str3[5]; cin>>str1>>str2>>str3; 运行时输入数据： How are you? 内存中变量状态如下： str1: H o w \0 str2: a r e \0 str3: y o u ? \0

若改为： static char str[13]; cin>>str; 运行时输入数据： How are you? 内存中变量 str 内容如下： str: H o w \0

整行输入字符串 cin.getline(字符数组名St, 字符个数N, 结束符); 功能：一次连续读入多个字符（可以包括空格），直到读满N个，或遇到指定的结束符（缺省为'\n'）。读入的字符串存放于字符数组St中。读取但不存储结束符。 cin.get(字符数组名St, 字符个数N, 结束符); 功能：一次连续读入多个字符（可以包括空格），直到读满N个，或遇到指定的结束符（缺省为'\n'）。读入的字符串存放于字符数组St中。 既不读取也不存储结束符。

字符串处理函数 strcat（连接），strcpy（复制）， strcmp（比较），strlen（求长度）， strlwr(转换为小写）， strupr（转换为大写） 头文件<string.h>

字符串处理函数 China Chinahello 10 100 #include <iostream.h> #include <string.h> void main() { char str1[ ]="China"; char str2[100]; strcpy(str2,str1); cout << "str2:" <<str2 << endl; strcat(str2,"hello"); cout << "str2:" <<str2 << endl; cout << "strlen(str2):" << strlen(str2) << endl; cout << "sizeof(str2):" << sizeof(str2) << endl; } Chinahello 10 100

例5.10字符串的输入和输出 输入一个字符串，输出这个字符串及字符数目。 #include <iostream> using namespace std; void main() { int a=0; char chArray[30]; cin>>chArray; for(int i=0; chArray[i]!='\0'; i++) {cout <<chArray[i]; a++; } cout <<endl; cout<<"输入的字符数是："<<a<<endl;

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。

使用数组元素作为函数参数 定义 int swap( int b,int c){ } b 调用 int a[10]; …. swap(a[1],a[2]); b 传递值 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a c 传递值

使用数组名作为函数参数 定义 int sort( int b[10]){} int sort (int b[], int number){} 调用 int a[10]; …. sort(a); sort(a,10); b[0] b[1] a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a b

5.6 向函数传递数组 无论何时，将数组作为参数传给函数，实际上只是把数组的地址传给函数。 物理上，把整个数组放在活动记录中是不合理的，因为存储活动记录的空间大小是一定且有限的。 如果把传送给函数的整个数组都放在栈中(内存的大块复制)，则很快会把栈空间用光。

例5.12 数组名作为函数的形参 运行结果为； 数组元素的和等于: 29 int sum(int array[], int len) #include <iostream> using namespace std; int sum(int [ ], int); void main() { static int ia[5]={2,3,6,8,10}; int sumOfArray; sumOfArray= sum(ia, 5) ; cout <<“数组元素的和等于: ” <<sumOfArray <<endl; } 运行结果为； 数组元素的和等于: 29 int sum(int array[], int len) { int iSum=0; for(int i=0; i<len; i++) iSum+=array[i]; return iSum; } ia ia[0] ia[1] ia[2] ia[3] ia[4] 2 3 6 8 10 array

注意 sum()函数以整数数组作为第一个参数，以整数作为第二个参数。 由于传递数组名实际上传递的是地址，所以函数原型中，数组参数的书写形式无须在方括号中写明数组大小。 如果写明了数组大小，编译器将忽略之。数组形参的全方括号只是告诉函数，该参数是个数组的起始地址。

理解多维数组 一维数组是多个数值的单列表示，而多维数组则是数值的表格，甚至多表格表示，它具有多个下标值，最常用的表格是二维表格(具有两个下标)。 float scoresCPlus[180]; int scores[30][4]; int scores [100][30][4];

例子 假定要记录一个垒球队中每个队员的击球数。队中有6个队员，进行了3场比赛。表中所示为击球记录。 队员姓名 1 2 3 张大明 李方春 林志松 崔明东 刘屈武 安度璧

三维表的图示 C++提供存储多维数据的能力，尽管现实世界很少碰到三维以上的情况。

二维数组的定义及引用 二维数组的声明 存储顺序 类型说明符 数组名[常量表达式][常量表达式] 例如：float a[3][4]; a[0]——a00 a01 a02 a03 a[1]——a10 a11 a12 a13 a[2]——a20 a21 a22 a23 a 可以理解为： 存储顺序 按行存放，上例中数组a的存储顺序为： a00 a01 a02 a03 a10 a11 a12 a13 a20 a21 a22 a23 使用 例如：b[1][2]=a[2][3]/2 下标不要越界

表5.2球队数组的下标 team表具有18个元素， 定义： int team[6][3] 元素下标值如下表 [0][0] [0][1] [0][2] [1][0] [1][1] [1][2] [2][0] [2][1] [2][2] [3][0] [3][1] [3][2] [4][0] [4][1] [4][2] [5][0] [5][1] [5][2]

C++按行存储多维数组 二维数组实际上是“数组的数组”，它以行和列的形式出现，实际上还是一个一维数组，只不过数组的每个元素的类型不是整型，浮点型或字符型，而是另外一个数组。 数组元素也是连续存储的，按行存储，即最右边的下标变化最快，最左边的下标变化最慢。

二维数组看作是一维数组的一维数组 一维数组的4个元素是ara_name[0]~ ara_name[3]。每一个元素则是其对应的一维数组的首地址。

二维数组的初始化 分行给二维数组赋初值 将所有数据写在一个{}内，按顺序赋值 可以对部分元素赋初值 二维数组程序举例： P87 例6.4 分行给二维数组赋初值 例如：int a[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}}; 将所有数据写在一个{}内，按顺序赋值 例如：int a[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; 可以对部分元素赋初值 例如：int a[3][4]={{1},{0,6},{0,0,11}}; int a[3][4]={0};

5.7.5表格与for循环 嵌套循环适用于多维数组 注意到for循环的循环次数与数组的下标数目相同，外层循环代表第一个下标(行下标)；内层循环代表第二个下标(列下标)。 嵌套for循环将遍历表中的每一个元素。

例5.13嵌套for循环处理多维表 void main() {for (int row=0;row<2;row++) {for (int col=0;col<3;col++) cout<<row<<” ”<<col<<"\n"; } 将产生如下输出结果 0 0 0 1 0 2 1 0 1 1 1 2

例5.15 输出带标题的二维表格 void main() { float disk[2][4]; //存放磁盘价格表 例5.15 输出带标题的二维表格 void main() { float disk[2][4]; //存放磁盘价格表 int row,col; disk[0][0]=2.30; //第一行第一列 disk[0][1]=2.75; disk[0][2]=3.20; disk[0][3]=3.50; disk[1][0]=1.75; disk[1][1]=2.10; disk[1][2]=2.60; disk[1][3]=2.95;

cout<<"\tSingle-Side,\tDouble-Side" <<"\tSingle-Side,\tDouble-Side\n"; cout<<"\tDouble-density,\tDouble-density" <<"\tHigh-density,\tHigh-density\n"; for (row=0;row<2;row++) //打印表格 { if (row==0) cout<<"3 inch\t"; else cout<<"5 inch\t"; for (col=0;col<4;col++) cout<<"$"<<setprecision(2) <<disk[row][col]<<"\t\t"; cout<<"\n"; }

程序运行结果 输出带标题的二维表格 3 inch $2.30 $2.75 $3.20 $3.50 5 inch $1.75 $2.10 Single-Side Double-density, Double-Side Double-density Single-Side High-density Double-Side High-density 3 inch $2.30 $2.75 $3.20 $3.50 5 inch $1.75 $2.10 $2.60 $2.95

矩阵操作： 将一个二维数组行和列元素互换，存到另一个二维数组中 运行结果： array a: 1 2 3 4 5 6 array b: 1 4 2 5 3 6 main() 程序 { static int a[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}}; static int b[3][2],i,j; cout << array a:\n"; for(i=0;i<=1;i++) { for(j=0;j<=2;j++) { cout <<setw(5)<<a[i][j]; b[j][i]=a[i][j];} cout << endl; } cout <<"array b:\n"; for(i=0;i<=2;i++) { for(j=0;j<=1;j++) cout <<setw(5)<<b[i][j]; cout << endl; } 矩阵操作： 将一个二维数组行和列元素互换，存到另一个二维数组中 队员姓名 1 2 3 张大明 李方春 林志松 崔明东 刘屈武 安度璧 b = 1 4 2 5 3 6 a = 1 2 3 4 5 6

例5-4 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，并输出各行元素的和。 int Table[3][4] = {{1,2,3,4},{2,3,4,5},{3,4,5,6}};

void main(void) { int Table[3][4] = {{1,2,3,4},{2,3,4,5},{3,4,5,6}}; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 4; j++) cout << Table[i][j] << " "; cout << endl; } RowSum(Table,3);

#include <iostream.h> void RowSum(int A[ ][4], int nrow) { int sum; for (int i = 0; i < nrow; i++) { sum = 0; for(int j = 0; j < 4; j++) sum += A[i][j]; A[i][0] = sum; cout << "Sum of row " << i << " is " << sum << endl; }

运行结果： 1 2 3 4 2 3 4 5 3 4 5 6 Sum of row 0 is 10 Sum of row 1 is 14 Sum of row 2 is 18

本章小结 本章介绍了如何定义和初始化一个数组。数组的初始化可以在声明部分进行，也可以在程序体中进行。 现在我们已经学习过了如何定义，初始化及处理多维数组，尽管并非所有数据适用于表格的紧缩格式，但它确实在很多时候非常有用。使用嵌套for循环可以遍历多维数组。 通过本章的学习，我们知道，通过引入数组，处理数组元素比处理相同个数的单个变量要简单得多。