C++中的数组_牛客博客

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1.Cpp中的数组

C++支持数组数据结构，它可以存储一个固定大小的相同类型的元素的顺序集合。数组是用来存储一系列数据，但它往往被认为是一系列相同类型的变量。数组的声明并不是声明一个个单独的变量，如a0,a1,a2,a3,a4...,a99,而是声明一个数组变量，比如as,然后使用as[0],as[1],as[2],...,as[99]来代表一个个单独的变量，数组的特定元素可以通过索引来访问。所数组都是由连续的内存位置组成，最低的地址对应第一个元素，最高的地址对应最后一个元素。

2.声明数组

在C++在声明一个数组，需要指定元素的类型和元素的数量，如下所示：
```
数据类型 数组名[元素数量];
```
上面声明的格式是一维数组的声明，其中元素个数必须是一个大于0的整型常量，数据类型可以是任意有效的C++数据类型。如声明一个类型为double的包含10个元素的数组balance，声明语句是: double balance[10];

3.初始化数组

在C++中，可以逐个初始化数组，也可以使用一个初始化语句，如下所示：
```
double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
```
大括号{ }之间的值的数目不能大于在数组声明时在方括号[ ]中指定的元素数目。
如果省略掉了数组的大小，数组的大小则为初始化时元素的个数。因此，如果是下面的格式，将创建一个数组，它与前一个实例中所创建的数组是完全相同的
```
double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 7.0, 50.0};
```
为数组中某个元素赋值的实例,下面的语句把数组中第五个元素的值赋为666.6。所有的数组都是以0作为它们第一个元素的索引，也被称为基索引，数组的最后一个索引是数组的总大小减去1。
```
balance[4] = 666.6;
```

4.访问数组元素

数组元素可以通过数组名称加索引进行访问。元素的索引是放在方括号内，跟在数组名称的后边。例如：
```
double salary = balance[3];
```

声明数组、初始化数组、访问数组元素实例如下：

#include "iostream"
    #include "iomanip"

    using namespace std;
    using std::setw;   //  setw() 函数来格式化输出

    int main(){
        int a[10];   // 声明一个包含10个元素的整型数组
        // 初始化数组
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            a[i] = i + 100;
        cout << "元素索引" << setw(13) << "元素值" << endl;
        // 输出数组中的每个元素
        for (int j = 0; j < 10; j++)
            cout << setw(7) << j << setw(13) << a[j] << endl;
        return 0;
    }

5.与数组有关的概念

与数组有关的概念.png

5.1 ***数组
C++支持***数组。***数组声明的一般形式如下：
```
数据类型名 数组名[size1][size2]...[sizeN];
```
例如，下面的声明创建了一个三维整型数组：
```
int tridim[5][10][4];
```
二维数组
- ***数组最简单的形式是二维数组。一个二维数组，在本质上，是一个一维数组的列表。声明一个x行y列的二维整型数组，形式如下：
```
数据类型 数组名[x][y];
```
- 一个二维数组可以被认为是一个带有x行和y列的表格。下面是一个二维数组，包含3行和4列：
  
  二维数组.png
- 因此，数组中的每个元素是使用形式为a[i][j]的元素名称来标识的，其中a是数组名称，i和j 是唯一标识a中每个元素的下标。
- 初始化二维数组
  - ***数组可以通过在括号内为每行指定值来进行初始化,下面是一个带有3行4列的数组。
```
int a[3][4] = {
        {0, 1, 2, 3},   /*  初始化索引号为 0 的行 */
        {4, 5, 6, 7},   /*  初始化索引号为 1 的行 */
        {8, 9, 10, 11}, /*  初始化索引号为 2 的行 */
    };
```
  - 内部嵌套的括号是可选的,下面的初始化与上面是等同的:
```
int a[3][4] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
```
- 访问二维数组元素
  - 二维数组中的元素是通过使用下标（即数组的行索引和列索引）来访问的。例如：
```
int val = a[2][3];
```
  - 二维数组如下：
```
// 1.二维数组
    int aa[5][2] = {{0, 0}, {1, 2}, {2, 4}, {5, 7}, {9, 10}};
    for (int i = 0; i < 5; i++){
        for (int j = 0; j < 2; j++){
            cout << "aa[" << i << "][" << j << "] = " << aa[i][j] << endl;
        }
    }
```
5.2 指向数组的指针----数组指针
数组名是一个指向数组中第一元素的常量指针(int const *p;),因此,double a[40];a是一个指向&a[0]的指针，即数组a的第一个元素的地址。因此，下面的程序片段p赋值给a的第一个元素的地址：
```
double *p;
    double a[10];
    p = a;
```

使用数组名作为常量指针是合法的，因此*(a+4)是一种访问a[4]数据的合法方式。一旦把第一个元素的地址存储在p中，就可以使用*p,*(p+1),*(p+2)等来访问数组的元素。

// 2.指向数组的指针：数组指针
    double b[5] = {12.4, 3.1, 5.6, 0.8, 5.4};
    double *p;  // 一个指向double型的指针,可以存储一个double类型变量的地址
    p = b;
    cout << "使用指针的数组值 " << endl;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
        cout << "*(p + " << i << ") = " << *(p + i) << endl;
    cout << "使用b作为地址的数组值 " << endl;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
        cout << "*(b + " << i << ") = " << *(b + i) << endl;

C++中，将char*或char[]传给cout进行输出，结果会是整个字符串，如果想要获得字符串的地址(第一个字符的地址)，可以使用方法：强制转化为其他指针(非char),可以是void*, float*,int*,double*等。使用&s[0]不能输出s[0]的地址,因为&s[0]将返回char*,对于char*,cout会将其作为字符串来处理，向下查找字符并输出直到字符结束*。

// C++中，将char*或char[]传递给cout进行输出，结果会是整个字符串。如果想要获得字符串的地址，强制转化为其他指针（非char*）
    char var[MAX] = {'a', 'b', 'c'};
    char *ptr;
    // 指针中的数组地址
    ptr = var;
    for (int i = 0; i < 3; i++){
        cout << "var[" << i << "]的地址是 = " << (int *)ptr << endl;
        cout << "var[" << i << "] = " << *ptr << endl;
        ptr++;  // 移动到下一个位置
    }

5.3 C++中传递数组给函数
C++中可以通过指定不带索引的数组名来传递一个指向数组的指针
C++传数组给一个函数，数组类型自动转换为指针类型，因此传的实际是地址
如果想在函数中传递一个一维数组作为参数，必须用下面三种方式来声明函数形式参数，这三种声明方式的结果是一样的，因为每种方式都会告诉编译器将要接收一个整型指针。同样的，也可以传递一个***数组作为形式参数。
- 方式1(形式参数是一个指针))
```
void func1(int *param){
        ...
    }
```
- 方式2(形式参数是一个已定义大小的数组))
```
void func1(int params[10]){
        ...
    }
```
- 方式3(形式参数是一个未定义大小的数组)
```
void func1(int params[]){
        ...
    }
```

实例如下:

// 3.C++中把数组传递给函数(方法1)
    int bb[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
    double avg, avg1;
    // 传递一个指向数组的指针作为参数
    avg = getAverage(bb, 5);
    cout << "平均值: " << avg << endl;
    /*-----------------------方法2-----------------------*/
    int bbb[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
    int *ptr1 = bbb;
    // 分别计算数组元素个数，以及整型指针的字节数
    size_t bbb_size = sizeof(bbb) / sizeof(int);
    size_t ptr1_size = sizeof(ptr1);
    cout << "bbb size = " << bbb_size << endl;
    cout << "ptr1 size = " << ptr1_size << endl;
    avg1 = getAverage1(bbb, 5);
    cout << "平均值: " << avg1 << endl;

    // 方法1(下面的例子中把数组作为参数，同时还传递了另一个参数)
    double getAverage(int arr[], int size){
        int i, sum = 0;
        double avg;
        cout << "sizeof(arr) = " << sizeof(arr) << endl;
        for (i = 0; i < size; i++)
            sum += arr[i];
        avg = double(sum) / size;
        return avg;
    }

    // 方法2
    double getAverage1(int *arr, int size){
        int i, sum = 0;
        double avg;
        cout << "sizeof(arr) = " << sizeof(arr) << endl;
        for (i = 0; i < size; i++)
            sum += arr[i];
        avg = double(sum) / size;
        return avg;
    }

5.4 从函数返回数组
C++不允许返回一个完整的数组作为函数的参数。但是，可以通过指定不带索引的数组名来返回一个指向数组的指针。C++不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为static变量。如果想要从函数返回一个一维数组，必须声明一个返回指针的函数(指针函数)，如下：
```
int * func(){
        ...
    }
```

实例如下:

// 要生成和返回随机数的函数
    int * getRandom(){
        static int r[10];  // C++不支持在函数外返回局部变量的地址，除非定义局部变量为static变量
        // 设置随机数种子
        srand((unsigned)time(NULL));
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            r[i] = rand();
            cout << "r[" << i << "] = " << r[i] << endl;
        }
        return r;
    }
    // 4.从函数返回数组----指针函数
        int *p1; 
        p1 = getRandom();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            cout << "*( p1 + " << i << ") = " << *(p1 + i) << endl;

6.数组中的细节知识

直接初始化字符数组char是特殊的，这种初始化需要一个null作为结尾的。如下：

char a1[] = {'p', 'y', 't', 'h', 'o', 'n'};  // 初始化，没有 null
    char a2[] = {'p', 'y', 't', 'h', 'o', 'n', '\0'};   // 初始化，明确有 null
    char a3[] = "python";  // null 终止符自动添加
    const char a4[6] = "python";  // 报错，没有 null 的位置

数组的大小是固定的，不能额外增加元素，当想定义不固定大小的字符时，使用vector！

vector<int> vec;  // 创建向量用于存储整型数据
    int m;
    // 显示vec初始大小
    cout << "vector size = " << vec.size() << endl;
    // 向向量vec追加5个整数值
    for(int m = 0; m < 5; m++)
        vec.push_back(m);
    // 显示追加后vec的大小
    cout << "追加后的vector size = " << vec.size() << endl;

在C++中，setw(int n)用来控制输出间隔，(n-1个空格),setw()默认填充的内容是空格，可以使用setfill()配合使用设置其他字符填充。

cout << setfill('*') << setw(5) << 'a' << endl;

静态与动态数组

静态 int array[100];  定义了数组 array，并未对数组进行初始化
        int array[100] = {1, 2};  定义并初始化了数组 array

    动态 int * array = new int[100];  分配了长度为 100 的数组 array
        delete [] array;

    动态 int * array = new int[100]{1, 2};  为长度为100的数组array初始化前两个元素
        delete [] array;

数组初始化时可以用聚合方法，但是赋值时候不可以用聚合方法。举例如下：

int array[] = {5,10,20,40};   // 合法

    int array[];
    int main()
    {
    array[] = {5,10,20,40}; // 不合法
    return 0;
    }

数组在使用时可以是一个含有变量的表达式，但是，在数组声明时必须用常量表达式。例如：

// 合法
    const int a=19;
    long b[a];

    // 合法
    const int a=19;
    long b[a+5];

    // 不合法
    int a=19;
    long b[a+5];

声明一个任意长度的数组，可以用显式的类型转换，例如：
```
int a=19;
    int b[(const int)a];
```

也可以定义一个常量来声明,例如:

int a=19;
    const int a1=a;
    int b[a1];

Vector(向量): C++中的一种数据结构，确切的说是一个类。它相当于一个动态的数组，当程序员无法知道自己需要的数组的规模多大时，用其来解决问题可以达到最大节约空间的目的。
- 用法：
  - 1.文件包含:
    - 首先在程序开头处加上 #include<vector> 以包含所需要的类文件vector;还有一定要加上 using namespace std;
  - 2.变量声明:
    - 2.1例: 声明一个 int 向量以替代一维的数组: vector <int> a; (等于声明了一个 int 数组 a[]，大小没有指定，可以动态的向里面添加删除)。
    - 2.2例: 用vector代替二维数组.其实只要声明一个一维数组向量即可，而一个数组的名字其实代表的是它的首地址,所以只要声明一个地址的向量即可，即: vector <int *> a。同理想用向量代替三维数组也是一样，vector <int**>a;
  - 3.具体的用法以及函数调用:
    - 3.1 得到向量中的元素和数组一样，例如:
```
vector <int *> a
    int b = 5;
    a.push_back(b);//该函数下面有详解
    cout << a[0];       //输出结果为5
```
    - 使用数组给向量赋值：
```
vector<int> v( a, a+sizeof(a)/sizeof(a[0]) );
```
    - 或者:
```
int a[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    typedef vector<int> vec_int;
    vec_int vecArray(a,a+9);
```