Производные типы данных

Массивы

Массив – это коллекция нескольких величин одного и того же типа. Простейшим примером массива может служить набор из двенадцати целых чисел, соответствующих числу дней в каждом календарном месяце:

int days[12];  
days[0] = 31;     // январь
days[1] = 28;     // февраль
days[2] = 31;     // март
days[3] = 30;     // апрель
days[4] = 31;     // май
days[5] = 30;     // июнь
days[6] = 31;     // июль
days[7] = 31;     // август
days[8] = 30;     // сентябрь
days[9] = 31;     // октябрь
days[10] = 30;    // ноябрь
days[11] = 31;    // декабрь

В первой строчке мы объявили массив из 12 элементов типа int и дали ему имя days. Остальные строки примера – присваивания значений элементам массива. Для того, чтобы обратиться к определенному элементу массива, используют операцию индексации []. Как видно из примера, первый элемент массива имеет индекс 0, соответственно, последний – 11.

При объявлении массива его размер должен быть известен в момент компиляции, поэтому в качестве размера можно указывать только целую константу. При обращении же к элементу массива в роли значения индекса может выступать любая переменная или выражение, которое вычисляется во время выполнения программы и преобразуется к целому значению.

Предположим, мы хотим распечатать все элементы массива   days. Для этого удобно воспользоваться циклом for.

for (int i = 0; i < 12; i++) {
     cout << days[i];
}

Следует отметить, что при выполнении программы границы массива не контролируются. Если мы ошиблись и вместо 12 в приведенном выше цикле написали 13, то компилятор не выдаст ошибку. При выполнении программа попытается напечатать 13 -е число. Что при этом случится, вообще говоря, не определено. Быть может, произойдет сбой программы. Более вероятно, что будет напечатано какое-то случайное 13 -е число. Выход индексов за границы массива – довольно распространенная ошибка, которую иногда очень трудно обнаружить. В дальнейшем при изучении классов мы рассмотрим, как можно переопределить операцию [] и добавить контроль за индексами.

Отсутствие контроля индексов налагает на программиста большую ответственность. С другой стороны, индексация – настолько часто используемая операция, что наличие контроля, несомненно, повлияло бы на производительность программ.

Рассмотрим еще один пример. Предположим, что имеется массив из 100 целых чисел, и его необходимо отсортировать, т.е. расположить в порядке возрастания. Сортировка методом "пузырька" – наиболее простая и распространенная – будет выглядеть следующим образом:

int array[100];
. . .
for (int i = 0; i < 99; i++ ) {
     for (int j = i + 1; j < 100; j++) {
          if (array[j] < array[i] ) {
               int tmp = array[j];
               array[j] = array[i];
               array[i] = tmp;
          }
     }
}

В приведенных примерах у массивов имеется только один индекс. Такие одномерные массивы часто называются векторами. Имеется возможность определить массивы с несколькими индексами или размерностями. Например, объявление

int m[10][5];

представляет матрицу целых чисел размером 10 на 5. По-другому интерпретировать приведенное выше объявление можно как массив из 10 элементов, каждый из которых – вектор целых чисел длиной 5. Общее количество целых чисел в массиве   m равно 50.

Обращение к элементам многомерных массивов аналогично обращению к элементам векторов: m[1][2] обращается к третьему элементу второй строки матрицы m.

Количество размерностей в массиве может быть произвольным. Как и в случае с вектором, при объявлении многомерного массива все его размеры должны быть заданы константами.

При объявлении массива можно присвоить начальные значения его элементам ( инициализировать   массив ). Для вектора это будет выглядеть следующим образом:

int days[12] = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 };

При инициализации многомерных массивов каждая размерность должна быть заключена в фигурные скобки:

double temp[2][3] = {
     { 3.2, 3.3, 3.4 },
     { 4.1, 3.9, 3.9 } };

Интересной особенностью инициализации многомерных массивов является возможность не задавать размеры всех измерений массива, кроме самого последнего. Приведенный выше пример можно переписать так:

double temp[][3] = {
     { 3.2, 3.3, 3.4 },
     { 4.1, 3.9, 3.9 } };
// Вычислить размер пропущенной размерности
const int size_first = sizeof (temp) / sizeof 
                       (double[3]);