Масиви та покажчики в мові програмування Сі

Лабораторна робота

"Масиви і покажчики в мові програмування Сі + +"

1. Теоретичні відомості

Мета роботи: ознайомитися з основними принципами роботи з одновимірними і двомірними масивами. Освоїти роботу з вказівниками та операціями над покажчиками.

Масиви

Масив складається з кількох елементів одного і того ж типу. Можна вибирати будь-який елемент масиву. Для цього необхідно задати індекс, який вказує відносну позицію елемента. число елементів масиву задається при його оголошенні і надалі не змінюється. Якщо масив оголошений, до будь-якого його елементу можна звернутися наступним чином: вказати ім'я масиву та індекс його елементу в квадратних дужках.

Масиви оголошуються так само, як і змінні. Наприклад:

int a [100];

float c [10] [20];

У першому рядку оголошуємо масив а з 100 елементів цілого типу: а [0], a [1], ..., a [99] (індексація завжди починається з нуля). У другому рядку оголошений двовимірний масив дійсного типу. Двовимірний масив представляється як одновимірний, елементи якого є теж масивами. У перших квадратних дужках вказується кількість рядків у масиві, по-друге - кількість стовпців.

Приклад 1. Задано одновимірний масив S, що складається з десяти елементів дійсного типу. Вивести на екран дисплея значення елементів цього масиву у зворотному порядку.

# Include <stdio.h>

main ()

{Float s [10];

int i;

for (i = 0; i <10; i + +)

scanf ("% f", & s [i]); / * введення елементів масиву * /

for (i = 9; i> = 0; i -)

printf ("% f", s [i]); / * висновок елементів у зворотному порядку * /

}

Приклад 2. Задано двовимірна матриця а, що має п'ять рядків і п'ять стовпців. Визначити номер рядка з найбільшим числом одиниць у цьому рядку.

# Include <stdio.h>

main ()

{Int i, j, p, q = 0, f = 0, a [5] [5];

for (i = 0; i <5; i + +)

for (j = 0; j <5; j + +)

scanf ("% d", & a [i] [j]); / * введення матриці * /

/ * Пошук в матриці а рядки з найбільшим числом одиниць * /

for (i = 0; i <5; i + +)

{P = 0;

for (j = 0; j <5; j + +)

if (f [i] [j] == 1) p + +;

if (q <p) {q = p; f = i;}

}

/ * F - номер рядка з найбільшим числом одиниць, q - число одиниць у f-му рядку * /

printf ("% d% d", f, q);

}

Приклад 3. Переставити місцями елементи головної та побічної діагоналей масиву D (6,6). Отриману матрицю вивести на екран дисплея.

# Include <stdio.h>

main ()

{Int i, j, a, d [6] [6];

for (i = 0; i <6; i + +)

for (j = 0; j <6; j + +)

scanf ("% d", & d [i] [j]); / * введення матриці * /

/ * Перестановка місцями елементів головної та побічної діагоналей * /

for (i = 0; i <5; i + +)

{A = d [i] [i];

d [i] [i] = d [i] [6-i];

d [i] [6-i] = a;

}

for (i = 0; i <6; i + +)

for (j = 0; j <6; j + +)

printf ("% d% c", d [i] [j], (j == 5)? "\ n": "");

/ * Висновок по рядках елементів матриці * /

}

При виведенні елементів матриці по рядках застосована тернарних операція. Сенс цієї операції зводиться до наступного: якщо j = 5 (закінчений висновок елементів по рядку), то курсор переводиться в початок наступного рядка (працює символьна константа "\ n"), в іншому випадку телефон один пробіл. Так як в операторі виведення використовується символьна константа, то застосована специфікація% c.

У висновку цього розділу відзначимо, що масив можна ініціалізувати, тобто присвоїти його елементам початкові значення. Це робиться при оголошенні типу масиву, наприклад: int a [5] = {0, 0, 0, 0, 0};

Це означає, що всі елементи масиву отримують нульове значення.

Двовимірний масив можна ініціалізувати наступним чином:

int a [3] [3] = {{10,20,30},

{40,50,60},

{70,80,90}};

При ініціалізації число елементів можна не вказувати, тому що в цьому випадку воно може бути обчислено за кількістю привласнюються значень (в фігурних дужках), наприклад:

int a [] = {10,20,30,40,50};

Покажчики

Покажчики та одномірні масиви

Покажчик - це змінна, яка містить адресу змінної. Так як покажчик - це адреса деякого об'єкта, то через нього можна звертатися до даного об'єкта.

В СІ існує тісний зв'язок між покажчиками й масивами. Будь-який доступ до елемента масиву, здійснюваний операцією індексування, може бути виконаний за допомогою покажчика.

Декларація

int a [10];

визначає масив а розміру 10, тобто блок з десяти послідовних об'єктів, представлених на малюнку, з іменами a [0], a [1], ..., a [9].

Запис a [i] відсилає нас до i-му елементу масиву. Якщо ра є вказівник, тобто визначений як int * pa;, то в результаті присвоювання

pa = & a [0];

pa буде вказувати на нульовий елемент масиву а; інакше кажучи, ра буде містити адресу елемента a [0] (див. рис.). Тепер присвоювання

x =* pa;

буде копіювати вміст а [0] в х.

Якщо ра вказує на деякий елемент масиву, то ра +1 за визначенням вказує на наступний елемент (див. рис.). Таким чином, якщо ра вказує на a [0], то * (ра +1) є вміст a [1] , ра +1 - адреса a [1], * (ра + i) - вміст a [i].

Оскільки ім'я масиву є не що інше як адресу його початкового елемента, присвоювання

pa = & a [0];

можна також записати в наступному вигляді:

pa = a;

Так як ра - покажчик, то у виразах його можна використовувати з індексом, тобто запис pa [i] еквівалентна запису * (pa + i). Елемент масиву однаково дозволяється зображати і у вигляді покажчика зі зміщенням, і у вигляді імені масиву з індексом.

Між ім'ям масиву і покажчиком, виступаючим в ролі імені масиву, існує одна відмінність. Покажчик - це змінна, тому можна написати pa = a або pa + +. Але ім'я масиву не є змінною, і запис типу a = pa не допускається. Слід також розрізняти вираження * (a +2) і * a +2: * (а +2) - значення третього елемента масиву а; * а +2 - додавання числа 2 до значення першого елемента масиву.

Приклад 4. Вивести значення одновимірного масиву звичайним способом і з використанням покажчиків.

# Include <stdio.h>

int a [6] = {10,20,30,40,50,60};

/ * Оголошення і ініціалізація масиву * /

main ()

{Int i, * p;

for (i = 0; i <6; i + +)

printf ("% d", a [i]); / * висновок масиву звичайним способом * /

for (p = & a [0]; p <= & a [5]; p + +)

printf ("% d", * p) / * висновок масиву з використанням покажчика * /

for (p = & a [0], i = 0; i <6; i + +)

printf ("% d", p [i]); / * ще один варіант з використанням покажчика * /

}

Дамо ще деякі пояснення. Операція р + + збільшує значення покажчика на одиницю. Якщо p = & a [i], то після операції р + + в р міститься адресу елемента a [i +1].

Приклад 5. Знайти середнє арифметичне масиву, що складається з шести елементів, з використанням покажчика.

# Include <stdio.h>

int a [] = {10,20,30,40,50,60}

main ()

{Int i, * p;

float s;

p = a / * вказівник отримує значення адреси нульового елемента масиву * /

for (s = 0, i = 0; i <6; i + +)

s + =* (p + i) / * отримання суми елементів масиву * /

s = s / 6 / * середнє арифметичне масиву * /

printf ("% f", s);

}

Приклад 6. Вирішити завдання, наведену в прикладі 1, з використанням покажчика.

# Include <stdio.h>

main ()

{Float s [10];

int * p, i;

for (i = 0; i <10; i + +)

scanf ("% f", s [i]);

p = & s [9]; / * покажчик отримує значення адреси останнього елемента масиву * /

for (i = 0; i <10; i + +)

printf ("% f", * (pi)); / * висновок елементів у зворотному порядку * /

for (p = & a [9]; p> = & a [0]; p -) / * ще один спосіб виведення елементів у зворотному порядку * /

printf ("/ n% d", * p);

}

Покажчики та двовимірні масиви

Припустимо, що у нас є опису:

int z [4] [2]; / ** /

int pz; / ** /

Тоді pz = z вказує на нульовий стовпець нульової рядка, тобто

pz = & z [0] [0];

Приклад 7. Вивести на екран значення нульового, другого і четвертого елементів масиву.

# Include <stdio.h>

int a [] = (10,20,30,40,50,60) / * оголошення і ініціалізація масиву а * /

main ()

{

for (p = a, i = 0; p + i <= a +4; p + +, i + +)

printf ("% d"; (p + i)); / * висновок на екран значень нульового, другого і четвертого елементів * /

}

У циклі відбувається одночасне збільшення покажчика р і індексу i на одиницю, внаслідок чого на екран після нульового елемента виводиться другий, і потім четвертий. Оскільки елементи двовимірного масиву зберігаються в пам'яті ЕОМ по рядках, то

pz +1 = & z [0] [1], pz +2 = & z [1] [0], pz +3 = & z [1] [1] і т.д.

Двовимірний масив описаний як масив масивів. Якщо z є ім'ям масиву, то які імена чотирьох рядків, кожна з яких є масивом з двох елементів? Ім'я першого рядка z [0], другий - z [1], і т.д. Проте ім'я масиву є також покажчиком на цей масив в тому сенсі, що воно посилається на перший його елемент. Значить:

z [0] = & z [0] [0], z [1] = & z [1] [0], z [2] = & z [2] [0], z [3] = & z [3] [0 ].

Приклад 8. Задано матриця а. Вивести на екран елементи головної діагоналі, першого рядка і значень перших елементів кожного рядка матриці, застосувавши для цього покажчики.

# Include <stdio.h>

int a [3] [3] = {{10,20,30},

{40,50,60},

{70,80,90}};

/ * Оголошення і ініціалізація двовимірного масиву * /

int * pa [3] = {a [0], a [1], a [2]};

/ * Оголошення і ініціалізація покажчика ра на рядки масиву а і присвоєння початкових значень: pa [0] = a [0]; pa [1] = a [1]; pa [2] = a [2] * /

int p = a [0]; / * оголошення покажчика на нульовий елемент нульової рядка масиву а * /

main ()

{Int i;

for (i = 0; i <9; i + = 4)

printf ("% d", * (p + i)); / * висновок на екран елементів головної діагоналі * /

for (i = 0; i <3; i + +)

printf ("% d", * p [i]); / * висновок на екран елементів першого рядка * /

for (i = 0; i <3; i + +)

printf ("% d", pa [i]); / * висновок на екран перших елементів кожного рядка матриці * /

}

Зробимо деякі пояснення для першого оператора циклу. Уявімо матрицю у вигляді одновимірного масиву, записаного по рядках:

a [0] [0], a [0] [1], a [0] [2], a [1] [0], a [1] [1], a [1] [2], a [ 2] [0], a [2] [1], a [2] [2]

Тоді елементи, що стоять на головній діагоналі, займають нульове, четверте і восьме місця, тобто інтервал між важливими нас елементами дорівнює чотирьом, тому мінлива i змінюється з кроком 4. Відповідно з таким же кроком змінюються адреси комірок, вміст яких виводиться на екран.

2. Завдання

Завдання взяти з таблиці відповідно до заданого варіанту. Написати два варіанти програми: без застосування покажчиків і з покажчиками.

Таблиця

Література

1. Подбельський В.В. Мова Cu + +: Навчальний посібник. - М.: Фінанси і статистика, 1995, - 560 с.

2. Страуструп Б. Мова програмування Сг + +. - М.: Радіо і зв'язок, 1991. - 352 стор

3. Собоцінскій В.В. Практичний курс Turbo Cu + +. Основи об'ктно-орієнтованого програмування. - М.: Світ, 1993. - 236 с.

4. Романов В.Ю. Програмування на мові Cu + +. Практичний підхід. - М.: компьтер, 1993. - 160 с.

5. Уінер Р. Мова турбо Cu. - М.: Світ, 1991. - 384 с.

6. Юлін В.А., Булатова І.Р. Запрошення до Cu. - Мн.: Вищ. Шк., 1990, - 224 с.

7. Котлинського Г.П., Галиновський О.І. Програмування на мові Cu. -Мн.: Вищ. Шк., 1991. - 156 с.