第4章--数组、指针及字符串.pptx

C+,程序设计,新世纪应用型高等教育教材编审委员会 组编,主编 罗烨 李秉璋,第二版,新世纪应用型高等教育软件专业系列规划教材,第,4,章 数组、指针,及字符串,4.1,数组,3,数组是同类型数据的有序集合。它由若干个元素组成,每个元素数据类型都相同,在,内存,中占用相同大小的存储单元。各元素具有明确的次序关系,且在内存中连续存放。,数组中的每一个元素都用数组名与若干个带方括号的下标表示。下标的个数表示,数组的,维数,数组可以是一维的,也可以是多维的。数组的维数和每一维的元素个数必须在,定义数组,时确定,在程序运行时不能改变。,4.1,数组,4,4.1.1,一,维数组,1,.,一,维数组的定义和存储方式,数组在使用前也必须先定义。语法格式为,:,其中,:,(,1),数组元素的类型可以是,void,以外,的任何类型。,(,2),数组名是用户自定义的标识符。在,C+,中数组,名表示数组首元素在内存中的地址,它,是一个地址常量,因此数组名不能修改,不能作为左值出现。,(,3),常量表达式的值必须,是,unsignedint,类型,的正整数或常变量,不能是变量。该值,表示,数组的大小,亦称数组的长度,表示数组元素的个数。,(,4),是数组下标运算符,但是在数组定义时用来规定数组的长度。,4.1,数组,5,4.1.1,一,维数组,2,.,一,维数组的,初始化,与定义普通变量时可以同时初始化一样,定义一个数组时也可进行初始化。例如,:,intf10=0,1,1,2,3,5,8,13,21,34;,以上,f,数组,已对全部数组元素初始化,也可以省略数组的长度,即,:,intf,=0,l,1,2,3,5,8,13,21,34;,编译器会根据初始化值的个数自动确定数组的长度。,4.1,数组,6,4.1.1,一,维数组,3,.,一,维数组元素的引用,对数组元素的访问方法是通过下标运算符,按元素在数组中的位置进行访问,称为,索引访问,或下标访问,格式如下,:,4.1,数组,7,4.1.2,二,维数组及多维数组,数组不仅有一维数组,还有二维、三维甚至多维数组。一维数组可用来表示向量,二,维数组可用来表示行列式或矩阵,例如可以用一个二维数组来存储方程组的系数矩阵。而,像玩具,魔方这样的立方体结构就需要用三维数组来表示,。,1,.,二,维及多维数组定义和存储方式,二维及多维数组定义的语法格式为,:,常量,表达式,1,为数组,第一维的长度,(,最高维,),常量表达式,2,为,数组第二维的长度,常量表达式,n,为,数组,第,n,维的,长度,(,最低维,),。,4.1,数组,8,4.1.2,二,维数组及多维数组,2,.,二,维数组的初始化,对于二维数组,其初始化有以下几种形式,:,(1),嵌套一维数组的初始化,:,int a3,4=,1,，,3,，,5,，,7,，,2,，,1,，,6,83,，,;i,，,7,，,11;,(2,),按数组元素存储次序列出各元素的值，并只用一个“,”,括起来，如,:,int a34=1,，,3,，,5,，,7,，,2,，,4,，,6,，,8,，,3,，,5,，,7,11;,(3),可以对部分元素赋初值，没有明确初值的元素,为,0,。,如,:,int a3,4=,1,，,3,，,2,，,3,，,5,，,7;,(4),可由初始化数据个数确定数组的最高维长度。如,:,int a,4=1,，,3,，,5,，,7,，,2,，,4,，,6,，,8,，,3,，,5,，,7,11,;,4.1,数组,9,4.1.2,二,维数组及多维数组,3.,二维及多维数组元素的引用,二维及多维数组元素的引用与一维类似，其语法形式为,:,元素下标表达式的个数取决于数组的维数，,N,维数组就有,N,个下标表达式。二维及,多维,数组元素下标的起止值、下标表达式值的要求与一维数组完全相同。,4.1,数组,10,4.1.3,数组,作为函数参数,数组元素和数组名都可以作为函数的参数实现函数间数组数据的传递和共享,。,由于,数组元素和普通变量没有区别，因此当数组元素作为函数的实参时，传递给形参,的是,数组元素的值。,使用,数组名作为函数的参数，则实参和形参都应该是数组名，且类型应相同。由于,数组名,表示的是数组首元素的地址，所以函数形参得到的是实参数组首元素的地址，实参和,形参地址,值相同，因此被调函数中对形参数组的处理实际上就是对主调函数的实参数组的处理,。,4.1,数组,11,4.1.3,数组,作为函数参数,1.,一,维数组作为函数参数,4.1,数组,12,4.1.3,数组,作为函数参数,2.,多维数组作为函数,参数,多维,数组也可以作为函数参数。多维数组作为参数，最高维长度可以不写，但其他各,维必须,明确标出。因为编译器只要根据后面每一维,(,从第,2,维开始,),的大小就可计算数组,占用空间,中每一个元素的存储地址。对于多维数组，编译器不检查边界，其实只是不检查最高,维,(,第,1,维,),的边界。,4.1,数组,13,4.1.4,数组,的应用,数据排序是最常见的应用，比如对学生考试成绩进行排序，对候选人得票数排序等。,排序,的方法有很多种，常用的,有：,冒泡法,选择,法,插入法,4.2,指针,14,4.2.1,指针,的概念,指针是一种数据类型，指针类型的变量称为指针变量,。,对变量的访问也就是对变量的存取有两种方式,:,1.,直接访问,程序中按变量名访问变量的方式是直接访问。程序编译后，变量名和变量地址之间,就建立,了对应关系。程序中访问变量，根据对应关系，寻找到该地址，获得该变量的值,。,2.,间接访问,变量的地址也可以放在另一个变量中，则存放该,地址的,变量称为指针变量。访问数据变量时，先由指针变量,获得,该数据变量的地址，再由数据变量地址实现对数据,变量的,存取，这称为“间接访问”。由于指针变量的值是另一,个变量,的地址，习惯上形象地称指针变量指向该变量。,指针变量,也简称为指针。,4.2,指针,15,4.2.2,指针,变量的定义,指针变量的定义格式如下,:,4.2,指针,16,4.2.3,指针,变量的初始化和运算,3,.,指针,的,算术运算,由于,指针变量存放的都是内存地址,所以指针的算术运算都是整数运算,。,一,个指针变量可以加上或减去一个整数值,包括指针的,+,、,-,运算,。根据,C+,地址运算,规则,一个指针变量加,(,减,),一个整数并不是简单地将其地址量加,(,减,),一个整数,而是,根据,其所指的数据类型的长度,计算出指针最后指向的位置。例如,p+n,实际,表示的地址是,:,p,指向,的内存单元的,地址,+,n*sizeof,(,指针,指向的数据类型,),4.2,指针,17,4.2.3,指针,变量的初始化和运算,4,.,指针,的关系运算,指针可以进行关系运算。当两个指向相同类型数据的指针相等时,就说明它们指向,同一,个内存单元。在程序中经常对指向同一个数组的两个指针进行小于、等于等各种关系,运算。,和指针相减情况相同,两个指向同类型普通变量的指针进行关系运算也没有任何意义。,一个指针可以,和,NULL,作相等,或不等的关系运算,用来判断该指针是否为空,。,4.2,指针,18,4.2.4,指针,作为函数参数,指针作为函数的形参,在调用时实参将地址值传递给形参,使形参指针指向主调函数中,的数据,。这样在被调函数中,通过形参指针对数据的访问就是对主调函数中的数据进行访问。,4.2,指针,19,4.2.5,指针,数组,如果数组的每个元素都是指针变量,称该数组为指针数组。定义一维指针数组的,语法格式,为,:,常量表达式同样指出数组元素的个数,数据类型确定数组中每个元素的类型,即指针,类型,。,4.2,指针,20,4.2.6,指针,型函数和函数指针,1,.,指针型函数,定义指针型函数的语法形式是,:,数据类型 *函数,名,(,参数表,),函数,体,函数名前面的,“*”,表示该函数是一个指针型函数数据类型表明函数返回指针,的类型,。,4.2,指针,21,4.2.6,指针,型函数和函数指针,2,.,函数,指针,在程序运行时,不仅数据要占据内存空间,程序的代码被调入内存后也占据一定的,空间,。每一个函数都有函数名,C+,规定,这个函数名就表示函数代码在内存中的起始地址。,由此看来,调用函数的形式“函数名,(,参数表,)”,的实质就是“函数代码首地址,(,参数表,)”,。指向,函数的指针,简称函数指针,是用来存放函数代码首地址的指针型变量。,4.2,指针,22,4.2.6,指针,型函数和函数指针,函数指针名前的圆括号是必需的。圆括号改变了运算符的优先级,使得该标识符,首先被,解释为指针,。函数指针在使用之前也要进行赋值,使指针指向一个已经存在的函数代码的起始地址,。语法,为,:,使用函数指针调用函数有以下两种语法形式,:,4.2,指针,23,4.2.7,用,typedef,简化,指针,C,+,中,是用,关键字,typedef,定义,一个标识符来代表一种数据类型,它的主要用途是,简化,复杂的类型说明,改进程序的可读性,。,typedef,定义,类型的语法格式为,:,4.3,指针,与数组的关系,24,在,C,+,中,指针和数组的关系十分密切。数组名代表数组在内存中的首地址,。,图,4-10,中,数组名,f,在,表达式中被自动转换为一个指向数组首元素的指针常量。同样通过指针,也可以访问数组中的元素。这样数组名可以用指针来代替,而且非常方便。,4.3,指针,与数组的关系,25,4.3.1,指针,与一维数组,从前面的介绍中已知,数组名表示数组首元素的地址。如定义,:,int f10,则,f,是数组名,也是数组首元素,f0,的地址,因此有以下等值关系,:,4.3,指针,与数组的关系,26,4.3.2,指针,与二维数组,使用指针可以指向一维数组中的元素,也可以指向多维数组中的元素。但是在概念,和使用,上要比一维数组复杂得多,。,1,.,二,维数组中元素的地址,在,C,+,中,对多维数组是一种嵌套定义,将二维及多维数组看成是“数组的数组”。,例如,二维整型数组,mat,的定义,为,:,4.3,指针,与数组的关系,27,4.3.2,指针,与二维数组,4.3,指针,与数组的关系,28,4.3.2,指针,与二维数组,4.3,指针,与数组的关系,29,4.3.2,指针,与二维数组,2,.,指向,一维数组的,指针,从上面的讨论中可以知道,二维数组名,mat,是,其首,元素,mat0,的,地址,该地址的,类型不是,int*,而,应该是一个由,6,个,int,类型,变量组成的一维数组的地址,即和,int(*)6,类型,的指针等价。因此要定义一个指针指向,mat,可以,如下定义,:,p,是,一个指向,由,6,个,int,类型,变量组成的一维数组的指针,并指向,mat,的,第,一行,mat0,。,称,p,为,数组指针。,推而广之,定义二维数组的指针变量的语法格式为,:,4.4,字符串,30,4.4.1 C,风格,字符串,1,.,字符串,与字符数组,C+,中的,字符数组可用来处理字符串,因此也允许直接用字符串常量对字符数组,进行初始化。,如果数组定义的长度大于初始化字符串的长度,多出的字符均为,0,。,2,.,字符指针,与字符串,用指针处理字符串更方便,更灵活。例如,有如下说明语句,:,char*pstr=C+,isaobject_orientedlanguage;,4.4,字符串,31,4.4.1 C,风格,字符串,3,.,字符串,处理函数,C,+,中对,C,风格,的字符串没有提供进行赋值、合并、比较的运算符,但提供了许多,字符串,处理函数。使用这些函数时要包含,头文件,cstring,。,下面,讨论几个最常用的字符串处理函数。,(1),字符串复制,函数,char*strcpy(char*t,constchar*s),(,2),串连接函数,char*strcat(chart,constchar*s,),(,3),字符串比较,函数,intstrcmp(constchar*s1,constchar*s2,),(,4),字符串长度函数,intstrlen(constchar*s),4.4,字符串,32,4.4.2,C+string,类,下面,介绍,string,类型的常用方法。,(,1),定义,string,类型,的对象。,stringstr;/,建立空字符串,str,stringstr(“OK”);/,建立字符串,str,并用,C,风格,字符串初始化,stringstr1(str);/,建立字符串,str1,并用,str,初始化,4.4,字符串,33,4.4.2,C+string,类,下面,介绍,string,类型,的常用方法。,(,2),访问,string,对象,字符。,stri;/,访问,str,索引,i,的字符,不检查是否出界,str.at(i);/,访问,str,索引,i,的字符,检查是否出界,4.4,字符串,34,4.4.2,C+string,类,下面,介绍,string,类型,的常用方法。,(,3)string,类型的,=,、,+,及关系,等运算。与,C,风格,字符串不同,进行这些运算时,不必,考虑,目标串的长短,需要时系统会自动为目标串分配所需空间,。,str1=str2,;/str2,赋给,str1,str1,+=str2,;/str1,和,str2,字符串,首尾连接,str1+str2,;/,返回一个字符串,它将,str2,的,字符数据连接,到,str1,的,尾部,str1=,str2;str1!=,str2,;/,基于字典序比较的关系运算,返回布尔值,(,4)string,类型,字符串的输入,/,输出。,string,类型,输入,/,输出与,C,风格,字符串同样方便,输出使用,cout,和插入,运算符“,”,。,4.4,字符串,35,4.4.2,C+string,类,(,5)string,类型,提供了一些常用的函数,以方便字符串处理。,str.substr(pos,len);/,返回,str,从,pos,位置,起,长为,len,个,字符的字串,str.empty();/,检查,str,是否,为空字符,串,str.insert(pos,str2);/,将,str2,插入,str,的,pos,位置,处,str.remove(pos,len);/,从,str,位置,pos,处,起,删除长度为,len,的,子串,str.find(str1);/,返回,str1,首次在,str,中,出现时的索引,str.find(str1,pos);,/,返回,str1,首次在,str,中出现,时的索引,从,位置,pos,处,起寻找,str.length();/,返回,str,串长度,str.append(str1);,/,和,str,+=,str1,等价,str.assign(str1);,/,和,str=str1,等价,pare(str1);,/,和,str1,比较,根据比较结果,返回,1,、,0,、,-1,str.swap(str1);,/,和,str1,交换,4.5,动态,内存分配,36,C+,提供,了这样一种存储空间分配技术,能够在程序运行时,根据实际需求,申请,适量的,内存空间。当不再使用该内存空间,再返还给操作系统。这种技术称为动态分配内存,。动态,内存所占用空间在自由存储区,(,也称堆区,),。,在,C,+,中,申请和释放自由存储区中空间,分别使用,new,和,delete,这,两个运算符来,完成,使用的格式如下,:,4.5,动态,内存分配,37,4.4.2,C+string,类,在,C,+,中数组,也可以动态建立。,对一维数组进行动态分配和撤销的语法格式为,:,对多维数组进行动态分配语法格式如下,:,4.6,动态,数组实例,小学生四则运算测试程序,38,4.6.1,功能分析,与算法设计,小学生四则运算测试程序的主要功能有,:,选择测试类型、测试题数量和难度,程序,随机产生,四则运算题,供小学生自我测试。测试结束给出测试成绩,并且显示之前最高得分,记录,如果当前测试的得分超过最高得分记录,则更新此记录。学生也可以查看本次测试的,所有,题目和答题情况,。,算法描述如下,:,4.6,动态,数组实例,小学生四则运算测试程序,39,4.6.2,补充知识,结构体,类型,1,.,结构体,类型的定义,其定义形式如下,:,THANKS,