При решении задач с большим количеством данных одинакового типа использование переменных с различными именами, не упорядоченных по адресам памяти, затрудняет программирование. В подобных случаях в языке Си используют объекты, называемые массивами.

— это непрерывный участок памяти, содержащий последовательность объектов одинакового типа, обозначаемый одним именем.

Массив характеризуется следующими основными понятиями:

Элемент массива (значение элемента массива) – значение, хранящееся в определенной ячейке памяти, расположенной в пределах массива, а также адрес этой ячейки памяти.
Каждый элемент массива характеризуется тремя величинами:

• адресом элемента — адресом начальной ячейки памяти, в которой расположен этот элемент;
• индексом элемента (порядковым номером элемента в массиве);
• значением элемента.

Адрес массива – адрес начального элемента массива.

Имя массива – идентификатор, используемый для обращения к элементам массива.

Размер массива – количество элементов массива

Размер элемента – количество байт, занимаемых одним элементом массива.

Графически расположение массива в памяти компьютера можно представить в виде непрерывной ленты адресов.

Представленный на рисунке массив содержит q элементов с индексами от 0 до q-1 . Каждый элемент занимает в памяти компьютера k байт, причем расположение элементов в памяти последовательное.

Адреса i -го элемента массива имеет значение

Адрес массива представляет собой адрес начального (нулевого) элемента массива. Для обращения к элементам массива используется порядковый номер (индекс) элемента, начальное значение которого равно 0 . Так, если массив содержит q элементов, то индексы элементов массива меняются в пределах от 0 до q-1 .

Длина массива – количество байт, отводимое в памяти для хранения всех элементов массива.

ДлинаМассива = РазмерЭлемента * КоличествоЭлементов

Для определения размера элемента массива может использоваться функция

int sizeof (тип);

Например,

sizeof (char ) = 1;
sizeof (int ) = 4;
sizeof (float ) = 4;
sizeof (double ) = 8;

Объявление и инициализация массивов

Для объявления массива в языке Си используется следующий синтаксис:

тип имя[размерность]={инициализация};

Инициализация представляет собой набор начальных значений элементов массива, указанных в фигурных скобках, и разделенных запятыми.

int a = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; // массив a из 10 целых чисел

Если количество инициализирующих значений, указанных в фигурных скобках, меньше, чем количество элементов массива, указанное в квадратных скобках, то все оставшиеся элементы в массиве (для которых не хватило инициализирующих значений) будут равны нулю. Это свойство удобно использовать для задания нулевых значений всем элементам массива.

int b = {0}; // массив b из 10 элементов, инициализированных 0

Если массив проинициализирован при объявлении, то константные начальные значения его элементов указываются через запятую в фигурных скобках. В этом случае количество элементов в квадратных скобках может быть опущено.

int a = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

При обращении к элементам массива индекс требуемого элемента указывается в квадратных скобках .

Пример на Си

1
2
3
4
5
6
7
8

#include
int main()
{
int a = { 5, 4, 3, 2, 1 }; // массив a содержит 5 элементов
printf("%d %d %d %d %d\n" , a, a, a, a, a);
getchar();
return 0;
}

Результат выполнения программы:

Однако часто требуется задавать значения элементов массива в процессе выполнения программы. При этом используется объявление массива без инициализации. В таком случае указание количества элементов в квадратных скобках обязательно.

int a;

Для задания начальных значений элементов массива очень часто используется параметрический цикл:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include
int main()
{
int a;
int i;
// Ввод элементов массива
for (i = 0; i<5; i++)
{
printf("a[%d] = " , i);
scanf("%d" , &a[i]);
}
// Вывод элементов массива
for (i = 0; i<5; i++)
printf("%d " , a[i]); // пробел в формате печати обязателен
getchar(); getchar();
return 0;
}

Результат выполнения программы

Многомерные массивы

В языке Си могут быть также объявлены многомерные массивы. Отличие многомерного массива от одномерного состоит в том, что в одномерном массиве положение элемента определяется одним индексом, а в многомерном - несколькими. Примером многомерного массива является матрица.

Общая форма объявления многомерного массива

тип имя[размерность1][размерность2]...[размерностьm];

Элементы многомерного массива располагаются в последовательных ячейках оперативной памяти по возрастанию адресов. В памяти компьютера элементы многомерного массива располагаются подряд, например массив, имеющий 2 строки и 3 столбца,

int a;

будет расположен в памяти следующим образом

Общее количество элементов в приведенном двумерном массиве определится как

КоличествоСтрок * КоличествоСтолбцов = 2 * 3 = 6.

Количество байт памяти, требуемых для размещения массива, определится как

КоличествоЭлементов * РазмерЭлемента = 6 * 4 = 24 байта.

Инициализация многомерных массивов

Значения элементов многомерного массива, как и в одномерном случае, могут быть заданы константными значениями при объявлении, заключенными в фигурные скобки {} . Однако в этом случае указание количества элементов в строках и столбцах должно быть обязательно указано в квадратных скобках .

Пример на Си

1
2
3
4
5
6
7
8
9

#include
int main()
{
int a = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
printf("%d %d %d\n" , a, a, a);
getchar();
return 0;
}

Однако чаще требуется вводить значения элементов многомерного массива в процессе выполнения программы. С этой целью удобно использовать вложенный параметрический цикл .

Пример на Си

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
int a; // массив из 2 строк и 3 столбцов
int i, j;
// Ввод элементов массива
for (i = 0; i<2; i++) // цикл по строкам
{
for (j = 0; j<3; j++) // цикл по столбцам
{
printf("a[%d][%d] = " , i, j);
scanf("%d" , &a[i][j]);
}
}
// Вывод элементов массива
for (i = 0; i<2; i++) // цикл по строкам
{
for (j = 0; j<3; j++) // цикл по столбцам
{
printf("%d " , a[i][j]);
}
printf("\n" ); // перевод на новую строку
}
getchar(); getchar();
return 0;
}

Передача массива в функцию

Обработку массивов удобно организовывать с помощью специальных функций. Для обработки массива в качестве аргументов функции необходимо передать

• адрес массива,
• размер массива.

Исключение составляют функции обработки строк, в которые достаточно передать только адрес.

При передаче переменные в качестве аргументов функции данные передаются как копии. Это означает, что если внутри функции произойдет изменение значения параметра, то это никак не повлияет на его значение внутри вызывающей функции.

Если в функцию передается адрес переменной (или адрес массива), то все операции, выполняемые в функции с данными, находящимися в пределах видимости указанного адреса, производятся над оригиналом данных, поэтому исходный массив (или значение переменной) может быть изменено вызываемой функцией.

Пример на Си Дан массив из 10 элементов. Поменять местами наибольший и начальный элементы массива. Для операций поиска максимального элемента и обмена использовать функцию.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
// Функция обмена
void change(int *x, int n)
{
// x - указатель на массив (адрес массива)
// n - размер массива
int i;
int max, index;
max = x;
index = 0;
// Поиск максимального элемента
for (i = 1; i {
if (x[i]>max)
{
max = x[i];
index = i;
}
}
// Обмен
x = x;
x = max;
}
// Главная функция
int main()
{
int a;
int i;
for (i = 0; i<10; i++)
{
printf("a[%d] = " , i);
scanf("%d" , &a[i]);
}
change(a, 10); // вызов функции обмена
// Вывод элементов массива
for (i = 0; i<10; i++)
printf("%d " , a[i]);
getchar();
getchar();
return
p = p * x[i];
}
return p;
}
// Главная функция
int main()
{
int a; // объявлен массив a из 5 элементов
int i;
int pr;
// Ввод элементов массива
for (i = 0; i<5; i++)
{
printf("a[%d] = " , i);
scanf("%d" , &a[i]); // &a[i] - адрес i-го элемента массива
}
pr = func(a, 5); // вычисление произведения
printf("\n pr = %d" , pr); // вывод произведения четных элементов
getchar(); getchar();
return 0;
}

Если Вы хотите узнать о массивах деревьев, то эта статья не о том. Но не спешите закрывать статью, она поможет Вам стать еще более эрудированным, ведь помимо древесных массивов, Вы узнаете, что такое массив в программировании. Действительно, у слов, столько значений, что можно запутаться...

Массив в программировании

Чтобы добиться понимания, начнем с самого простого определения массива.

Массив есть скрытый под определенным именем набор значений. То есть можно говорить о множестве переменных, имеющих то или иное значение, а можно сказать о наборе этих переменных (однородных элементов), к каждой переменной можно обратиться по ее индексу, или порядковому номеру (записывается в квадратных скобках).

Для наглядности приведем пример из жизни. Так список студентов в журнале будет представлять собой массив. Порядковый номер каждого студента (обычно они идут по алфавиту, т.е. фамилии на "А" будут первыми) - это его индекс.

Каждое значение массива (студенты в примере) именуется компонентой (или элементом).

Массивы используют для решения различных задач программирования.

Виды массивов

Можно говорить о двух видах массивов:

1. одномерные;
2. многомерные.

Однако, наиболее часто пользуются одномерными и двумерными массивами в решении задач программирования.

• Чтобы нагляднее представить, что такое одномерный массив, представим тетрадный листок в клетку. Так, любая линия по вертикали или горизонтали (а можно и по диагонали) - вот он, одномерный массив. А количество клеточек будет определять размерность данного одномерного массива. В каждый элемент (клеточку) можно записать значение (например, число), но только одно (!). Найти это значение можно, указав его порядковый номер (в квадратных скобочках).
• Рассмотрим, что такое массив двумерный все на том же примере тетрадного листка в клеточку. Несколько клеток по горизонтали, несколько по вертикали - и у нас образуется некоторая прямоугольная табличка (о квадратной читайте ниже). Она и будет двумерным массивом. Здесь можно говорить о строках матрицы (клетки по вертикали) и столбцах (соответственно, горизонтальные клетки). Как и в массиве одномерном, в каждой клеточке хранится одно значение. Отличие - в поиске нужного значения. Здесь уже нужно указывать номер строчки и номер столбца, пересечение которых даст нужный нам элемент.

Вариантом двумерного массива является квадратная матрица, где количество столбцов и строк одинаково. В этом случае в программировании не надо вводить количество строчек и столбцов, достаточно указать лишь размерность нашей матрицы.

В квадратной матрице есть два вида диагоналей:

1. главная - из верхнего левого уголка в нижний правый (т.е. где номер строки и столбца совпадает);
2. побочная - идет из верхнего правого уголка в нижний левый.

Для закрепления приведем еще один пример из жизни, иллюстрирующий нам массивы.

Итак, жильцы подъезда, - пусть это будет массив под именем К.

Индекс здесь - номер квартиры. Этот элемент (квартира) представляет собой еще один массив - жильцы квартиры. Например, в 1-ой квартире живер 4 человека, во 2-ой - 3 человека, в 3-ей - 5 человек.

Так, одномерный массив - это перечисление в квадратных скобках (!) количества жильцов: 4, 3, 5.

Двумерный массив (вместо квадр. скобок у нас будет "*"): **1, 1, 1, 1*, *1,1,1*, *1, 1, 1, 1, 1**

Собственно и все. А о том, что такое raid-массив, Вы можете прочитать .

Описание массива позволяет использовать в программе любой из его элементов. Для обозначения элементов массива в Си используются индексированные переменные.

Индексированная переменная (индексное выражение) – обозначение ячейки для хранения элемента массива. Именуется указанием идентификатора массива и индекса (индексов) элемента.

ü Внимание! Особенность обозначения элементов массива в Си - нумерация индексов от 0, а не от 1. Поэтому индексы в Си на единицу меньше заданных математически. Это обстоятельство должно учитываться в программе, особенно при формировании условия повторения (выхода из) цикла.

Схема распределения памяти для хранения одномерного массива такова:

Длина ячейки для хранения каждого элемента определяется типом массива:

· символьный – 1 байт;

· целочисленный – 2 байта;

· вещественный – 4 байта;

· двойной точности – 8 байт.

Структура обозначения индексированной переменной одномерного массива:

имя[индекс]

Где имя – идентификатор массива;

индекс – операнд целого типа, определяющий номер элемента в ряду других, составляющих массив;

– ограничители индекса.

Например, в описанном ранее массиве D(16) первый элемент обозначается индексным выражением d, второй – d, текущий – d[i], предпоследний – d и последний – d.

При необходимости индекс может задаваться арифметическим выражением. Например, d или d. В любом случае на момент использования переменной индекс должен быть определен (рассчитан) и полученное значение должно укладываться в заданный описателем диапазон.

Рассмотренный пример идентификации элементов массива D применим к любому из описанных одномерных массивов.

Индексированные переменные позволяют осуществить программную реализацию алгоритмов с использованием элементов массивов. При этом для одномерного массива индексированная переменная позволяет определить конкретный адрес каждого элемента.

Адрес любой переменной определяется операцией & . Следовательно, у элемента d адрес – &d, у d[i] – &d[i], т.е. все элементы массива располагаются в оперативной памяти линейно, начиная с адреса &d.

В языке Си идентификатор одномерного массива однозначно определяет адрес его первого элемента. Например, c º &c, d º &d.

Адрес каждого элемента одномерного массива выражается зависимостью имя+индекс (индекс определяет сдвиг элемента относительно первого на указанное им количество элементов). Например, &c[i] (адрес i-го элемента массива С) вычисляется как c+i.

Таким образом, индексное выражение полностью определяет конкретную ячейку хранения соответствующего элемента.

>> Статьи

Что такое массивы в программировании?

Массив – это переменная, которая является совокупностью компонентов одного типа. Чтобы использовать массивы в программировании, потребуется предварительное описание определенного типа и указание доступа к элементам. Элементы массива в программировании объединены общим именем. Если требуется обратиться к определенному элементу массива, то достаточно указать имя и индекс. В математике есть понятный пример массива – это векторы и последовательности чисел, в которых группа чисел может обозначаться одним именем. Обратившись к конкретному числу, используют разные индексы.

Виды массивов: одномерные и двухмерные

Если для обращения к элементам использован единственный порядковый номер , то массив называется одномерный или линейный. Выглядит как таблица с одной строкой. Размерность массива определяется посредством количества индексов элементов.

Когда использовано два индекса, то массив будет двухмерным. Если массив представлен в идее таблицы, то номер строки будет соответствовать первому индексу, а номер столбца или ячейки – второму.

Как заполнить массив?

Одним из способов заполнения массива является оператор присваивания. Когда элементы связаны реккурентно и имеют определенную зависимость, подойдет такой способ заполнения. Также можно заполнить однородный массив однородными элементами или значениями, которые получены посредством датчика случайных чисел..

Какие действия производятся с элементами массива?

Сортировка элементов в определенном порядке – убывание или возрастание

Поиск значений

Подсчет количества элементов в массиве, соответствующих определенному условию

Когда два массива эквивалентны, то возможно присвоение одному массиву имени другого. Все компоненты копируются в тот массив, которому и присваивается значение.

Как объявить массив

Чтобы объявить массив и выделить в памяти ячейку для хранения элементов, следует указать размерность и имя. Ключевое слово – массив. К примеру, А 20 означает, что одномерный массив состоит из двадцати элементов. К 6,5 означает, что это двухмерный массив , который представлен в виде таблицы из шести строк и пяти ячеек. Если говорить об ограничениях одномерного массива в программировании, то оно составляет тысячу элементов. Для двухмерных массивов максимально допустимым значением станет таблица из тысячи строк и тысячи ячеек.

Массивы в программировании: работа с ними

Когда массив объявлен, каждый элемент подлежит обработке с указанием имени и индекса в квадратных скобках. Чтобы отличить одномерный массив от двухмерного, используются два индекса. Элементы массива с присвоением индекса называются индексированными переменными, но могут использоваться и в качестве простых переменных. К примеру, быть аргументом в команде.

Типы имени, элементов, индексов

Как придумать имя массиву? Подойдет произвольный идентификатор. По правилам стиля имя должно начинаться с буквы Т большого шрифта. Таким образом, можно отличить идентификатор от других. Последующую часть имени можно придумать в соответствии с конкретными данными для хранения в массиве. Вторая составляющая имени также должна начинаться с заглавной буквы. T Vector может хранить информацию о координатах абстрактного вектора.

Что касается типа элементов в массиве, то это может быть ранее введенный или стандартный. Для создания индексов используются целые числа, а типом станет диапазон. Допустим, тип 1…20 говорит о том, что массив состоит из двадцати элементов, каждый из которых соответствует целому числу от одного до двадцати.

Кроме файлового типа. Тип компонент называется базовым типом . Каждая компонента может быть явно обозначена с помощью имени переменной-массива, за которым в квадратных скобках следует индекс . Их тип называется типом индекса . Время, требуемое для доступа любой компоненты, не зависит от значения индекса. Поэтому о массивах можно говорить как об объектах, структура которых допускает случайный (или прямой ) доступ .

Объявление переменных массивового типа

Переменная массивового типа описывается в разделе описания переменных в следующей форме:

Var <идентификатор>: array[<тип индекса>] of <тип компонент>

Чаще всего в качестве типа индекса употребляется интервальный тип . Например, одномерный массив среднемесячных температур опишется так:

Var T: array of real;

Описание массива определяет, во-первых, размещение массива в памяти, во-вторых, правила его дальнейшего употребления в программе. Последовательные элементы массива располагаются в последовательных ячейках памяти (T, T и т.д.), причем значения индекса не должны выходить из диапазона 1...12. В качестве индекса может употребляться любое выражение соответствующего типа. Например:

T, T

Тип индекса может быть любым скалярным порядковым типом, кроме integer (в реализации Turbo Pascal). Например, в программе могут присутствовать следующие описания:

Var Cod: array of 1..100; L: array of Char;

В такой программе допустимы следующие обозначения элементов массивов:

Cod["x"]; L; cod; L;

В некоторых случаях бывает удобно в качестве индекса использовать перечисляемый тип . Например, данные о количестве учеников в четырех десятых классах одной школы могут храниться в следующем массиве:

Type Index=(А, В, С, D); Var Class_10: array of byte;

И если, например, элемент Class_10[A] равен 35, то это означает, что в 10 «А» классе 35 человек. Такое индексирование улучшает наглядность программы.

Часто структурированному типу присваивается имя в разделе типов, которое затем используется в разделе описания переменных.

Type Mas1 = array of integer; Mas2 = array[-10..10] of char; var Num: Mas1; Sim: Mas2;

Многомерные массивы

Многомерный массив в Паскале трактуется как одномерный массив, тип элементов которого также является массивом (массив массивов). Например, среднемесячную температуру за 10 лет можно можно хранить в массиве, описанном следующим образом:

Var H: array of array of real;

Вот примеры обозначения некоторых элементов этого массива:

Н; Н; Н;

Однако чаще употребляется другая, эквивалентная форма обозначения элементов двумерного массива:

Н; Н; Н;

Переменная Н обозначает всю первую строку таблицы, т.е. весь массив температур за 1981 г. Другим вариантом, эквивалентным приведенному выше описанию, является следующий:

Type Month = array of real; Year = array of Month; var H: Year;

Наиболее краткий вариант описания данного массива такой:

Var H: array of real;

Трехмерный массив можно определить как одномерный массив, у которого элементами являются двумерные массивы. Вот пример описания трехмерного массива:

Var A: array of integer;

Это массив, состоящий из 10x20x30 = 6000 целых чисел и занимающий в памяти 6000x2 = 12000 байт. В Паскале нет ограничения сверху на размерность массива. Однако в каждой конкретной реализации Паскаля ограничивается объем памяти, выделяемый под массивы.

По аналогии с математикой одномерные числовые массивы часто называют векторами, а двумерные - матрицами. Размер массивов не может быть изменен в процессе выполнения. Изменение размеров массива происходит через изменение в тексте программы и повторную компиляцию. Для упрощения таких изменений удобно определять индексные параметры в разделе констант:

Сonst Imax=10; Jmax=20; var Mas: array of integer;

Теперь для изменения размеров массива Mas и всех операторов программы, связанных с этими размерами, достаточно отредактировать только одну строку в программе - раздел констант.

Операции над массивами

Действия над массивом как единым целым. Такие действия допустимы лишь в двух случаях:

• присваивание значений одного массива другому;
• операции отношения «равно», «не равно».

В обоих случаях массивы должны иметь одинаковые типы (тип индексов и тип элементов). Пример:

Var P, Q: Array Of Real;

При выполнении операции присваивания P:= Q все элементы массива P станут равны соответствующим элементам массива Q.

В многомерных массивах переменная с индексом может обозначать целый массив. Например, если в таблице H требуется, чтобы данные за 1989 г. были такими же, как за 1981 г. (девятой строке присвоить значение первой строки), то это можно делать так:

Н := Н;

А если нужно поменять местами значения этих строк, то это делается через третью переменную того же типа:

Р:= Н; Н := Н; Н := Р;

где P описана так:

Var P: Array Of Real;

Обработка массивов

Обработка массивов в программах производится покомпонентно. Вот примеры ввода значений в массивы:

For I:= 1 to 12 do readln(T[I]); for I:= 1 to IMax do for J:= 1 to JMax do readln(Mas);

Здесь каждое следующее значение будет вводиться с новой строки. Для построчного ввода используется оператор read . Аналогично в цикле по индексной переменной организуется вывод значений массива. Например:

For I:= 1 tо 12 do write(T[I]:8:4);

Следующий фрагмент программы организует построчный вывод матрицы на экран:

For I:= 1 to IMax do begin for J:= l to JMax do write(Mas:6); writeln; end;

После печати очередной строки матрицы оператор writeln без параметров переведет курсор в начало новой строки. Следует заметить, что в последнем примере матрица на экране будет получена в естественной форме прямоугольной таблицы, если JMax не превышает 12.

Динамические массивы

Во FreePascal, Delphi добавлена интересная возможность описания массивов без указания размерностей и, соответственно, пределов изменения индексов:

Var IntArray: array of integer;

Такие массивы являются динамическими и изначально имеют нулевую длину. Установка размера массива и определение его во время выполнения программы производится так же как и для строк, с помощью функций SetLength и Length , соответственно. Элементы в данном случае нумеруются от нуля.

Program UsingDynamicArrays1; var А, В: Array of Integer; {Описание двух переменных - динамических массивов целочисленных элементов} begin SetLength(A, 5); {Установка размера массива А (5 элементов) } А := 1; {Присвоение значения 1 элементу массива А с номером 0 } end.

Переменные-динамические массивы являются указателями и операции с ними производятся как с указателями. Например, при присвоении одного массива другому элементы одного массива не копируются во второй, а копируется адрес массива. Соответственно, сравнение двух массивов в логических выражениях типа «равно - не равно» производится сравнением адресов. Пример присвоения одного массива другому:

Program UsingDynamicArrays2; var А, В: array of integer; {Описание двух переменных - динамических массивов целочисленных элементов} begin SetLength(A, 5); { Установка размера массива А (5 элементов) } А := 14; {Присвоение значения 14 нулевому элементу массива А} В:= А; {Присвоение массива А массиву В, теперь переменные А и В указывают на один и тот же массив} В := 2; {Присвоение нулевому элементу массива В значения 2, теперь нулевой элемент массива А также имеет значение 2} end.

Отметим существенное отличие в работе со строками и динамическими массивами, имеющими одинаковое внутреннее представление на основе указателей, но разные методы работы. Две разные строки, состоящие из одинакового набора символов, считаются равными, а два разных массива, содержащие одинаковые элементы, не равны.