數(shù)組指針及字符串課件

1、C+程序設計新世紀應用型高等教育教材編審委員會 組編主編 羅燁 李秉璋第二版新世紀應用型高等教育軟件專業(yè)系列規(guī)劃教材第4章 數(shù)組、指針及字符串4.1 數(shù)組3數(shù)組是同類型數(shù)據(jù)的有序集合。它由若干個元素組成,每個元素數(shù)據(jù)類型都相同,在內存中占用相同大小的存儲單元。各元素具有明確的次序關系,且在內存中連續(xù)存放。數(shù)組中的每一個元素都用數(shù)組名與若干個帶方括號的下標表示。下標的個數(shù)表示數(shù)組的維數(shù),數(shù)組可以是一維的,也可以是多維的。數(shù)組的維數(shù)和每一維的元素個數(shù)必須在定義數(shù)組時確定,在程序運行時不能改變。4.1 數(shù)組44.1.1 一維數(shù)組1.一維數(shù)組的定義和存儲方式數(shù)組在使用前也必須先定義。語法格式為:其中:

2、(1)數(shù)組元素的類型可以是void以外的任何類型。(2)數(shù)組名是用戶自定義的標識符。在C+中數(shù)組名表示數(shù)組首元素在內存中的地址,它是一個地址常量,因此數(shù)組名不能修改,不能作為左值出現(xiàn)。(3)常量表達式的值必須是unsignedint類型的正整數(shù)或常變量,不能是變量。該值表示數(shù)組的大小,亦稱數(shù)組的長度,表示數(shù)組元素的個數(shù)。(4)是數(shù)組下標運算符,但是在數(shù)組定義時用來規(guī)定數(shù)組的長度。4.1 數(shù)組54.1.1 一維數(shù)組2.一維數(shù)組的初始化與定義普通變量時可以同時初始化一樣,定義一個數(shù)組時也可進行初始化。例如: intf10=0,1,1,2,3,5,8,13,21,34;以上f數(shù)組已對全部數(shù)組元素初始

3、化,也可以省略數(shù)組的長度,即:intf=0,l,1,2,3,5,8,13,21,34;編譯器會根據(jù)初始化值的個數(shù)自動確定數(shù)組的長度。4.1 數(shù)組64.1.1 一維數(shù)組3.一維數(shù)組元素的引用對數(shù)組元素的訪問方法是通過下標運算符,按元素在數(shù)組中的位置進行訪問,稱為索引訪問或下標訪問,格式如下:4.1 數(shù)組74.1.2 二維數(shù)組及多維數(shù)組數(shù)組不僅有一維數(shù)組,還有二維、三維甚至多維數(shù)組。一維數(shù)組可用來表示向量,二維數(shù)組可用來表示行列式或矩陣,例如可以用一個二維數(shù)組來存儲方程組的系數(shù)矩陣。而像玩具魔方這樣的立方體結構就需要用三維數(shù)組來表示。1.二維及多維數(shù)組定義和存儲方式二維及多維數(shù)組定義的語法格式為:

4、常量表達式1為數(shù)組第一維的長度(最高維),常量表達式2為數(shù)組第二維的長度,常量表達式n為數(shù)組第n維的長度(最低維)。4.1 數(shù)組84.1.2 二維數(shù)組及多維數(shù)組2.二維數(shù)組的初始化對于二維數(shù)組,其初始化有以下幾種形式:(1)嵌套一維數(shù)組的初始化:int a34=1，3，5，7，2，1，6,8，3，;i，7，11;(2)按數(shù)組元素存儲次序列出各元素的值，并只用一個“”括起來，如:int a34=1，3，5，7，2，4，6，8，3，5，7, 11 ;(3)可以對部分元素賦初值，沒有明確初值的元素為0。如:int a34=1，3，2,，3，5，7;(4)可由初始化數(shù)據(jù)個數(shù)確定數(shù)組的最高維長度。如:i

5、nt a 4=1，3，5，7，2，4，6，8，3，5，7, 11 ;4.1 數(shù)組94.1.2 二維數(shù)組及多維數(shù)組3.二維及多維數(shù)組元素的引用二維及多維數(shù)組元素的引用與一維類似，其語法形式為: 元素下標表達式的個數(shù)取決于數(shù)組的維數(shù)，N維數(shù)組就有N個下標表達式。二維及多維數(shù)組元素下標的起止值、下標表達式值的要求與一維數(shù)組完全相同。4.1 數(shù)組104.1.3 數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)數(shù)組元素和數(shù)組名都可以作為函數(shù)的參數(shù)實現(xiàn)函數(shù)間數(shù)組數(shù)據(jù)的傳遞和共享。由于數(shù)組元素和普通變量沒有區(qū)別，因此當數(shù)組元素作為函數(shù)的實參時，傳遞給形參的是數(shù)組元素的值。使用數(shù)組名作為函數(shù)的參數(shù)，則實參和形參都應該是數(shù)組名，且類型應相同。

6、由于數(shù)組名表示的是數(shù)組首元素的地址，所以函數(shù)形參得到的是實參數(shù)組首元素的地址，實參和形參地址值相同，因此被調函數(shù)中對形參數(shù)組的處理實際上就是對主調函數(shù)的實參數(shù)組的處理。4.1 數(shù)組114.1.3 數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)1.一維數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)4.1 數(shù)組124.1.3 數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)2.多維數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)多維數(shù)組也可以作為函數(shù)參數(shù)。多維數(shù)組作為參數(shù)，最高維長度可以不寫，但其他各維必須明確標出。因為編譯器只要根據(jù)后面每一維(從第2維開始)的大小就可計算數(shù)組占用空間中每一個元素的存儲地址。對于多維數(shù)組，編譯器不檢查邊界，其實只是不檢查最高維(第1維)的邊界。4.1 數(shù)組134.1.4 數(shù)組的應用 數(shù)

7、據(jù)排序是最常見的應用，比如對學生考試成績進行排序，對候選人得票數(shù)排序等。排序的方法有很多種，常用的有：冒泡法選擇法插入法4.2 指針144.2.1 指針的概念指針是一種數(shù)據(jù)類型，指針類型的變量稱為指針變量。 對變量的訪問也就是對變量的存取有兩種方式:1.直接訪問 程序中按變量名訪問變量的方式是直接訪問。程序編譯后，變量名和變量地址之間就建立了對應關系。程序中訪問變量，根據(jù)對應關系，尋找到該地址，獲得該變量的值。2.間接訪問 變量的地址也可以放在另一個變量中，則存放該地址的變量稱為指針變量。訪問數(shù)據(jù)變量時，先由指針變量獲得該數(shù)據(jù)變量的地址，再由數(shù)據(jù)變量地址實現(xiàn)對數(shù)據(jù)變量的存取，這稱為“間接訪問”

8、。由于指針變量的值是另一個變量的地址，習慣上形象地稱指針變量指向該變量。指針變量也簡稱為指針。4.2 指針154.2.2 指針變量的定義指針變量的定義格式如下:4.2 指針164.2.3 指針變量的初始化和運算3.指針的算術運算由于指針變量存放的都是內存地址,所以指針的算術運算都是整數(shù)運算。一個指針變量可以加上或減去一個整數(shù)值,包括指針的+、-運算。根據(jù)C+地址運算規(guī)則,一個指針變量加(減)一個整數(shù)并不是簡單地將其地址量加(減)一個整數(shù),而是根據(jù)其所指的數(shù)據(jù)類型的長度,計算出指針最后指向的位置。例如,p+n實際表示的地址是:p指向的內存單元的地址+n*sizeof(指針指向的數(shù)據(jù)類型)4.2

9、指針174.2.3 指針變量的初始化和運算4.指針的關系運算指針可以進行關系運算。當兩個指向相同類型數(shù)據(jù)的指針相等時,就說明它們指向同一個內存單元。在程序中經(jīng)常對指向同一個數(shù)組的兩個指針進行小于、等于等各種關系運算。和指針相減情況相同,兩個指向同類型普通變量的指針進行關系運算也沒有任何意義。一個指針可以和NULL作相等或不等的關系運算,用來判斷該指針是否為空。4.2 指針184.2.4 指針作為函數(shù)參數(shù)指針作為函數(shù)的形參,在調用時實參將地址值傳遞給形參,使形參指針指向主調函數(shù)中的數(shù)據(jù)。這樣在被調函數(shù)中,通過形參指針對數(shù)據(jù)的訪問就是對主調函數(shù)中的數(shù)據(jù)進行訪問。4.2 指針194.2.5 指針數(shù)組

10、如果數(shù)組的每個元素都是指針變量,稱該數(shù)組為指針數(shù)組。定義一維指針數(shù)組的語法格式為:常量表達式同樣指出數(shù)組元素的個數(shù),數(shù)據(jù)類型確定數(shù)組中每個元素的類型,即指針類型。4.2 指針204.2.6 指針型函數(shù)和函數(shù)指針1.指針型函數(shù)定義指針型函數(shù)的語法形式是:數(shù)據(jù)類型 *函數(shù)名(參數(shù)表) 函數(shù)體函數(shù)名前面的“*”表示該函數(shù)是一個指針型函數(shù),數(shù)據(jù)類型表明函數(shù)返回指針的類型。4.2 指針214.2.6 指針型函數(shù)和函數(shù)指針2.函數(shù)指針在程序運行時,不僅數(shù)據(jù)要占據(jù)內存空間,程序的代碼被調入內存后也占據(jù)一定的空間。每一個函數(shù)都有函數(shù)名,C+規(guī)定這個函數(shù)名就表示函數(shù)代碼在內存中的起始地址。由此看來,調用函數(shù)的形

11、式“函數(shù)名(參數(shù)表)”的實質就是“函數(shù)代碼首地址(參數(shù)表)”。指向函數(shù)的指針,簡稱函數(shù)指針,是用來存放函數(shù)代碼首地址的指針型變量。4.2 指針224.2.6 指針型函數(shù)和函數(shù)指針函數(shù)指針名前的圓括號是必需的。圓括號改變了運算符的優(yōu)先級,使得該標識符首先被解釋為指針。函數(shù)指針在使用之前也要進行賦值,使指針指向一個已經(jīng)存在的函數(shù)代碼的起始地址。語法為:使用函數(shù)指針調用函數(shù)有以下兩種語法形式:4.2 指針234.2.7 用typedef簡化指針C+中是用關鍵字typedef定義一個標識符來代表一種數(shù)據(jù)類型,它的主要用途是簡化復雜的類型說明,改進程序的可讀性。typedef定義類型的語法格式為:4.3

12、 指針與數(shù)組的關系24在C+中,指針和數(shù)組的關系十分密切。數(shù)組名代表數(shù)組在內存中的首地址。圖4-10中,數(shù)組名f在表達式中被自動轉換為一個指向數(shù)組首元素的指針常量。同樣通過指針也可以訪問數(shù)組中的元素。這樣數(shù)組名可以用指針來代替,而且非常方便。4.3 指針與數(shù)組的關系254.3.1 指針與一維數(shù)組從前面的介紹中已知,數(shù)組名表示數(shù)組首元素的地址。如定義:int f10,則f是數(shù)組名,也是數(shù)組首元素f0的地址,因此有以下等值關系:4.3 指針與數(shù)組的關系264.3.2 指針與二維數(shù)組使用指針可以指向一維數(shù)組中的元素,也可以指向多維數(shù)組中的元素。但是在概念和使用上要比一維數(shù)組復雜得多。1.二維數(shù)組中元

13、素的地址在C+中,對多維數(shù)組是一種嵌套定義,將二維及多維數(shù)組看成是“數(shù)組的數(shù)組”。例如,二維整型數(shù)組mat的定義為:4.3 指針與數(shù)組的關系274.3.2 指針與二維數(shù)組4.3 指針與數(shù)組的關系284.3.2 指針與二維數(shù)組4.3 指針與數(shù)組的關系294.3.2 指針與二維數(shù)組2.指向一維數(shù)組的指針從上面的討論中可以知道,二維數(shù)組名mat是其首元素mat0的地址,該地址的類型不是int*,而應該是一個由6個int類型變量組成的一維數(shù)組的地址,即和int(*)6類型的指針等價。因此要定義一個指針指向mat,可以如下定義:p是一個指向由6個int類型變量組成的一維數(shù)組的指針,并指向mat的第一行m

14、at0。稱p為數(shù)組指針。推而廣之,定義二維數(shù)組的指針變量的語法格式為:4.4 字符串304.4.1 C風格字符串1.字符串與字符數(shù)組C+中的字符數(shù)組可用來處理字符串,因此也允許直接用字符串常量對字符數(shù)組進行初始化。如果數(shù)組定義的長度大于初始化字符串的長度,多出的字符均為0。2.字符指針與字符串用指針處理字符串更方便,更靈活。例如,有如下說明語句: char*pstr=C+isaobject_orientedlanguage ;4.4 字符串314.4.1 C風格字符串3.字符串處理函數(shù)C+中對C風格的字符串沒有提供進行賦值、合并、比較的運算符,但提供了許多字符串處理函數(shù)。使用這些函數(shù)時要包含頭

15、文件cstring。下面討論幾個最常用的字符串處理函數(shù)。(1)字符串復制函數(shù) char * strcpy(char *t , constchar *s)(2)串連接函數(shù)char * strcat(chart , constchar *s)(3)字符串比較函數(shù)intstrcmp(constchar *s1, constchar *s2)(4)字符串長度函數(shù)intstrlen(constchar *s)4.4 字符串324.4.2 C+string類下面介紹string類型的常用方法。(1)定義string類型的對象。 stringstr; /建立空字符串str stringstr(“OK”);

16、/建立字符串str,并用C風格字符串初始化 stringstr1(str); /建立字符串str1,并用str初始化4.4 字符串334.4.2 C+string類下面介紹string類型的常用方法。(2)訪問string對象字符。 stri; /訪問str索引i的字符,不檢查是否出界 str.at(i); /訪問str索引i的字符,檢查是否出界4.4 字符串344.4.2 C+string類下面介紹string類型的常用方法。(3)string類型的=、+及關系等運算。與C風格字符串不同,進行這些運算時,不必考慮目標串的長短,需要時系統(tǒng)會自動為目標串分配所需空間。str1=str2; /st

17、r2賦給str1str1+=str2; /str1和str2字符串首尾連接str1+str2; /返回一個字符串,它將str2的字符數(shù)據(jù)連接到str1的尾部str1=str2;str1!=str2; /基于字典序比較的關系運算,返回布爾值(4)string類型字符串的輸入/輸出。string類型輸入/輸出與C風格字符串同樣方便,輸出使用cout和插入運算符“”。4.4 字符串354.4.2 C+string類(5)string類型提供了一些常用的函數(shù),以方便字符串處理。str.substr(pos,len); /返回str從pos位置起,長為len個字符的字串str.empty(); /檢查s

18、tr是否為空字符串str.insert(pos,str2); /將str2插入str的pos位置處str.remove(pos,len); /從str位置pos處起,刪除長度為len的子串str.find(str1); /返回str1首次在str中出現(xiàn)時的索引str.find(str1,pos); /返回str1首次在str中出現(xiàn)時的索引,從位置pos處起尋找str.length(); /返回str串長度str.append(str1); /和str+=str1等價str.assign(str1); /和str=str1等價pare(str1); /和str1比較,根據(jù)比較結果,返回1、0、-1str.swap(str1); /和str1交換4.5 動態(tài)內存分配36C+提供了這樣一種存儲空間分配技術,能夠在程序運行時,根據(jù)實際需求,申請適量的內存空間。當不再使用該內存空間,再返還給操作系統(tǒng)。這種技術稱為動態(tài)分配內存。動態(tài)內存所占用空間在自由存儲區(qū)(也稱堆區(qū))。在C+中,申請和釋放自由存儲區(qū)中空間,分別使用new和delete這兩個運算符來完成,使用的格式如下:4.5 動態(tài)內存分配374.4.2