第四章 数组、指针

1. 第四章 数组、指针 • 教学目标: 1 .了解一维数组、二维数组的基本概念； 2 .掌握数组类型变量的定义与引用 ； 3 .掌握数组元素的引用 。 • 教学重点: 1. 一维数组、二维数组的定义与引用； 2. 字符数组的定义与引用、常用字符串处理函数及 字符处理函数。 • 教学难点： 数组元素的引用,动态存储分配

2. 第四章 数组、指针 4.1 数组 4.2 指针 4.3 动态存储分配

3. 4.1 数组的分类 4．1．1 一维数组的定义与引用 4．1．2 二维数组的定义与引用 4．1．3 字符数组与字符串类

4. 4.1.1 数组的概念 1、定义 数组是在基本数据类型基础上构造出来的一种新的数据类型。 数组是具有一定顺序关系的若干相同类型变量的集合体，组 成数组的变量称为该数组的元素。 它的本质是把相同类型的一些变量有序汇集在一起,由同一 个名字、不同的下标来区分各个元素，从而为程序设计带来 便利。

5. 2、声明与引用数组必须先声明，后使用。 • 一维数组的声明形式： 类型说明符 数组名[ 常量表达式 ]； 例如：int a[10]; 表示 a 为整型数组，有10个元素：a[0]...a[9] • 一维数组的使用形式（实质元素的引用） 数组名[ 下标 ] 下标:0->数组长度-1 说明：只能逐个引用数组元素， 而不能一次引用整个数组例如：a[0]=a[5]+a[7]-a[2*3] 下面用法是错误的： Int a[5],b[5]; a=b;//错误

6. a a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] 数组元素在内存中顺次存放，它们的地址是连续的。 例如：具有10个元素的数组 a，在内存中的存放次序如下： 3、存储顺序 数组名是数组首元素的内存地址。 数组名是一个常量，不能被赋值。

7. 在声明数组时对数组元素赋以初值。 例如int a[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; • 可以只给一部分元素赋初值，其它自动赋默认值。例如：int a[5]={10,20,30}; • 在对全部数组元素赋初值时，可以不指定数组长度。例如：int array[]= {10,20,30}; 4、初始化 5、举例 用冒泡法对n个数据按升序排序(由小到大)。 将n个数据两两进行比较，较大的数向后移动，经过一轮比较后，将最大的数移动到末尾。 下一轮再对剩下的n-1个数进行两两比较互换，得到次大数。如此进行多轮两两比较互换,最后得到一个由小到大的有序数组。

8. 例如，对4个数据（9，8，7，2）的冒泡排序过程：例如，对4个数据（9，8，7，2）的冒泡排序过程： 9 8 8 8 8 9 7 7 7 7 9 2 2 2 2 9 排 序 第一轮 第二轮 第三轮 比较次数 3 2 1 结论：对n个数排序，要进行n-1轮，第i轮中要进行n-i次比较

9. #include <iostream> using namespace std; void main() { const int N=10; int i,j,t,a[N]; cout<<" Please input "<<N<< " numbers : "; for(i=0;i<N;i++) cin>>a[i]; //输入数组元素 cout<<" The numbers are : "; for(i=0;i<N;i++) cout<<a[i]<<‘\t’; //输出排序前的数组元素 cout<<endl;

10. for(i=1;i<=N-1;i++) //N-1轮 for(j=0;j<N-i;j++) //N-i次比较 if(a[j]>a[j+1]) { t=a[j]; a[j]=a[j+1]; a[j+1]=t;//互换 } cout<<" The sorted numbers are : "; for(i=0;i<N;i++) cout<<a[i]<<‘\t’; cout<<endl; }

11. 4.1.2一维数组的声明与引用 1、数据类型 标识符[常量表达式1][常量表达式2] …; 例: int a[5][3]; 表示a为整型二维数组，其中第一维有5个下标（0~4），第二维有3个下标（0~2），数组的元素个数为15，可以用于存放5行3列的整型数据表格。 注意：不能写成：int a[5,3]//错误

12. 2、二维数组的声明 • 类型说明符 数组名[常量表达式][常量表达式] • 例如：float a[3][4]; • 3、存储顺序 按行存放，上例中数组a的存储顺序为： • 4、引用 例如：b[1][2]=a[2][3]/2 下标不要越界

13. 5、初始化将所有数据写在一个{}内，按内存存放顺序赋值5、初始化将所有数据写在一个{}内，按内存存放顺序赋值 例如：int a[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; • 分行给二维数组赋初值 例如：int a[3][4] ={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}}; • 可以对部分元素赋初值 例如：int a[3][4]={{1},{0,6},{0,0,11}}; • 对全部元素赋初值时，定义数组时第一维的长度可省略 int a[3][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};等价于 int a[][4]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; 或 int a[][4] ={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};

14. 6、有一个3X3的矩阵，分别求出两条对角线元素之和。#include <iostream> using namespace std; void main() { int a[3][3]，i, j，sum1=0,sum2=0; cout<<“Please input 3x3 matrix:”; for(i=0;i<3;i++) for(j=0;j<3;j++) cin>>a[i][j] ; for(i=0;i<3;i++) { sum1+=a[i][i]; //主对角线 sum2+=a[i][2-i];//辅对角线 } cout<<“sum1=”<<sum1 <<“\nsum2=”<<sum2 <<endl; }

15. 4.1.3 字符数组与字符串类 • 在一、二维数组的基础上，还可以推广到三维或更多维的数组。下面给出n维数组的定义： 数据类型 标识符[常量表达式1][常量表达式2] … [常量表达式n]; 例: int a[5][3][7]; //数组的元素个数是5*3*7=105 • 问n维数组的格式： a[0][0][0]=123； • 常用嵌套循环处理多维数组 for(i=0;i<5;i++) for (j=0;j<3;j++) for (k=0;k<7;k++) a[i][j][k]=1;

16. 用字符数组存储和处理字符串 1、字符串常量（一般简称字符串） • 字符串常量，例如：“china“ • 字符串以‘\0’为结束标志，比较：“A”与‘A’ • C++语言没有字符串类型变量，用字符数组来存放字符串 • 字符串常量具有静态字符串类型数组 2、字符串类型（变量） C++语言没有字符串类型，但C++标准库有字符串类型string 头文件中加入 #include <string> using namespace std; 后就可以定义字符串类型变量 string name=“Tom”; //注意：string是一种用户自定义的数据//类型，如同使用C++语言基本类型一样 name是字符串变量

17. 3、字符数组的定义：char类型的数组称为字符数组3、字符数组的定义：char类型的数组称为字符数组 • 如：char a[100]; • 4、字符数组使用特点 • (1) 可用字符串初始化字符数组，且数组长度至少要比字符串长度多1 • (2)整体使用字符数组的情况 • 使用字符数组名输出 • char str[8]="program"; • cout<<str; for(int i=0;i<8;i++) cout<<str[i]; • 使用字符数组名传递函数参数

18. 例：字符数组的初始化与整体输出 • 方式一：用一维数组一般初始化方法 • char str1 [8]={‘p’,‘r’,‘o’,‘g’,‘r’,‘a’,‘m’,‘\0’}; • char str2[8]={112,114,111,103,114,97,109,0};//ASCII • 方式二：用字符串初始化字符数组 • char str3[8]=“program”;//数组长度至少要比字符串长度多1char str4[]="program"; • 字符数组的整体输出 • cout<<str4;

19. 字符输入输出 • 方法： • 逐个字符输入输出 • 将整个字符串一次输入或输出例：char c[]="China"; cout<<c; • 注意： • 输出字符不包括 '\0' • 输出字符串时，输出项是字符数组名，输出时遇到'\0'结束。 • 输入多个字符串时，以空格分隔；输入单个字符串时其中 不能有空格。

20. 4.2 指针 4．2．1 指针与地址的概念 4．2．2 指针变量的定义、初始化、运算 4．2．3 指针和数组 4．2．4 字符串的指针与指向字符串的指针变量

21. 4．2．1 指针与地址的概念 • 指针是C++语言的重要概念，也是C++语言区别其他编程语言的显著特征之一。指针是指变量在内存中的存储地址，它可以使程序员直接对内存地址进行操作，可以明显地提高程序的运行速度，可以动态地分配内存空间，且可以实现复杂的数据结构等。在程序设计过程中，我们处理的数据大多数是以变量（对象）的形式出现，而每个变量都有两个最主要的属性—变量的内容和变量的地址。C++正是用指针来支持对变量地址的操作。

22. 4．2．2 指针变量的定义、初始化、运算 • 与一般变量的定义相同，定义指针可以使用如下格式： • [〈存储类型〉]〈数据类型〉*〈标识符〉[=〈初值表达式〉]； • 其中，存储类型和初值表达式是可选的，“*”表示该变量为指针变量，标识符就是指针变量名，数据类型定义了指针可以指向的数据类型。例如： • int *ptrn; //定义了ptrn指向整型的指针变量 。Char *ptrc; //ptrc为指向字符类型的指针变量 • 没有赋初值的指针，其值是不确定的，它指向的地址空间有可能是非法的。因此在通过指针对数据进行操作之前，一定要对指针进行初始化。

23. 有三种方法可用来定义指针变量 1. 先定义结构体类型再定义结构体变量 例：struct student { int num; char name[20]; char sex; int age; float score; char addr[30]; }; struct student x1, x2; 类型标识符

24. 2。 在定义指针类型的同时定义变量 • 形式定义 struct 结构体名 • { 成员表列} 变量名表列；例：struct student { int num; char name[20]; char sex; int age; char addr[30]; } x1, x2;

25. 3 。 直接定义指针类型变量 定义形式 struct {成员表列} 变量名表列； 不出现结构体类型名

26. { int num char name[20]; char sex; int age; char addr[30]; } x1, x2;

27. 4．2．3 指针和数组 • 数组标识符代表数组中第一个元素的地址，它的类型是数组元素类型的指针。例如数组定义： • Int ia[]={o, 1,1,2,3,5,8,13,21}; • 那么只简单写 ia; • 意味着什么呢？在这个例子中ia的类型是int*,因此下面两种形式： ia; • &ia[0]; 是等价的，它们都返回数组第一个元素的地址。

28. 4．2．4 字符串的指针与指向字 符串的指针变量 • C风格的字符串起于C语言，在C++中继续得到使用。指向C风格字符串的字符指针重视指向一个相关联的字符数组，即使当我们写一个字符串常量时，如： • const char *str=“The expense of spirit\n”; • 系统在内部也把字符串常量存储在一个字符串数组中，然后str指向该数组的第一个元素。 • Char*类型的指针被解引用，然后判断指向的字符是true 还是false（true值是除了空字符外的任意字符），++是增加运算符，它使指针指向数组中的下一个字符。

29. 指向结构体变量的指针 • 用结构体变量和指向结构体变量的指针构成链表 struct LNode { int data; // 数据域 struct Lnode *next; // 指针域 } LNode;

30. 4.3 动态内存分配    在C语言中是利用库函数malloc和free来分配和撤销内存空间的。C++提供了较简便而功能较强的运算符new和delete来取代malloc和free函数。 注意： new和delete是运算符，不是函数，因此执行效率高. new运算符的例子： new int; new int(100); new char[10]; float *p=new float(3.14159); 返回首地址,用户可以根据该指针的值(是否为空)判断分配空间是否成功

31. 4.3 动态内存分配 delete运算符使用的一般格式为 delete [ ] 指针变量 例如要撤销上面用new开辟的存放单精度数的空间(上面第5个例子)，应该用 delete p； 前面用“new char[10];”开辟的字符数组空间，如果把new返回的指针赋给了指针变量pt，则应该用以下形式的delete运算符撤销该空间： delete [] pt； //在指针变量前面加一对方括号，表示是对数组空间的操作

32. 小结: • 理解数组的概念，掌握一、二维数组定义和使用方法 • 会用数组存储和处理字符串，了解String类 思考题: 编写程序将n个数按逆序输出 作业题: 用冒泡法对10个字符按降序排序 练习： 有如下结构： typedef struct {char m;string_node *next;}string_node 试利用这种结构存储字符串，并编制函数 search_max()能够在这个字符串中检索出出现次数最多的字符。