3.1. Массивы

Представление данных в виде отдельных переменных не всегда достаточно при программировании реальных задач. Например, для представления поведения сигнала во времени или хранения информации об изображении удобно использовать специальный тип данных – массивы. Одномерные массивы можно ассоциировать с компонентами вектора, а двумерные – с матрицами. В общем случае массив – это набор элементов данных одного типа, для объявления которого используется следующий синтаксис:

<тип данных> <имя массива>[число элементов];

Например,

int array_int[100]; //одномерный массив 100 целочисленных элементов
double array_d[25]; //одномерный массив 25 вещественных элементов

Как видно из примеров, объявление массивов отличается от объявления обычных переменных наличием квадратных скобок []. Также имена массивов выбираются по тем же правилам, что и имена переменных. Обращение к отдельному элементу массива осуществляется по номеру его индекса. Следующий фрагмент программы демонстрирует запись в массив значений линейной функции f(x)=kx+b и вывода значений на экран:

double k=0.5, b = 10.0;
double f[100];
for(int x=0;i < 100;i++)
{
f[i] = k*x+b;
printf(“%.2f ”,f[i]);
}

В языке С++ предусмотрена возможность инициализации массива в момент его объявления, например, таким образом

int powers[4] = {1, 2, 4, 6};

В этом случае элементу powers[0] присваивается значение 1, powers[1] – 2, и т.д. Особенностью инициализации массивов является то, что их размер можно задавать только константами, а не переменными. Например, следующая программа приведет к ошибке при компиляции:

int N=100;
float array_f[N]; //ошибка, так нельзя

Поэтому при объявлении массивов обычно используют такой подход:

#include
#define N 100
int main()
{
float array_f[N];
return 0;
}

Следует отметить, что при инициализации массивов число их элементов должно совпадать с его размерностью. Рассмотрим вариант, когда число элементов при инициализации будет меньше размерности массива.

#define SIZE 4
int data[SIZE]={512, 1024};
for(int i = 0;i < SIZE;i++)
printf(“%d, n”,data[i]);

Результат работы программы будет следующим:

512, 1024, 0, 0

Из полученного результата видно, что неинициализированные элементы массива принимаются равными нулю. В случаях, когда число элементов при инициализации превышает размерность массива, то при компиляции произойдет ошибка. Поэтому, когда наперед неизвестно число элементов, целесообразно использовать такую конструкцию языка С++:

int data[] = {2, 16, 32, 64, 128, 256};

В результате инициализируется одномерный массив размерностью 6 элементов. Здесь остается последний вопрос: что будет, если значение индекса при обращении к элементу массива превысит его размерность? В этом случае ни программа, ни компилятор не выдадут значение об ошибке, но при этом в программе могут возникать непредвиденные ошибки. Поэтому программисту следует обращать особое внимание на то, чтобы индексы при обращении к элементам массива не выходили за его пределы. Также следует отметить, что первый элемент массива всегда имеет индекс 0, второй – 1, и т.д.

Для хранения некоторых видов информации, например, изображений удобно пользоваться двумерными массивами. Объявление двумерных массивов осуществляется следующим образом:

int array2D[100][20]; //двумерный массив 100х20 элементов

Нумерация элементов также начинается с нуля, т.е. array2D[0][0] соответствует первому элементу, array2D[0][1] – элементу первой строки, второго столбца и т.д. Для начальной инициализации двумерного массива может использоваться следующая конструкция:

long array2D[3][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};

или

long array2D[][] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};

В общем случае можно задать массив любой размерности и правила работы с ними аналогичны правилам работы с одномерными и двумерными массивами.