1.9 數組與字符串

· 1.9.1　數組

數組是一個可以存儲固定大小的相同類型元素的順序集合。數組是用來存儲一系列數據的，但往往被認為是一系列相同類型的變量。

數組的聲明并不是聲明一個個單獨的變量，如 number0, number1, …, number99，而是聲明一個數組變量，如 numbers，然后使用 numbers[0], numbers[1],…, numbers[99] 來代表一個個單獨的變量。數組中的特定元素可以通過索引訪問。

所有數組的元素在內存中是連續存儲的，占據連續的內存地址。最低的地址對應第一個元素，最高的地址對應最后一個元素。

█ 1．一維數組

一維數組定義的3種方式。

● 數據類型 數組名[ 元素個數 ];。

● 數據類型 數組名[ 元素個數 ] = { 值1，值2，值3， …};。

● 數據類型 數組名[ ] = { 值1，值2，值3， …};。

具體使用方法見例1-35、例1-36。

例1-35：數組的定義和賦值。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    int main() {
       //定義方式1
       //數據類型 數組名[元素個數];
       int score[10];
       //利用下標賦值
       score[0] = 100;
       score[1] = 99;
       score[2] = 85;
       //利用下標輸出
       cout << score[0] << endl;
       cout << score[1] << endl;
       cout << score[2] << endl;
       //定義方式2
       //數據類型 數組名[元素個數] =  {值1，值2，值3，…};
       //如果{}內不足10個數據，剩余數據用0補全
       int score2[10] = { 100, 90,80,70,60,50,40,30,20,10 };
      //逐個輸出
       //cout << score2[0] << endl;
       //cout << score2[1] << endl;
       //一個一個輸出太麻煩，因此可以利用循環語句進行輸出
       for (int i = 0; i < 10; i++)
       {
           cout << score2[i] << endl;
       }
       //定義方式3
       //數據類型 數組名[] =  {值1，值2 ，值3， …};
       int score3[] = { 100,90,80,70,60,50,40,30,20,10 };
       for (int i = 0; i < 10; i++)
       {
           cout << score3[i] << endl;
       }
       return 0;
    }

例1-35運行結果如圖1-52所示。

圖1-52　例1-35運行結果

總結1：數組名的命名規范與變量名的命名規范一致，不要和變量重名。

總結2：數組中的下標是從0開始的。

一維數組名稱有以下2個用途。

● 可以統計整個數組在內存中的長度。

● 可以獲取數組在內存中的首地址。

具體使用方法見例1-36。

例1-36：一維數組。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    int main() {
       //數組名用途
      //1.可以獲取整個數組占用內存空間的大小
       int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
       cout << "整個數組所占內存空間為：" << sizeof(arr) << endl;
       cout << "每個元素所占內存空間為：" << sizeof(arr[0]) << endl;
       cout << "數組的元素個數為：" << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;
       //2.可以通過數組名獲取到數組首地址
       cout << "數組首地址為：" << (int)arr << endl;
       cout << "數組中第一個元素地址為：" << (int)&arr[0] << endl;
       cout << "數組中第二個元素地址為：" << (int)&arr[1] << endl;
       //arr = 100; 錯誤，數組名是常量，因此不可以賦值
       return 0;
    }

例1-36運行結果如圖1-53所示。

圖1-53　例1-36運行結果

注意：數組名是常量，不可以賦值。

總結1：直接輸出數組名，可以查看數組所占內存的首地址。

總結2：對數組調用sizeof()函數，可以獲取整個數組占內存空間的大小。

█ 2．二維數組

二維數組就是在一維數組上多加一個維度。如二維矩陣就是一個二維數組。

二維數組定義的4種方式。

● 數據類型 數組名[行數][列數];。

● 數據類型 數組名[行數][列數] = { {數據1, 數據2 } , {數據3, 數據4 } };。

● 數據類型 數組名[行數][列數] = {數據1, 數據2, 數據3, 數據4};。

● 數據類型 數組名[ ][列數] = {數據1, 數據2, 數據3, 數據4};。

以上4種定義方式，第2種更加直觀，可提高代碼的可讀性。

具體使用方法見例1-37、例1-38、例1-39。

例1-37：二維數組。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    int main() {
       //方式1  
       //數組類型 數組名 [行數][列數]
       int arr[2][3];
       arr[0][0] = 1;
       arr[0][1] = 2;
      arr[0][2] = 3;
       arr[1][0] = 4;
       arr[1][1] = 5;
       arr[1][2] = 6;
       for (int i = 0; i < 2; i++)
       {
           for (int j = 0; j < 3; j++)
           {
                     cout << arr[i][j] << " ";
           }
           cout << endl;
       }
       //方式2 
       //數據類型 數組名[行數][列數] = { {數據1, 數據2 } , {數據3, 數據4 } };
       int arr2[2][3] =
       {
           {1,2,3},
           {4,5,6}
       };
       //方式3
       //數據類型 數組名[行數][列數] = { 數據1, 數據2, 數據3, 數據4  };
       int arr3[2][3] = { 1,2,3,4,5,6 }; 
       //方式4 
       //數據類型 數組名[][列數] = { 數據1, 數據2, 數據3, 數據4  };
       int arr4[][3] = { 1,2,3,4,5,6 };
       return 0;
    }

例1-37運行結果如圖1-54所示。

圖1-54　例1-37運行結果

總結：在定義二維數組時，如果對數據進行了初始化，可以省略行數。

下面通過例1-38對如何查看二維數組所占內存空間和如何獲取二維數組首地址等操作進行說明。

例1-38：二維數組操作。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    int main() {
       //定義二維數組
       int arr[2][3] =
       {
           {1,2,3},
           {4,5,6}
       };
       cout << "二維數組大小： " << sizeof(arr) << endl;
      cout << "二維數組一行大小： " << sizeof(arr[0]) << endl;
       cout << "二維數組元素大小： " << sizeof(arr[0][0]) << endl;
       cout << "二維數組行數： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;
       cout << "二維數組列數： " << sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]) << endl;
       //地址
       cout << "二維數組首地址：" << arr << endl;
       cout << "二維數組第一行地址：" << arr[0] << endl;
       cout << "二維數組第二行地址：" << arr[1] << endl;
       cout << "二維數組第一個元素地址：" << &arr[0][0] << endl;
       cout << "二維數組第二個元素地址：" << &arr[0][1] << endl;
       return 0;
    }

例1-38運行結果如圖1-55所示。

圖1-55　例1-38運行結果

總結1：二維數組數組名就是這個數組的首地址。

總結2：對二維數組調用sizeof()函數時，可以獲取整個二維數組占用的內存空間大小。

接下來通過一個二維數組應用案例—成績表，進一步介紹二維數組。

案例描述：有3名同學（張三、李四、王五），在一次考試中的成績如表1-8所示，請分別輸出3名同學的總成績。

表1-8　成績表

姓名	語文	數學	英語
張三	100	100	100
李四	90	50	100
王五	60	70	80

具體的案例代碼見例1-39。

例1-39：二維數組的應用。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    int main() {
       int scores[3][3] =
       {
           {100,100,100},
           {90,50,100},
           {60,70,80},
       };
      string names[3] = { "張三","李四","王五" };
       for (int i = 0; i < 3; i++)
       {
           int sum = 0;
           for (int j = 0; j < 3; j++)
           {
                     sum += scores[i][j];
           }
           cout << names[i] << "同學總成績為： " << sum << endl;
       }
       return 0;
    }

例1-39運行結果如圖1-56所示。

圖1-56　例1-39運行結果

· 1.9.2　字符串

█ 1．數組型字符串

字符串實際上是使用NULL字符‘\0’終止的一維字符數組。因此，一個以NULL結尾的字符串，包含了組成字符串的字符。

下面的聲明和初始化創建了一個 “Hello” 字符串。由于在數組的末尾存儲了空字符，所以字符數組的字符數比單詞 “Hello” 的字符數多1。

    char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

依據數組初始化規則，可以把上面的語句寫成以下語句。

    char greeting[] = "Hello";

C++中定義的字符串的內存表示如圖1-57所示。

圖1-57　字符串的內存表示

字符串的定義和賦值見例1-40。

例1-40：字符串的定義和賦值。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <iostream>
    using namespace std;
    int main ()
    {
       char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; 
       cout << "Greeting message: ";
       cout << greeting << endl;
       return 0;
    }

例1-40運行結果如圖1-58所示。

圖1-58　例1-40運行結果

C++提供了一些函數來操作以 NULL 結尾的字符串，如表1-9所示。

表1-9　字符串操作函數與功能

函數	功能
strcpy(s1, s2)	復制字符串 s2 到字符串 s1
strcat(s1, s2)	連接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾
strlen(s1)	返回字符串 s1 的長度
strcmp(s1, s2)	如果 s1 和 s2 是相同的，則返回 0；如果 s1<s2，則返回值小于 0；如果 s1>s2，則返回值大于 0

例1-41使用了上述的一些函數。

例1-41：字符串函數。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <iostream>
    #include <cstring> //此處需要加入頭文件cstring或者string
    using namespace std; 
    int main ()
    {
       char str1[11] = "Hello";
       char str2[11] = "World";
       char str3[11];
       int  len ;
       // 復制 str1 到 str3
       strcpy( str3, str1);
       cout << "strcpy( str3, str1) : " << str3 << endl;
       // 連接 str1 和 str2
       strcat( str1, str2);
       cout << "strcat( str1, str2): " << str1 << endl;
       // 連接后，返回str1 的總長度
       len = strlen(str1);
      cout << "strlen(str1) : " << len << endl;
       return 0;
    }

例1-41運行結果如圖1-59所示。

圖1-59　例1-41運行結果

█ 2．string類型字符串

C++標準庫提供了string類型，支持上述所有的操作，另外還增加了其他功能。下面將學習C++標準庫中的這個類，首先來看例1-42。

例1-42：字符串操作。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <iostream>
    #include <string>
    using namespace std; 
    int main ()
    {
       string str1 = "Hello";//聲明類并創建了對象str1
       string str2 = "World";
       string str3;
       int  len ;
       // 復制str1到str3
       str3 = str1;
       cout << "str3 : " << str3 << endl; 
       // 連接str1和str2
       str3 = str1 + str2;
       cout << "str1 + str2 : " << str3 << endl; 
       // 連接后，返回str3的總長度
       len = str3.size();
       cout << "str3.size() :  " << len << endl;
       return 0;
    }

例1-42運行結果如圖1-60所示。

圖1-60　例1-42運行結果

如果讀者無法透徹地理解這個實例，可能是因為到目前為止我們還沒有討論類和對象，所以現在讀者可以粗略地看看這個實例，等理解了面向對象的概念之后再回頭來分析這個實例。