10.5 – Многомерные массивы
Добавлено 5 июня 2021 в 17:57
Элементы массива могут быть любого типа данных, включая массивы! Массив массивов называется многомерным массивом.
int array[3][5]; // 3-элементный массив из 5-элементных массивов
Поскольку здесь у нас есть 2 индекса, это двумерный массив.
В двумерном массиве удобно рассматривать первый (левый) индекс как строку, а второй (правый) индекс как столбец. Это называется строковым порядком. Концептуально представленный выше двумерный массив имеет следующую структуру:
[0][0] [0][1] [0][2] [0][3] [0][4] // строка 0 [1][0] [1][1] [1][2] [1][3] [1][4] // строка 1 [2][0] [2][1] [2][2] [2][3] [2][4] // строка 2
Чтобы получить доступ к элементам двумерного массива, просто используйте два индекса:
array[2][3] = 7;
Инициализация двумерных массивов
Для инициализации двумерного массива проще всего использовать вложенные фигурные скобки, где каждый набор чисел представляет собой строку:
int array[3][5]
{
{ 1, 2, 3, 4, 5 }, // строка 0
{ 6, 7, 8, 9, 10 }, // строка 1
{ 11, 12, 13, 14, 15 } // строка 2
};Хотя некоторые компиляторы позволяют вам опускать внутренние фигурные скобки, мы настоятельно рекомендуем вам включать их в любом случае, как для удобства чтения, так и из-за того, как C++ заменяет отсутствующие инициализаторы на 0.
int array[3][5]
{
{ 1, 2 }, // строка 0 = 1, 2, 0, 0, 0
{ 6, 7, 8 }, // строка 1 = 6, 7, 8, 0, 0
{ 11, 12, 13, 14 } // строка 2 = 11, 12, 13, 14, 0
};Двумерные массивы со списками инициализаторов могут опускать (только) крайнюю левую спецификацию длины:
int array[][5]
{
{ 1, 2, 3, 4, 5 },
{ 6, 7, 8, 9, 10 },
{ 11, 12, 13, 14, 15 }
};Компилятор может вычислить, чему равна длина массива. Однако следующее не допускается:
int array[][]
{
{ 1, 2, 3, 4 },
{ 5, 6, 7, 8 }
};Как и обычные массивы, многомерные массивы могут быть инициализированы значением 0 следующим образом:
int array[3][5]{};Доступ к элементам в двумерном массиве
Для доступа ко всем элементам двумерного массива требуются два цикла: один для строки и один для столбца. Поскольку доступ в двумерных массивах обычно осуществляется построчно, индекс строки обычно используется в качестве внешнего цикла.
for (int row{ 0 }; row < numRows; ++row) // пройти по строкам в массиве
{
for (int col{ 0 }; col < numCols; ++col) // пройти по каждому элементу в строке
{
std::cout << array[row][col];
}
}В C++11 циклы for-each также могут использоваться с многомерными массивами. Цикл for-each мы подробно рассмотрим позже.
Многомерные массивы больше двух измерений
Многомерные массивы могут быть больше двух измерений. Вот объявление трехмерного массива:
int array[5][4][3];
Трехмерные массивы сложно инициализировать каким-либо интуитивно понятным способом с использованием списков инициализаторов, поэтому обычно лучше инициализировать массив значением 0, а затем явно присвоить значения с помощью вложенных циклов.
Доступ к элементу трехмерного массива аналогичен двумерному случаю:
std::cout << array[3][1][2];
Пример двумерного массива
Давайте посмотрим на практический пример двумерного массива:
#include <iostream>
int main()
{
constexpr int numRows{ 10 };
constexpr int numCols{ 10 };
// Объявление массива 10x10
int product[numRows][numCols]{};
// Рассчитываем таблицу умножения
for (int row{ 1 }; row < numRows; ++row)
{
for (int col{ 1 }; col < numCols; ++col)
{
product[row][col] = row * col;
}
}
// Распечатываем таблицу
for (int row{ 1 }; row < numRows; ++row)
{
for (int col{ 1 }; col < numCols; ++col)
{
std::cout << product[row][col] << '\t';
}
std::cout << '\n';
}
return 0;
}Эта программа вычисляет и распечатывает таблицу умножения для всех значений от 1 до 9 (включительно).
Обратите внимание, что при печати таблицы циклы for начинаются с 1 вместо 0. Это позволяет не печатать столбец 0 и строку 0, которые будут просто набором нулей! Вот результат:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3 6 9 12 15 18 21 24 27 4 8 12 16 20 24 28 32 36 5 10 15 20 25 30 35 40 45 6 12 18 24 30 36 42 48 54 7 14 21 28 35 42 49 56 63 8 16 24 32 40 48 56 64 72 9 18 27 36 45 54 63 72 81
Двумерные массивы обычно используются в играх с тайловой (плиточной) графикой, где каждый элемент массива представляет один тайл. Они также используются в трехмерной компьютерной графике (в качестве матриц) для поворота, масштабирования и отражения фигур.
Оригинал статьи:
- 9.5 — Multidimensional Arrays
Теги
C++ / CppLearnCppДля начинающихМассивМногомерный массивОбучениеПрограммированиеНазад
Оглавление
Вперед
Урок #6: Двумерные и одномерные массивы
Одномерные массивы
Довольно часто нам приходится иметь дело с набором данных одного типа.
Это можно реализовать при помощи массива. Массив представляет собой совокупность элементов одного типа, которые имеют одно общее имя. Обращаться к этим элементам можно при помощи индексации, так как все эти элементы в памяти расположены по порядку. Массив объявляется так: int arr[10]. Здесь int — тип элементов массива, arr — его название, а в квадратных скобочках — количество его элементов, которое задается или литералов перечисляемого типа, или константой. Но стоит помнить, что в C++ индексация массива начинается с нуля, поэтому в данном примере существуют 10 элементов, и первый имеет адрес 0, а десятый — 9. Обращаться к этим элементам можно при помощи квадратных скобок:
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int arr[10], n;
for (int i = 0; i > n;
if ((n >= 0) && (n Как мы видим, if в данном случае предостерегает нас от выхода за пределы массива.
Двумерные массивы
Иногда приходится хранить двумерные массивы, то есть некие «прямоугольники». Например, таблица умножения. Для таблицы умножения до 12 воспользуемся двумерным массивом 12*12. Объявляется он таким образом: int arr[12][12]. Попробуйте сами написать код программы, которая генерирует таблицу умножения в массиве. Сразу могу сказать, что эта программа будет содержать два цикла: первый будет изменять переменную i от 0 до 11, а второй будет изменять j с таким же диапазоном. Каждый раз будем присваивать ячейке массива с индексами (i; j) значение (i + 1) * (j + 1), так как нумерация начинается с нуля и без увеличения переменной на 1, мы получили бы в первом столбце и в первой строке нашего двумерного массива одни нули.
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int arr[12][12];
for (int i = 0; i Инициализация массивов
Массивам, как и обычным переменным, можно присвоить значение при объявлении. Делается это с помощью фигурных скобок: int arr[3] = {2, 4, 8}. Так же, согласно стандарту C++11, знак = можно опустить, при этом ничего не изменится, только форма записи потеряла один знак. Если объявлять массив и сразу же присваивать его элементам некие значения, количество его элементов можно не указывать: int arr[] {2, 4, 8}. Это довольно полезно, когда создается массив с некой числовой последовательностью и мы не знаем сколько именно элементов будет содержать данный массив. Инициализацию разрешается использовать только при объявлении массива, так как C++ требует, что бы на момент компиляции размер массива был известен. Точно так же можно и задавать начальные значения и двумерным массивам.
При этом мы должны их воспринимать как массив массивов, то есть так: int arr[][] {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}.
Возможные вопросы по теме:
Вопросов еще нет
Добавляйте свои вопросы в комментарии. Лучшие попадут в статью 🙂
Урок #5Урок #7Двумерный массив в C | Многомерный массив в C
Обзор
Размерность массива относится к определенному направлению, в котором элементы массива могут изменяться. Массив с одним измерением известен как одномерный массив. Массив, размерность которого больше единицы, называется многомерным массивом.
Например, массив с двумя измерениями является двумерным массивом. Двумерный массив — это простейшая форма многомерного массива, которую можно назвать массивом массивов. У нас также может быть трехмерный массив, четырехмерный массив и так далее. C дает нам возможность использовать многомерные массивы в нашей программе.
Scope
Эта статья посвящена многомерным массивам.
Мы научимся работать с двумерным массивом в C. Мы рассмотрим указатели и двумерные массивы, а затем перейдем к работе с трехмерными массивами.
Массив и его типы
Пример. Целочисленный массив представляет собой набор целых чисел.
В языке C массивы делятся на два типа:
- Одномерный массив или одномерный массив.
- Многомерный массив, например. — двумерный массив на C.
В этой статье мы углубимся во второй тип массива.
Размер многомерных массивов в C
Очень важно уметь вычислять размер нашего массива, так как он понадобится нам для вычисления пространственной сложности, а также для проверки количества элементов в нашем массиве.
Давайте посмотрим, как мы можем вычислить размер трехмерного массива:
Предположим, у нас есть трехмерный массив целых чисел A[10][20][30].
Размер приведенного выше массива является произведением размера измерений, т.е. 10 * 20 * 30 = 6000 элементов.Двумерный массив в C
Двумерный массив можно рассматривать как массив массивов или как матрицу, состоящую из строк и столбцов.
Ниже приведен пример двумерного массива:
| 1 | 7 | 2 |
|---|---|---|
| 9 | 3 | 8 |
Этот массив имеет 222 строки и 333 столбца.
Двумерный массив в C будет следовать индексации с отсчетом от нуля, как и все другие массивы в C.
Синтаксис:
Теперь мы рассмотрим синтаксис объявления двумерного массива в C.
Здесь i и j — размер двух измерений, т. е. i обозначает количество строк, а j — количество столбцов.
Пример:
Здесь мы объявляем двумерный массив на C с именем A, который имеет 10 строк и 20 столбцов.
Инициализация двумерного массива в C
Мы можем инициализировать двумерный массив в C любым из следующих двух способов:
Метод 1 Мы можем использовать приведенный ниже синтаксис для инициализации двумерного массива в C. C размера x * y без использования каких-либо вложенных фигурных скобок.
Это создаст массив размера x * y с элементами, заполненными следующим образом:
Слева направо первые y элементов будут в первой строке. y + 1 и далее, следующие y элементов в порядке слева направо будут заполнены во второй строке. Таким образом, все строки x будут заполнены одна за другой.
Давайте разберемся с этим на следующем примере:
Итак, у нас будет массив размером 2 * 3 с приведенной выше инициализацией. Посмотрим, как будут заполняться элементы:
- Слева направо первые три элемента будут в первой строке.
- Четвертый до последнего элемент в порядке слева направо будет заполнен во второй строке.
Способ 2
Двумерный массив в C также можно инициализировать с помощью вложенных фигурных скобок, что немного упрощает визуализацию каждой строки и столбца.
Синтаксис следующий:
Давайте посмотрим на примере, как мы можем использовать вложенные фигурные скобки для реализации вышеизложенного: столбцы в нашем массиве 2d. 9{th}(j−1)th позиция.
Чтобы получить доступ к элементу в позиции (i, j), мы используем array_name[i — 1][j — 1]. Таким образом, элемент в 4-й строке и 5-м столбце будет доступен A[3][4].
Как сохранить данные, введенные пользователем, в двумерный массив?
Чтобы сохранить данные, введенные пользователем, в двумерный массив, мы должны просмотреть каждую строку и столбец и заполнить каждый индекс один за другим. Для этого используем две петли. Внешний цикл будет обрабатывать каждую строку, таким образом, он будет выполняться от 0 до количества строк — 1. Внутренний цикл будет обрабатывать каждый столбец, поэтому он будет выполняться от 0 до количества столбцов — 1.
Например, — Предположим, у нас есть массив A из m строк и n столбцов. Мы можем сохранить вводимые пользователем данные в наш массив A следующим образом:
Первоначально для i = 0 внутренний цикл будет проходить от j = 0 до j = n — 1. Таким образом, для 0-й строки он займет n элементов от пользователя. Этот процесс будет продолжен аналогично для второй строки (i = 1), третьей строки и так далее.
Указатели и двумерный массив
В C, в случае одномерного массива, один указатель может указывать на первый элемент массива. Используя этот указатель, мы можем обойти весь массив.
Например:
Вывод:
Объяснение: Здесь мы увидели, что с помощью указателя мы обошли весь массив.
Теперь предположим, что мы хотим, чтобы указатель указывал на двумерный массив. Мы видели, что один указатель может указывать на весь одномерный массив. Итак, все, что нам нужно сделать, это создать указатель для каждой строки/столбца двумерного массива.
Вывод:
Объяснение: Здесь мы использовали указатель для каждой строки и прошли всю строку, используя этот указатель. Таким образом, был пройден весь двумерный массив. 9{th}0-й элемент i-й строки, представляющей собой одномерный массив.
Теперь предположим, что мы хотим получить доступ ко 2-му элементу 2-й строки обр. *(arr + 1) указывает на вторую строку массива. *(arr + 1) + 0 указывает на 1-й элемент 2-й строки массива. *(arr + 1) + 1 указывает на 2-й элемент 2-й строки массива. Таким образом, мы можем получить доступ к значению этого элемента: *(*(приб + i) + j)
Итак, код C для печати каждого элемента этого массива:
Вывод:
Объяснение:
Элемент в i-й строке и j-м столбце массива равен *(*(arr + i) + к). В этом коде сначала мы объявляем и инициализируем массив, после чего перебираем 2D-массив, используя 2 цикла, и печатаем каждый элемент массива, используя *(*(arr + i) + j).
Таким образом, печатается весь 2D-массив.
Трехмерный массив в C
Как следует из названия, трехмерный массив содержит три измерения, поэтому его можно рассматривать как массив двумерных массивов. Три измерения сформулированы следующим образом:
- Размер блока (k)
- Ряд (i)
- Колонка (j)
Синтаксис
Теперь Это синтаксис для объявления трехмерного массива.
Здесь i, j и k — размер трех измерений, где i — количество блоков (2d массивов), j — количество строк и k — количество столбцов.
Пример (для трехмерного массива символов):
Инициализация трехмерного массива в C
Мы можем инициализировать трехмерное изображение либо с помощью вложенных фигурных скобок, либо путем упоминания элементов внутри каждой вложенной скобки.
Рассмотрим пример инициализации с помощью вложенной скобки:
Объяснение:
Как видите, вложенность и количество элементов зависят от размеров трехмерного массива.
Поскольку у нас есть 2 блока, количество самых внешних внутренних скобок равно 2. Внутри каждой из самых внешних внутренних скобок у нас есть 3 внутренних скобки, так как количество строк в каждом блоке равно 3. Внутри самых внутренних фигурных скобок у нас есть 4 элемента каждый , поскольку размер нашего столбца в каждом блоке равен 4.
Давайте теперь представим, как это выглядит на диаграмме ниже:
Доступ к элементам трехмерного массива в C
Доступ к элементам трехмерного массива очень похож на то, как это делается для двумерных массивов. Используется такое же индексирование с отсчетом от нуля.
Предположим, нам дан трехмерный массив. Теперь предположим, что мы хотим получить доступ ко всем элементам массива и распечатать их. Код для этого:
Вывод:
Объяснение:
Мы используем 3 вложенных цикла для обхода всего массива и вывода элементов один за другим.
Заключение
- Поздравляем! В этой статье вы узнали о массиве, который представляет собой набор одинаковых типов элементов, хранящихся в непрерывном порядке, и о его типах, имеющих разные размеры.
- Одномерный массив хранит единый список различных элементов, имеющих схожий тип данных.
- Двумерный массив хранит массив различных массивов, список различных списков или массив различных одномерных массивов.
- Трехмерный массив — это массив двумерных массивов.
- Мы можем инициализировать каждый тип массива во время объявления и можем получить доступ к любому из его элементов после этого.
Двумерные массивы на языке C — проектирование встроенной системы с использованием конечного автомата UML
В этой статье мы рассмотрим двумерные массивы на языке C. вы считаете баллов uint8_t[3] = {10, 20, 30}; Здесь scores[3] — это одномерный массив из 3 элементов типа uint8, один байт данных. Итак, scores[3] — это массив из трех элементов, каждый из которых имеет размер 1 байт. И баллы указывают имя массива; его тип является типом указателя. Но здесь scores — это имя массива, а 10, 20, 30 — инициализация.
И мы называем это одномерным массивом, потому что вы не можете индексировать этот массив только в одном измерении; вы называете это x измерением.
Здесь 10 — 0-й элемент, 20 — первый элемент, 30 — второй элемент. Если вы наберете 0 баллов, вы получите значение 10. Если вы наберете 1 балл, вы получите значение 20. Мы называем это индексацией. Индексация может быть выполнена только в одном измерении. Вот почему он называется одномерным массивом. Речь идет об одномерном массиве.
Двумерный массив:
Двумерный массив — это структура данных в C, которая используется или полезна при представлении набора данных в виде таблицы.
Таблица: Таблица имеет несколько строк и несколько столбцов.
Рассмотрим этот пример, как показано на рисунке 2. Здесь scores — это имя двумерного массива, [2] → указывает количество строк в таблице, а [ 3] → указывает количество столбцов таблицы. Таблица — это не что иное, как некоторое расположение данных.
С помощью поля [2] можно переключаться между разными строками, а с помощью поля [3] можно переключаться между разными столбцами. Следовательно, он называется двумерным массивом, потому что есть две точки переключения. Вы можете переключаться в направлении y или переключаться в направлении x. И двумерные массивы инициализируются так. Сначала инициализируйте первую строку, поставьте запятую и инициализируйте вторую строку. 10, 20, 30 эти значения данных первой строки должны быть заключены в фигурные скобки.
Рисунок 3. Пример 2-мерного массива
Допустим, если я пишу типа scores[0][1], то данные 0-й строки, первого столбца, я получаю 20, как показано на рисунке 3.
Рисунок 4. Пример двумерного массива
Если я делаю баллы[1][2], это означает строку 1, столбец 2. Значение, которое он предоставляет, равно 45 (рисунок 4). Вы можете сделать индексацию следующим образом.
Почему это полезно?
Рисунок 5. Маркировочный лист Испытания-1 по номерам валков
Рассмотрим этот пример: оценочный лист теста 1 вашего класса в виде номеров бросков, как показано на рис.
5. Есть четыре ученика; Номера рулонов от 0 до 3 и 4 предмета. Код предмета по математике — 0. Код по физике — 1. Код по химии — 2. Код по экономике — 3. А остальное — это оценки, выставленные учащимся.
Как вы это делаете?
uint8_t marksheet_of_test[16] = {34, 56, 77, 99, 67, 34, 89 …… 21,43};
Можно сохранить 16 данных. Вот почему вы создаете один массив из 16 байт и начинаете хранить значения. Во-первых, вы сохраняете 34,56, 77, вот так, вплоть до последних чисел.
Недостаток этого метода заключается в том, что вы хотите получить некоторые значения, например, какую оценку набрал Бросок номер 1 по химии? Теперь, как узнать, используете ли вы одномерный массив? Это возможно, но это немного сложно.
Вот как вы собираетесь это вычислить. Итак, вы должны отработать это.
Прежде всего, оценка, выставленная по броску номер 1, означает, что вы должны сначала получить 67. Как вы получаете 67? Вы можете прийти сюда по указанному ряду.
uint8_t mark = marksheet_of_test1[1*4+2];
Номер рулона 1, умноженный на общее количество столбцов. Вы должны умножить это. 1 умножается на общее количество столбцов 4 и затем добавляется код темы. Вы хотите химии; химия равна 2. Вы добавляете к ней 2. Затем вы достигаете точки 89, вот так.
Например, какая оценка выставляется за бросок номер 3 по физике?
Рисунок 7.
Пример двумерного массива
Во-первых, вы должны прийти к 98. Как вы сюда попали? Строка в вопросе 3, умноженная на общее количество столбцов 4, равна 12. Это массив из 12.
Массив из 12 равен 98, а затем добавьте код темы. Код темы 1. Итак, добавляем 1. 45 (рисунок 7).
Это означает, что таблицу также можно представить в виде одномерного массива, без проблем. Но вам придется немного потрудиться, чтобы узнать нужную координату. Для этой цели язык программирования C предоставил вам двумерную структуру данных массива.
Рисунок 8. Пример двумерного массива
В приведенном выше примере двумерный массив определяется как четыре строки и четыре столбца и инициализируются значения.
Предположим, я хочу получить оценку по химическому тесту за 2 балла. Здесь это очень просто; укажите номер строки и номер столбца. Строка номер 2 и номер столбца тоже 2, что дает мне 30. Это очень просто, если вы используете двумерный массив. Это помогло бы, если бы вы не боролись с получением этих координат.
Давайте разберемся, как двумерный массив сохраняется в памяти.
Рис. 9. Хранение двумерного массива в памяти
Память, выделенная для одномерного массива, по своей природе непрерывна. Например, посмотрите на рисунок 9. В этом массиве 3 элемента данных, и 3 байта памяти будут выделены рядом друг с другом. И здесь имя массива содержит адрес первого элемента массива.
Выделение памяти точно такое же, если рассматривать двумерный массив.
Например, uint8_t items[2][2] — это двумерный массив с двумя строками и двумя столбцами; это означает, что имеется 4 элемента данных, как вы можете видеть на рис. 9. В памяти данные хранятся построчно. Здесь выкладывается первый ряд, примыкающий ко второму ряду. А память носит непрерывный характер. Память размещается построчно. Это очень просто понять.
По этой причине всякий раз, когда вы инициализируете двумерный массив, вам не нужно упоминать информацию о строке. Это может быть необязательно. Но информация столбца является обязательной.
Видите ли, здесь я даже могу написать вроде элементов[][2] , оставить строку пустой и даже написать столбец равным 2, это и приравнять к тому, что я хочу инициализировать.
Всякий раз, когда компилятор видит этот оператор, компилятор понимает, что есть две строки. Вот почему вам не нужно упоминать эту информацию строки.
Рисунок 10. Инициализация двумерного массива
Первая строка {1, 2} и инициализация второй строки {2,3}.
uint8_t элементов[2][2] → Когда компилятор увидит это определение на первом шаге, он должен понять, что оно состоит из двух строк и двух столбцов.
uint8_t items[][] → Когда вы упомянете это определение, оно выдаст ошибку, если вы его скомпилируете. И что говорит об ошибке, вы должны предоставить информацию о столбце. Информация о столбце, внешняя граница, которую вы можете увидеть здесь, границы, которые вы должны указать.
uint8_t items[][2] → Вы указываете 2 в информации столбца и компилируете. Хорошо. Это не приводит к ошибкам. Почему? Когда компилятор это видит, он понимает, что строк две. Поэтому он сам заполнит эту информацию. Но вы должны указать информацию о столбце. Поскольку в строке две записи, это не означает, что в ней два столбца. Это также правильно.
uint8_t items[][4] → Это определение также хорошо компилируется. Что это значит? Это означает, что есть две строки. Это исправлено. Но есть четыре столбца, из которых два инициализированы, а остальные инициализированы 0. В этом и смысл. Это внешняя граница.
Помните, что при инициализации двумерного массива обязательно указывать информацию о столбцах, а информацию о строках можно не указывать.