C++语言程序设计(清华大学郑莉)六ppt课件.ppt

第六章 数组 指针与字符串,清华大学 郑 莉,C+语言程序设计,2,本章主要内容,数组指针动态存储分配指针与数组指针与函数vector的基本用法字符串深度探索,3,数组的概念,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。数组属于构造类型。,数 组,4,一维数组的声明与引用,一维数组的声明类型说明符 数组名 常量表达式；例如：int a10;表示 a 为整型数组，有10个元素：a0.a9,引用必须先声明，后使用。只能逐个引用数组元素，而不能一次引用整个数组例如：a0=a5+a7-a2*3,数 组,5,例6.1一维数组的声明与引用,#include using namespace std;int main()int a10,b10;for(int i=0;i 10;i+)ai=i*2-1;b10-i-1=ai;for(int i=0;i 10;i+)cout a i=ai;cout b I=bi endl;return 0;,数 组,6,一维数组的存储顺序,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：,数组名字是数组首元素的内存地址。数组名是一个常量，不能被赋值。,数 组,7,一维数组的初始化,可以在定义数组的同时赋给初值：在声明数组时对数组元素赋以初值。例如：static int a10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;可以只给一部分元素赋初值。例如：static int a10=0,1,2,3,4;在对全部数组元素赋初值时，可以不指定数组长度。例如：static int a=1,2,3,4,5,数 组,8,#include using namespace std;int main()int f20=1,1;/初始化第0、1个数 for(int i=2;i 20;i+)/求第219个数 fi=fi-2+fi-1;for(i=0;i20;i+)/输出，每行5个数 if(i%5=0)cout endl;cout.width(12);/设置输出宽度为12 cout fi;return 0;,例：用数组来处理求Fibonacci数列问题,9,例：用数组来处理求Fibonacci数列问题,运行结果：11235813213455891442333776109871597258441816765,10,一维数组应用举例,循环从键盘读入若干组选择题答案，计算并输出每组答案的正确率，直到输入ctrl+z为止。每组连续输入5个答案，每个答案可以是a.d。,数 组,#include using namespace std;int main()const char KEY=a,c,b,a,d;const int NUM_QUES=5;char c;int ques=0,numCorrect=0;cout(numCorrect)/NUM_QUES*100%;ques=0;numCorrect=0;cout endl;return 0;,11,运行结果：acbba*Score 60%acbad Score 100%abbda*Score 40%bdcba*Score 0%,12,13,二维数组的声明及引用,数据类型 标识符常量表达式1常量表达式2;例:int a53;表示a为整型二维数组，其中第一维有5个下标（04），第二维有3个下标（02），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。,数 组,14,存储顺序按行存放，上例中数组a的存储顺序为：,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 a34;,引用例如：b12=a23/2,下标不要越界,二维数组的声明及引用,数 组,15,将所有数据写在一个内，按顺序赋值例如：static int a34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;分行给二维数组赋初值例如：static int a34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;可以对部分元素赋初值例如：static int a34=1,0,6,0,0,11;,二维数组的初始化,数 组,16,数组作为函数参数,数组元素作实参，与单个变量一样。数组名作参数，形、实参数都应是数组名，类型要一样，传送的是数组首地址。对形参数组的改变会直接影响到实参数组。,数 组,17,例6-2 使用数组名作为函数参数,主函数中初始化一个矩阵并将每个元素都输出，然后调用子函数，分别计算每一行的元素之和，将和直接存放在每行的第一个元素中，返回主函数之后输出各行元素的和。,数 组,#include using namespace std;void rowSum(int a4,int nRow)for(int i=0;i nRow;i+)for(int j=1;j 4;j+)ai0+=aij;int main()/主函数int table34=1,2,3,4,2,3,4,5,3,4,5,6;/声明并初始化数组,18,/输出数组元素for(int i=0;i 3;i+)for(int j=0;j 4;j+)cout tableij;cout endl;rowSum(table,3);/调用子函数，计算各行和/输出计算结果for(int i=0;i 3;i+)cout Sum of row i is tablei0 endl;return 0;,19,运行结果：1 2 3 42 3 4 53 4 5 6Sum of row 0 is 10Sum of row 1 is 14Sum of row 2 is 18,20,21,对象数组,声明：类名 数组名元素个数；访问方法：通过下标访问 数组名下标.成员名,数 组,22,对象数组初始化,数组中每一个元素对象被创建时，系统都会调用类构造函数初始化该对象。通过初始化列表赋值。例：Point a2=Point(1,2),Point(3,4);如果没有为数组元素指定显式初始值，数组元素便使用默认值初始化（调用缺省构造函数）。,数 组,23,数组元素所属类的构造函数,不声明构造函数，则采用缺省构造函数。各元素对象的初值要求为相同的值时，可以声明具有默认形参值的构造函数。各元素对象的初值要求为不同的值时，需要声明带形参的构造函数。当数组中每一个对象被删除时，系统都要调用一次析构函数。,数 组,24,例6-3 对象数组应用举例,/Point.h#ifndef _POINT_H#define _POINT_Hclass Point/类的定义public:/外部接口Point();Point(int x,int y);Point();void move(int newX,int newY);int getX()const return x;int getY()const return y;static void showCount();/静态函数成员private:/私有数据成员int x,y;#endif/_POINT_H,数 组,/Point.cpp#include#include Point.husing namespace std;Point:Point()x=y=0;cout Default Constructor called.endl;Point:Point(int x,int y):x(x),y(y)cout Constructor called.endl;Point:Point()cout Destructor called.endl;void Point:move(int newX,int newY)cout Moving the point to(newX,newY)endl;x=newX;y=newY;,25,/6-3.cpp#include Point.h#include using namespace std;int main()cout Entering main.endl;Point a2;for(int i=0;i 2;i+)ai.move(i+10,i+20);cout Exiting main.endl;return 0;,26,运行结果：Entering main.Default Constructor called.Default Constructor called.Moving the point to(10,20)Moving the point to(11,21)Exiting main.Destructor called.Destructor called.,27,28,关于内存地址,内存空间的访问方式通过变量名访问通过地址访问地址运算符：则&var 表示变量var在内存中的起始地址,29,声明 例：static int i;static int*ptr=指向整型变量的指针,概念 指针：内存地址，用于 间接访问内存单元 指针变量：用于存放地址的变量,引用 例1：i=3;例2：*ptr=3;,指 针,指针变量的概念,30,语法形式 存储类型 数据类型*指针名初始地址；例：int*pa=注意事项用变量地址作为初值时，该变量必须在指针初始化之前已声明过，且变量类型应与指针类型一致。可以用一个已赋初值的指针去初始化另一个指针变量。不要用一个内部 auto 变量去初始化 static 指针。,指 针,指针变量的初始化,31,指针变量的赋值运算,指针名=地址“地址”中存放的数据类型与指针类型必须相符。向指针变量赋的值必须是地址常量或变量，不能是普通整数。但可以赋值为整数0，表示空指针。指针的类型是它所指向变量的类型，而不是指针本身数据值的类型，任何一个指针本身的数据值都是unsigned long int型。允许声明指向 void 类型的指针。该指针可以被赋予任何类型对象的地址。例：void*general;,指 针,32,例6-5 指针的声明、赋值与使用,#include using namespace std;int main()int i;/定义int型数iint*ptr=,指 针,程序运行的结果是：i=10*ptr=10,33,34,例6-6 void类型指针的使用,#include using namespace std;int main()/!void voidObject;错，不能声明void类型的变量void*pv;/对，可以声明void类型的指针int i=5;pv=,指 针,35,指向常量的指针,不能通过指针来改变所指对象的值，但指针本身可以改变，可以指向另外的对象。例int a;const int*p1=/编译时出错，不能通过p1改变所指的对象,指 针,36,指针类型的常量,若声明指针常量，则指针本身的值不能被改变。例：int a;int*const p2=/错误，p2是指针常量，值不能改变,指 针,37,指针变量的算术运算,指针与整数的加减运算指针p加上或减去n，其意义是指针当前指向位置的前方或后方第n个数据的地址。这种运算的结果值取决于指针指向的数据类型。p1n1等价于*(p1+n1)指针加一，减一运算指向下一个或前一个数据。例如：y=*px+相当于 y=*(px+)(*和+优先级相同，自右向左运算),指 针,pa,38,pb-1,pb,pb+1,pb+2,*(pb-1)或pb-1,*pb或pb0,*(pb+1)或pb1,*(pb+2)或pb2,long*pb,39,40,关系运算指向相同类型数据的指针之间可以进行各种关系运算。指向不同数据类型的指针，以及指针与一般整数变量之间的关系运算是无意义的。指针可以和零之间进行等于或不等于的关系运算。例如：p=0或p!=0赋值运算向指针变量赋的值必须是地址常量或变量，不能是普通整数。但可以赋值为整数0，表示空指针。,指针变量的关系运算,指 针,41,指向数组元素的指针,声明与赋值例：int a10,*pa;pa=通过指针引用数组元素经过上述声明及赋值后：*pa就是a0，*(pa+1)就是a1，.，*(pa+i)就是ai.ai,*(pa+i),*(a+i),pai都是等效的。不能写 a+，因为a是数组首地址是常量。,指 针,42,例6-7,设有一个int型数组a，有10个元素。用三种方法输出各元素：使用数组名和下标使用数组名和指针运算使用指针变量,指 针,#include using namespace std;int main()int a10=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0;for(int i=0;i 10;i+)cout ai;cout endl;return 0;,使用数组名和下标,43,#include using namespace std;int main()int a10=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0;for(int i=0;i 10;i+)cout*(a+i);cout endl;return 0;,使用数组名指针运算,44,使用指针变量,#include using namespace std;int main()int a10=1,2,3,4,5,6,7,8,9,0;for(int*p=a;p(a+10);p+)cout*p;cout endl;return 0;,45,46,指针数组,数组的元素是指针型例：Point*pa2;由pa0,pa1两个指针组成,指 针,47,例6-8 利用指针数组存放单位矩阵,#include using namespace std;int main()int line1=1,0,0;/矩阵的第一行int line2=0,1,0;/矩阵的第二行int line3=0,0,1;/矩阵的第三行/定义整型指针数组并初始化int*pLine3=line1,line2,line3;,指 针,cout Matrix test:endl;/输出单位矩阵for(int i=0;i 3;i+)for(int j=0;j 3;j+)cout pLineij;cout endl;return 0;,输出结果为：Matrix test:1,0,00,1,00,0,1,48,49,例6-9 二维数组举例,#include using namespace std;int main()int array233=11,12,13,21,22,23,31,32,33;for(int i=0;i 3;i+)for(int j=0;j 3;j+)cout*(*(array2+i)+j);/逐个输出二维数组第i行元素值 cout endl;return 0;,指 针,程序的输出结果为：11 12 1321 22 2331 32 33,50,指针数组 vs 二维数组,51,pLine0,pLine1,pLine2,(a)指针数组,array20,array21,array22,array2,(b)二维数组,52,以指针作为函数参数,以地址方式传递数据，可以用来返回函数处理结果。实参是数组名时形参可以是指针。,指针与函数,53,例6.10,题目：读入三个浮点数，将整数部分和小数部分分别输出#include using namespace std;void splitFloat(float x,int*intPart,float*fracPart)/取x的整数部分*intPart=static_cast(x);/取x的小数部分*fracPart=x-*intPart;,指针与函数,int main()cout x;splitFloat(x,54,运行结果：Enter 3 floating point numbers 4.7Integer Part=4 Fraction Part=0.78.913Integer Part=8 Fraction Part=0.913-4.7518Integer Part=-4 Fraction Part=-0.7518,55,56,例:输出数组元素的内容和地址,#include#include using namespace std;void arrayPtr(long*p,int n)cout In func,address of array is p endl;cout Accessing array using pointers endl;for(int i=0;i n;i+)cout Address for index i is p+i;cout Value is*(p+i)endl;,指针与函数,int main()long list5=50,60,70,80,90;cout In main,address of array is list endl;cout endl;arrayPtr(list,5);return 0;,57,运行结果：In main,address of array is 0012FF50In func,address of array is 0012FF50Accessing array using pointers Address for index 0 is 0012FF50 Value is 50 Address for index 1 is 0012FF54 Value is 60 Address for index 2 is 0012FF58 Value is 70 Address for index 3 is 0012FF5C Value is 80 Address for index 4 is 0012FF60 Value is 90,58,59,指向常量的指针做形参,#includeusing namespace std;const int N=6;void print(const int*p,int n);int main()int arrayN;for(int i=0;i arrayi;print(array,N);return 0;,指 针,void print(const int*p,int n)cout*p;for(int i=1;i n;i+)cout,*(p+i);cout endl;,60,61,指针型函数,当函数的返回值是地址时，该函数就是指针形函数。声明形式 存储类型 数据类型*函数名(),指针与函数,62,声明形式 存储类型 数据类型(*函数指针名)();含义：数据指针指向数据存储区，而函数指针指向的是程序代码存储区。,指向函数的指针,指针与函数,63,例6-11函数指针,#include using namespace std;void printStuff(float)cout This is the print stuff function.endl;void printMessage(float data)cout The data to be listed is data endl;void printFloat(float data)cout The data to be printed is data endl;,指针与函数,const float PI=3.14159f;const float TWO_PI=PI*2.0f;int main()/主函数void(*functionPointer)(float);/函数指针printStuff(PI);functionPointer=printStuff;functionPointer(PI);/函数指针调用functionPointer=printMessage;functionPointer(TWO_PI);/函数指针调用functionPointer(13.0);/函数指针调用functionPointer=printFloat;functionPointer(PI);/函数指针调用printFloat(PI);return 0;,64,运行结果：This is the print stuff function.This is the print stuff function.The data to be listed is 6.28318 The data to be listed is 13 The data to be printed is 3.14159 The data to be printed is 3.14159,65,66,对象指针的一般概念,声明形式类名*对象指针名；例Point a(5,10);Piont*ptr;ptr=,指 针,67,对象指针应用举例,int main()Point a(5,10);Point*ptr;ptr=,指 针,68,曾经出现过的错误例子,class Fred;/前向引用声明class Barney Fred x;/错误：类Fred的声明尚不完善;class Fred Barney y;,指 针,69,正确的程序,class Fred;/前向引用声明class Barney Fred*x;class Fred Barney y;,指 针,70,this指针,隐含于每一个类的成员函数中的特殊指针。明确地指出了成员函数当前所操作的数据所属的对象。当通过一个对象调用成员函数时，系统先将该对象的地址赋给this指针，然后调用成员函数，成员函数对对象的数据成员进行操作时，就隐含使用了this指针。,指 针,71,this指针,例如：Point类的getX函数中的语句：return x;相当于：return this-x;,指 针,72,指向类的非静态成员的指针,通过指向成员的指针只能访问公有成员声明指向成员的指针声明指向公有数据成员的指针类型说明符 类名:*指针名；声明指向公有函数成员的指针类型说明符(类名:*指针名)(参数表)；,指 针,73,指向类的非静态成员的指针,指向数据成员的指针说明指针应该指向哪个成员指针名=&类名:数据成员名；通过对象名（或对象指针）与成员指针结合来访问数据成员对象名.*类成员指针名或：对象指针名-*类成员指针名,指 针,74,指向类的非静态成员的指针,指向函数成员的指针初始化指针名=&类名:函数成员名；通过对象名（或对象指针）与成员指针结合来访问函数成员(对象名.*类成员指针名)(参数表)或：(对象指针名-*类成员指针名)(参数表),指 针,75,指向类的非静态成员的指针,例6-13 访问对象的公有成员函数的不同方式int main()/主函数 Point a(4,5);/声明对象APoint*p1=,指 针,76,指向类的静态成员的指针,对类的静态成员的访问不依赖于对象可以用普通的指针来指向和访问静态成员例6-14通过指针访问类的静态数据成员例6-15通过指针访问类的静态函数成员,指 针,77,例6-14通过指针访问类的静态数据成员,#include using namespace std;class Point/Point类定义public:/外部接口Point(int x=0,int y=0):x(x),y(y)count+;Point(const Point,指 针,int main()/主函数实现/定义一个int型指针，指向类的静态成员int*ptr=,78,79,例6-15通过指针访问类的静态函数成员,#include using namespace std;class Point/Point类定义public:/外部接口Point(int x=0,int y=0):x(x),y(y)count+;Point(const Point,指 针,int main()/主函数实现/定义一个指向函数的指针，指向类的静态成员函数void(*funcPtr)()=Point:showCount;Point a(4,5);/定义对象Acout Point A:a.getX(),a.getY();funcPtr();/输出对象个数，直接通过指针访问静态函数成员Point b(a);/定义对象Bcout Point B:b.getX(),b.getY();funcPtr();/输出对象个数，直接通过指针访问静态函数成员return 0;,80,81,动态申请内存操作符 new,new 类型名T（初始化参数列表）功能：在程序执行期间，申请用于存放T类型对象的内存空间，并依初值列表赋以初值。结果值：成功：T类型的指针，指向新分配的内存；失败：抛出异常。,动态存储分配,82,释放内存操作符delete,delete 指针p功能：释放指针p所指向的内存。p必须是new操作的返回值。,动态存储分配,83,例6-16 动态创建对象举例,#include using namespace std;class Point public:Point():x(0),y(0)coutDefault Constructor called.endl;Point(int x,int y):x(x),y(y)cout Constructor called.endl;Point()coutDestructor called.endl;int getX()const return x;int getY()const return y;void move(int newX,int newY)x=newX;y=newY;private:int x,y;,动态存储分配,int main()cout Step one:endl;Point*ptr1=new Point;/调用缺省构造函数delete ptr1;/删除对象，自动调用析构函数cout Step two:endl;ptr1=new Point(1,2);delete ptr1;return 0;,运行结果：Step One:Default Constructor called.Destructor called.Step Two:Constructor called.Destructor called.,84,申请和释放动态数组,分配：new 类型名T 数组长度 数组长度可以是任何表达式，在运行时计算释放：delete 数组名p释放指针p所指向的数组。p必须是用new分配得到的数组首地址。,85,86,例6-17动态创建对象数组举例,#includeusing namespace std;class Point/类的声明同例6-16，略;int main()Point*ptr=new Point2;/创建对象数组ptr0.move(5,10);/通过指针访问数组元素的成员ptr1.move(15,20);/通过指针访问数组元素的成员cout Deleting.endl;delete ptr;/删除整个对象数组return 0;,动态存储分配,运行结果：Default Constructor called.Default Constructor called.Deleting.Destructor called.Destructor called.,87,将动态数组封装成类,更加简洁，便于管理建立和删除数组的过程比较繁琐封装成类后更加简洁，便于管理可以在访问数组元素前检查下标是否越界用assert来检查，assert只在调试时生效,88,例6-18动态数组类,#include#include using namespace std;class Point/类的声明同例6-16;class ArrayOfPoints/动态数组类public:ArrayOfPoints(int size):size(size)points=new Pointsize;ArrayOfPoints()cout=0,89,int main()int count;cout count;ArrayOfPoints points(count);/创建对象数组/通过访问数组元素的成员points.element(0).move(5,0);/通过类访问数组元素的成员points.element(1).move(15,20);return 0;,90,运行结果如下：Please enter the number of points:2Default Constructor called.Default Constructor called.Deleting.Destructor called.Destructor called.,91,92,动态创建多维数组,new 类型名T第1维长度第2维长度；如果内存申请成功，new运算返回一个指向新分配内存首地址的指针，是一个T类型的数组，数组元素的个数为除最左边一维外各维下标表达式的乘积。例如：char(*fp)3;fp=new char23;,动态存储分配,char(*fp)3;,fp,fp+1,93,94,例6-19动态创建多维数组,#include using namespace std;int main()float(*cp)98=new float898;for(int i=0;i(i*100+j*10+k);,动态存储分配,for(int i=0;i 8;i+)for(int j=0;j 9;j+)for(int k=0;k 8;k+)/将指针cp作为数组名使用，通过数组名和下标访问数组元素cout cpijk;cout endl;cout endl;delete cp;return 0;,95,用vector创建动态数组,为什么需要vector？将动态数组封装，自动创建和删除数组下标越界检查例6-18中封装的ArrayOfPoints也提供了类似功能，但只适用于一种类型的数组vector动态数组对象的定义vector 数组对象名(数组长度);例：vector arr(5)建立大小为5的int数组,96,vector动态数组对象,vector数组对象的使用,对数组元素的引用与普通数组具有相同形式：数组对象名 下标表达式 但vector数组对象名不表示数组首地址获得数组长度用size函数数组对象名.size(),97,vector动态数组对象,例6-20 vector应用举例,#include#include using namespace std;/计算数组arr中元素的平均值double average(const vector,98,vector动态数组对象,int main()unsigned n;cout n;vector arr(n);/创建数组对象cout arri;cout Average=average(arr)endl;return 0;,99,100,浅拷贝与深拷贝,浅拷贝实现对象间数据元素的一一对应复制。深拷贝当被复制的对象数据成员是指针类型时，不是复制该指针成员本身，而是将指针所指的对象进行复制。,浅拷贝与深拷贝,101,例6-21对象的浅拷贝,#include#include using namespace std;class Point/类的声明同例6-16/;class ArrayOfPoints/类的声明同例6-18/;,浅拷贝与深拷贝,int main()int count;cout count;ArrayOfPoints pointsArray1(count);/创建对象数组pointsArray1.element(0).move(5,10);pointsArray1.element(1).move(15,20);ArrayOfPoints pointsArray2=pointsArray1;/创建副本cout Copy of pointsArray1:endl;cout Point_0 of array2:pointsArray2.element(0).getX(),pointsArray2.element(0).getY()endl;cout Point_1 of array2:pointsArray2.element(1).getX(),pointsArray2.element(1).getY()endl;,102,pointsArray1.element(0).move(25,30);pointsArray1.element(1).move(35,40);cout After the moving of pointsArray1:endl;cout Point_0 of array2:pointsArray2.element(0).getX(),pointsArray2.element(0).getY()endl;cout Point_1 of array2:pointsArray2.element(1).getX(),pointsArray2.element(1).getY()endl;return 0;,103,运行结果如下：Please enter the number of points:2Default Constructor called.Default Constructor called.Copy of pointsArray1:Point_0 of array2:5,10Point_1 of array2:15,20After the moving of pointsArray1:Point_0 of array2:25,30Point_1 of array2:35,40Deleting.Destructor called.Destructor called.Deleting.接下来程序出现异常，也就是运行错误。,104,拷贝前,拷贝后,105,106,例6-22对象的深拷贝,#include#include using namespace std;class Point/类的声明同例6-16;class ArrayOfPoints public:ArrayOfPoints(const ArrayOfPoints,浅拷贝与深拷贝,ArrayOfPoints:ArrayOfPoints(const ArrayOfPointsint main()/同例6-20,107,程序的运行结果如下：Please enter the number of points:2Default Constructor called.Default Constructor called.Default Constructor called.Default Constructor called.Copy of pointsArray1:Point_0 of array2:5,10Point_1 of array2:15,20After the moving of pointsArray1:Point_0 of array2:5,10Point_1 of array2:15,20Deleting.Destructor called.Destructor called.Deleting.Destructor called.Destructor called.,108,拷贝前,拷贝后,109,用字符数组存储和处理字符串,字符串常量（例：program）各字符连续、顺序存放，每个字符占一个字节，以0结尾，相当于一个隐含创建的字符常量数组“program”出现在表达式中，表示这一char数组的首地址首地址可以赋给char常量指针：const char*STRING1=program;字符串变量可以显式创建字符数组来表示字符串变量，例如，以下三条语句具有等价的作用：char str8=p,r,o,g,r,a,m,0;char str8=program;char str=program;,110,字符串,用字符数组表示字符串的缺点,用字符数组表示字符串的缺点执行连接、拷贝、比较等操作，都需要显式调用库函数，很麻烦当字符串长度很不确定时，需要用new动态创建字符数组，最后要用delete释放，很繁琐字符串实际长度大于为它分配的空间时，会产生数组下标越界的错误解决方法使用字符串