📄 教学--第十七章 数组（二）.htm
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<P><IMG height=200 src="教学--第十七章 数组（二）.files/ls17.h1.gif" width=200
border=0></P>
<P> </P>
<P>第一个要注意的的是头两行告诉我们，整个数组变量<SPAN lang=en-us>arr</SPAN>的地址，和第一个元素<SPAN
lang=en-us>arr[0]</SPAN>，二者的地址完全一样。</P>
<P>事实上，数组和元素，是对同一段内存的两种不同的表达。把这一段内存当成一个整体变量，就是数组，把这段内存分成大小相同的许多小段，就是一个个数组元素。</P>
<P> </P>
<P>请参看下图：</P>
<P><IMG height=224 src="教学--第十七章 数组（二）.files/ls16002.gif" width=378
border=0></P>
<P>(<SPAN lang=zh-cn>分开一段段看是一个个元素，整体看称为一个数组</SPAN>,<SPAN
lang=zh-cn>但二者对应的是同一段内存</SPAN>)</P>
<P> </P>
<P>第二个要注意的，大家算算相邻的两个元素之间地址差多少？比如<SPAN lang=en-us> &arr[1] -
&arr[0] = 1245028 - 1245024 = 4</SPAN>个字节。这4字节，就是每个数组元素的大小。当然，这里是<SPAN
lang=en-us>int</SPAN>类型，所以是4字节，如果是一个<SPAN lang=en-us>char</SPAN>或<SPAN
lang=en-us>bool </SPAN>类型的数组，则每个元素的大小是1。</P>
<P> </P>
<P>根据这两点，我来提几个问题：</P>
<P> </P>
<P>1、如果知道某个<SPAN lang=en-us>int</SPAN>类型数组的地址是 <SPAN
lang=en-us>1245024</SPAN>，请问下标为5的元素的地址是多少？</P>
<P>2、如果知道某个<SPAN lang=en-us>char</SPAN>类型的数组，其下标为4的元素地址为：<SPAN
lang=en-us>1012349,</SPAN>请问下标为2的元素地址是多少？</P>
<P> </P>
<P>由于可通过<SPAN lang=en-us> sizeof() </SPAN>操作来取得各类型数据的大小，所以我们可以假设有一数组：</P>
<P> </P>
<P><SPAN lang=en-us>T arr[N]; //</SPAN>类型为T，元素个数为N。</P>
<P> </P>
<P>存在：</P>
<P> <SPAN lang=en-us> &arr[n] = arr +
sizeof(T) * n ; (0 <= n < N)</SPAN></P>
<P>或者：</P>
<P> <SPAN lang=en-us> &arr[n] = arr +
sizeof(arr[0]) * n; (0 <= n < N)</SPAN></P>
<P> </P>
<P> </P>
<H4><B><A name=17.1.4>17.1.4</A> 数组访问越界</B></H4>
<P> </P>
<P>上一章我们说过“越界”。由于这一问题的重要性，我们需要专门再说一回。</P>
<P> </P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>越界？越谁的界？当然是内存。一个变量存放在内存里，你想读的是这个变量，结果却读过头了，很可能读到了另一个变量的头上。这就造成了越界。有点像你回家时，走过了头，一头撞入邻居家……后果自付。</SPAN></P>
<P> </P>
<P><SPAN lang=zh-cn>数组这家伙，大小不定！所以，最容易让程序员走过头。</SPAN></P>
<P> </P>
<P>我们通过数组的下标来得到数组内指定索引的元素。这称作对数组的访问。</P>
<P>如果一个数组定义为有n个元素，那么，对这n个元素（0 到 n-1）的访问都合法，如果对这n个元素之外的访问，就是非法的，称为“越界”。</P>
<P>比如，定义一个数组：</P>
<P> </P>
<P>int arr[10];</P>
<P> </P>
<P>那么，我们可以访问 arr[0] ~ arr[9] 这10个元素。如果你把下标指定为 10 ，比如：</P>
<P> </P>
<P>int a = arr[10]; //访问了第11个元素。</P>
<P> </P>
<P>这就造成了数组访问越界。</P>
<P> </P>
<P>访问越界会出现什么结果了？ </P>
<P>首先，它<B>并不会</B>造成编译错误！
就是说，C,C++的编译器并不判断和指出你的代码“访问越界”了。这将很可怕，也就是说一个明明是错误的东西，就这样“顺利”地通过了编译，就这样不知不觉地，一个BUG，“埋伏”在你的程序里。</P>
<P>更可怕的是，数组访问越界在运行时，它的表现是不定的，有时似乎什么事也没有，程序一直运行（当然，某些错误结果已造成）；有时，则是程序一下子崩溃。</P>
<P>不要埋怨编译器不能事先发现这个错误，事实上从理论上编译过程就不可能发现这类错误。也不要认为：“我很聪明，我不会犯这种错误的，明明前面定义了10个元素，我不可能在后面写出访问第11个元素的代码！”。</P>
<P> </P>
<P>请看下面的代码：</P>
<P> </P>
<P><SPAN lang=en-us>int arr[10];</SPAN></P>
<P> </P>
<P><SPAN lang=en-us>for(int i=1; i<=10; i++)</SPAN></P>
<P><SPAN lang=en-us>{</SPAN></P>
<P><SPAN lang=en-us> cout << arr[i];</SPAN></P>
<P><SPAN lang=en-us>}</SPAN></P>
<P> </P>
<P>它就越界了<SPAN lang=zh-cn>，</SPAN>你<SPAN lang=zh-cn>看出</SPAN>原因了吗？</P>
<P> </P>
<P> </P>
<P><SPAN lang=zh-cn>再</SPAN>说上一章的成绩查询<SPAN
lang=zh-cn>。我们让用户输入学生编号，然后查该学生的成绩。如果代码是这样：</SPAN></P>
<P> </P>
<P>int<SPAN lang=zh-cn> </SPAN>cj[100]; </P>
<P>...</P>
<P> </P>
<P>//<SPAN lang=zh-cn>让用户输入学生编号，设现实中学生编号由1开始：</SPAN></P>
<P>cout << "<SPAN lang=zh-cn>请输入学生编号（在</SPAN>1~100<SPAN
lang=zh-cn>之间）：</SPAN>"</P>
<P>int i;</P>
<P>cin >> i;</P>
<P> </P>
<P>//<SPAN lang=zh-cn>输出对应学生的成绩：</SPAN></P>
<P>cout << cj[i-1];</P>
<P> </P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>这段代码看上去没有什么逻辑错误啊。可是，某些用户会造成它出错。听话的用户会乖乖地输入1到100之间数字。而调皮的用户呢？可能会输入101，甚至是-1
—— 我向来就是这种用户 ——这样程序就会去尝试输出：</SPAN>cj[100] <SPAN lang=zh-cn>或</SPAN>
cj[-2]<SPAN lang=zh-cn>。</SPAN></P>
<P><SPAN lang=zh-cn>解决方法是什么？这里有一个简单，只要多写几个字：</SPAN></P>
<P> </P>
<P>...</P>
<P>cout << "<SPAN lang=zh-cn>请输入学生编号（在</SPAN>1~100<SPAN
lang=zh-cn>之间</SPAN> <SPAN lang=zh-cn>如果不输入这个范围之内数，计算机将爆炸！）：</SPAN>"</P>
<P>int i;</P>
<P>cin >> i;</P>
<P>...</P>
<P> </P>
<P><SPAN lang=zh-cn>系主任在使用你的这个程序时，十个指头一定在不停地颤抖……</SPAN></P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>理智的作法还是让我们程序员来负起这个责任吧，我们需要在输出时，做一个判断，发现用户输入了不在编号范围之内的数，则不输出。正确答案请看上章。</SPAN></P>
<P> </P>
<P>为什么数组访问越界会造成莫名其妙的错误？
前面一节我们讲到数组占用了一段连续的内存空间。然后，我们可以通过指定数组下标来访问这块内存里的不同位置。因此，当你的下标过大时，访问到的内存，就不再是这个数组“份内”的内存。你访问的，将是其它变量的内存了。
前面不是说数组就像一排的宿舍吗？假设有5间，你住在第2间；如果你晚上喝多了，回来时进错了房间，只要你进的还是这5间，那倒不会有大事，可是若是你“越界”了。竟然一头撞入第6间……这第6间会是什么？很可能它是走廊的尽头，结果你一头掉下楼，这在生活中是不幸，可对于程序倒是好事了，因为错误很直接（类似直接死机），你很容易发现。可是，如果第6间是？？据我所知，第6间可能是小便处，也可能是女生宿舍。</P>
<P> </P>
<H3><B><A name=17.2>17.2</A> 二维数组</B></H3>
<P>
<P>事实要开始变得复杂。
<P><SPAN
lang=zh-cn>生活中，有很多事物，仅仅用一维数组，将无法恰当地被表示。还是说学生成绩管理吧。一个班级30个学员，你把他们编成1到30号，这很好。但现在有两个班级要管理怎么办？人家每个班级都自有自的编号，比如一班学生编是1~30；二班的学生也是1~30。你说，不行，要进行计算机管理，你们两班学员的编号要混在一起，从1号编到60号。</SPAN>
<P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>另外一种情况，仍然只有一个班级30人。但这回他们站到了操场，他们要做广播体操，排成5行6列。这时所有老师都不管学员的编号了，老师会这样喊：“</SPAN>第2排第4个同学，就说你啦<SPAN
lang=zh-cn>！踢错脚了！”。假设我们的校长大人要坐在校长室里，通过一个装有监视器的电脑查看全校学员做广播体操，这时，我们也需要一个多维数组。</SPAN>
<P>
<H4><B><A name=17.2.1>17.2.1</A> <SPAN lang=zh-cn>二维数组基本语法</SPAN></B></H4>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>语法：定义一个二维数组。</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>数据类型</SPAN> <SPAN lang=zh-cn>数组名</SPAN>[<SPAN
lang=zh-cn>第二维大小</SPAN>][<SPAN lang=zh-cn>第一维大小</SPAN>]<SPAN
lang=en-us>;</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>举例：</SPAN>
<P>
<P>int arr[5][6];<SPAN lang=en-us> //</SPAN>注意，以分号结束。
<P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>这就是操场上那个“5行6列的学生阵”。当然，哪个是行哪个列凭你的习惯。如果数人头时，喜欢一列一列地数，那你也可以当成它是“5列6行”——台湾人好像有这怪僻——我们还是把它看成5行6列吧。</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>现在：</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>第一排第一个学员是哪个？答：</SPAN>arr[0][0]<SPAN
lang=zh-cn>；</SPAN>
<P><SPAN lang=zh-cn>第二排第三个学员是？答：</SPAN>arr[1][2]<SPAN lang=zh-cn>；</SPAN>
<P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>也不并不困难，对不？惟一别扭的其实还是那个老问题：现实上很多东西都是从1开始计数，而在C里，总是要从0开始计数。</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>接下来，校长说，第一排的全体做得很好啊，他们的广播体操得分全部加上5分！程序如何写？答：</SPAN>
<P>
<P>for(int col=0; col<6; col++)
<P>{
<P> arr[0][col] += 5;
<P>}
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>对了，这里我没有用</SPAN> i <SPAN
lang=zh-cn>来作循环的增量，而是用</SPAN>col<SPAN lang=zh-cn>。因为</SPAN>col<SPAN
lang=zh-cn>在英语里表示“列”，这样更直观对不？下面要用到行，则用</SPAN>row<SPAN lang=zh-cn>。</SPAN>
<P>
<P><SPAN
lang=zh-cn>广播操做到“跳跃运动”了，校长大人在办公室蹦了两下，感觉自已青春依旧，大为开心，决定给所有学员都加1分，程序如何写？答：</SPAN>
<P>
<P>for(int row = 0; row < 5; row++)
<P>{
<P> for(int col = 0; col < 6; col++)
<P> {
<P> arr[row][col] += 1;
<P> }
<P>}
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>看明白了吗？在二维数组，要确定一个元素，必须使用两个下标。</SPAN>
<P><SPAN lang=zh-cn>另外，这个例子也演示了如何遍历一个二维数组：使用双层循环。第一层循环让</SPAN><SPAN
lang=en-us>row </SPAN>从<SPAN lang=en-us> 0</SPAN>到<SPAN lang=en-us>
4,</SPAN> 用于遍历每一行；<SPAN lang=en-us>col</SPAN>从0到5，遍历每一行中的每一列。
<P><SPAN lang=en-us>(</SPAN>遍历：访问某一集合中的每一个元素的过程<SPAN lang=en-us>)</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>大家把这两个程序都实际试一试.</SPAN>
<P>
<H4><B><A name=17.2.2>17.2.2</A> <SPAN lang=zh-cn>二维数组初始化</SPAN></B></H4>
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>一维数组可以定义时初始化：</SPAN>
<P>
<P>int arr[] = {0,1,2,3,4};
<P>
<P><SPAN lang=zh-cn>二维数组也可以：</SPAN>
<P>
<P>int arr[5][6] =
<P>{
<P> { 0, 1, 2, 3, 4,
5},
<P> {10,11,12,13,14,15},
<P> {20,21,22,23,24,25},
<P> {30,31,32,33,34,35},
<P> {40,41,42,43,44,45},
<P>};<SPAN lang=en-us> //</SPAN>注意，同样以分号结束
<P>
<P>初始化二维数组使用了两层{},内层初始化第一维，每个内层之间用逗号分隔。
<P> </P>
<P><B>例二：</B></P>
<P>
<P>我们可以把这个数组通过双层循环输出：
<P>
<P><SPAN lang=en-us>for(int row = 0; row < 5; row++)</SPAN>
<P><SPAN lang=en-us>{ </SPAN>
<P><SPAN lang=en-us> for(int col = 0; col < 6;
col++)</SPAN>
<P><SPAN lang=en-us> {</SPAN>
<P><SPAN lang=en-us> cout
<< arr[row][col] << endl;</SPAN>
<P><SPAN lang=en-us> }</SPAN>
<P><SPAN lang=en-us>}</SPAN>
<P>
<P>这段代码会把二维数组<SPAN
lang=en-us>arr</SPAN>中的所有元素（5*6=30个），一行一个地，一古脑地输出，并不适于我们了解它的二维结构。我们在输出上做些修饰：
<P>
<P><SPAN lang=en-us>for(int row = 0; row < 5; row++)</SPAN>
<P><SPAN lang=en-us>{ </SPAN>
<P><SPAN lang=en-us> cout << "</SPAN>第<SPAN
lang=en-us>" << row + 1 << "</SPAN>行<SPAN lang=en-us>:
"</SPAN>
<P>
<P><SPAN lang=en-us> for(int col = 0; col < 6;
col++)</SPAN>
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