Использование символьного массива

Рассмотрим в качестве примера простую программу:

main()

{

char msg[30];

strcpy(msg,”Hello”);

puts(msg);

}

[30] после msg, предписывает компилятору выделить память для 29 символов, т.е. для массива из 29 переменных типа char (30-е знакоместо будет заполнено нулевым символом \0 -он часто называется нулевым завершителем). Переменная msg не содержит символьное значение она хранит адрес (некоторое место в памяти) первого из 29 переменных типа char.

Когда компилятор обнаруживает оператор strcpy(msg,”Hello”); он делает две вещи: создает строку “Hello” с нулевым символом(\0) на конце в некотором месте файла объектного кода, вызывает подпрограмму strcpy, которая копирует символы этой строки по одному в участок памяти, указываемой переменной msg. Когда вызывается функция puts(msg), ей передается значение msg - адрес первой буквы, на которую он указывает. Затем puts проверяет, не был ли символ по этому адресунулевым. Если да, то функция работу заканчивает, иначе puts добавляет единицу к адресу и делает проверку на нулевой символ снова.

3. Обработка строк. Ниже показаны часто используемые пары функций, описание ко­торых находиться в файле string. h.

Функция Выполняемое действие

strlen (str)Возвращает длину строки в массиве str

strcру (strl, str2)Копирует строку str2 в массив strl

strcat (strl, str2)Добавляет строку str2 к концу строки в массиве strl.

strcmp(strl, str2)Сравнивает с учетом регистра пары символов, имеющих одни и те же индексы, в двух строках и возвращает целое число:

0 - если все пары символов совпадают, т. е. строки одинаковые

> 0 - если в strlпопался символ с номером больше чем в str2

< 0 - если в strlпопался символ с номером меньше чем в str2

strncpy (strl, str 2, n)Копирует первые nсимволов строки str2 в массивstrl

strncat(strl, str2, n)Добавляет первые псимволов строки str2к концу строки в массиве strl.

strncmp (strl, str2, n)Сравнивает с учетом регистра первые псимволов в строках strlи str2

strchr (str, ch)Ищет символ ehв строке strи возвращает его адрес.

в случае отсутствия в strуказанного символа возвращает 0.

strstr (strl, str2)Ищет строку str2 в строке strlи возвращает ее адpec вслучае отсутствия в strlуказанной строки возвращает 0.

4. Преобразование строк. Описание этих функций находиться в файле stdlib. h.

Функция Выполняемое действие

atoi (str)Преобразует содержимое строки в целое число типа int. atol(str)Преобразует содержимое строки в целое число типа long int.

atoll (str)Преобразует содержимое строки в целое число типа long ling int.

atof (str)Преобразует содержимое строки в дробное число типа double.

Все функции рассматривают содержимое строки как представление числа в десятич­ной системе счисления и возвращают результат преобразования. Если преобразование не­возможно, функции возвращают 0. Это означает, что в начале строки нет символов (цифр), которые можно трактовать как разряды числа.

Использование указателя на символ

Второй метод, который можно использовать для определения строк, -это указатель на символы. Рассмотрим несколько модифицированную программу:

main()

{

char *msg;

msg = “Hello”;

puts(msg);

}

Звездочка (*) впереди msg указывает компилятору, что msg является указателем на символ; другими словами, msg может хранить адрес некоторого символа. Однако при этом компилятор не выделяет никакого пространства для размещения символов и не инициализирует msg каким-либо конкретным значением.

Когда компилятор находит оператор msg = “Hello”; он делает две вещи:

как и раньше, он создает строку “Hello”, сопровождаемую нулевым символом, где-то внутри файла объектного кода,

присваивает начальный адрес этой строки переменной msg.

Команда puts работает также, как и раньше.

Указатели

Большинство типов переменных, которые рассмотрены ранее, в основном содержали данные, т.е. текущую информацию для работы программы. Но иногда важно знать место расположения данных, а не их значение. Именно для этого используются указатели. Указатель- это переменная, содержащая адрес некоторых данных в памяти ПЭВМ. Указатели используются в различных целях:

· во-первых, можно использовать указатель места расположения различных данных и структур данных. Изменением адреса в указателе можно манипулировать(создавать, считывать, изменять) информацию в различных ячейках,

во-вторых, использование указателей позволяет создавать новые переменные в процессе выполнения программы. Си позволяет программе запрашивать некоторое количество памяти (в байтах), возвращая адреса, которые можно запомнить в указателе. Этот прием известен как ДИНАМИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ; используя его программа может приспосабливаться к любому объему памяти, в зависимости от того много или мало памяти доступно ПЭВМ,

· в-третьих, использовать указатели можно для доступа к различным элементам структур данных, таким как массивы, строки или структуры.

Указатели уже рассматривались ранее при определении доступа к массиву символьных данных, ниже же рассмотрены способы работы с указателями в различных ситуациях обработки данных.

Массивы

Большинство языков высокого уровня - включая и Си - позволяет определять МАССИВЫ, т.е. индексированный набор данных определенного типа. Формат задания массива в разделе объявлений следующий:

тип имя[размер]

где “тип” - тип данных элементов массива (любой из допустимых в языке, “имя” - имя массива, “размер” - размерность массива, т.е. количество элементов в массиве. Первый элемент массива это имя[0], последний - имя[размер-1]. Общий объем памяти в байтах (size), отведенных для хранения массива можно определить оператором: size = sizeof(имя) где функция sizeof как раз определяет размер памяти массива.

Можно использовать многомерные массивы, которые задаются форматом:

тип имя[размер1][размер2]...[размерN]

Двухмерные и n-мерные массивы.

Массивы, которые рассматривались выше, называют одномерными массивами, т. к. каждый элемент такого массива определяется одним индексом, указываемым внутри пары квадратных скобок. Кроме одномерных массивов в языке Си можно использовать двух­мерные и n-мерные массивы. Такие массивы декларируются с указанием соответствующе­го кoличество пар квадратных скобок и указанием в каждой паре размера.

int m2[5][10] ; // декларация двухмерного массива

int m3[8][5][10] ; // декларация трехмерного массива int m4[3][8][5][10] ;// декларация четырехмерного массива

Двухмерный массив m2можно рассматривать как таблицу или матрицу, содержащую 5 строк и 10 столбцов. Трехмерный массив mЗ можно рассматривать как набор из 8 таблиц или матриц, содержащих 5 строк и 10 столбцов. Четырехмерный массив m4 можно рас­сматривать как три набора из 8 таблиц или матриц, содержащих 5 строк и 10 столбцов.

Нумерация элементов в n-мерных массивах делается так же, как и в одномерных мас­сивах, целыми числами начиная с нуля.

Доступ к переменным таких массивов реализуется с помощью операции [], которая указывается после имени массива столько раз, сколько размерностей имеется в массиве, а внутри квадратных скобок помещают индекс каждого элемента массива. Например, опе­ратор

m2[3] [6] = 0 ;

присваивает элементу массива m2, лежащему на пересечении 3-й строки и 6-го столбца значение 0.

Работа с двухмерными и n-мерными массивами осуществляется так же, как и с одно­мерными, с помощью циклов for. При этом количество циклов напрямую зависит от ко­личества размерностей массива, если необходимо обработать все элементы массива. Ниже показан пример обнуления всех переменных двухмерного массива m2.

for(i =0; i < 5; i++)

for(j =0; j < 10; j++)

m2[i][j] = 0 ;

Поскольку при работе с n-мерными массивами используются вложенные циклы, в ка­ждом цикле должна использоваться своя переменная целого типа.

В памяти двухмерные массивы располагаются по строкам. В начале массива всегда будут расположены переменные 0-й строки, затем 1-й и т. д. Трехмерные массивы распо­лагаются по таблицам. В начале массива всегда будет располагаться таблица с номером 0, затем с номером 1 и т. д. Сами таблицы будут расположены по строкам.

Поскольку n-мерный массив в памяти располагается так же, как и одномерный, все за­дачи с n-мерными массивами могут быть реализованы и с помощью одномерных масси­вов. Только программист должен взять на себя расчет положения нужной переменной, ко­торый выполняют операции [] . Ниже показана формула для расчета положения пере­менной в двухмерном массиве, содержащем 10 столбцов:

адреспеременной = адресмассива + (номерстроки * 10 + номерстолбца) * раз-мерпеременной.

для трехмерного массива, содержащего таблицы 5x10 формула будет выглядеть сле­дующим образом:

адреспеременной = адресмассива + (номертаблицы * 50 + номерстроки * 10 + но-мерстолбца) * размерпеременной.

Эти формулы могут пригодиться при организации в рамках одномерного массива таб­лиц с переменным количеством строк и столбцов или переменного количества таблиц.

По стандарту 1999 г. компиляторы в языке Си должны поддерживать массивы пере­менных размеров, в которых размеры можно задавать не константой, а переменной целого типа или вычисляться. Однако не все компиляторы могут поддерживать такие массивы. Кроме того, в языке C++, а это дальнейшее продолжение языка Си, такие массивы не под­держиваются.

Существует и обратная возможность, а именно, с любым n-мерным массивом, можно работать как с одномерным массивом. Так двухмерный массив можно представить как таблицу, содержащую одну строку с номером 0, а трехмерный массив можно представить, как одну таблицу с номером 0, содержащую одну строку с номером 0. При этом надо ис пользовать диапазон нумерации столбцов от 0 до количества переменных в массиве. Ниже показано, как обнулить все переменные массива m2 с помощью одного цикла

for(i =0; i < 50; i++)

m2[0][i] = 0 ;_

При работе с двухмерными и n-мерными массивами после имени массива разрешается указывать не все пары квадратных скобок. При этом такие указания будут компилятором трактоваться как адреса того, что задают оставшиеся пары квадратных скобок. Ниже по­казаны различные варианты для трехмерного массива:

mЗ [5] [3] [б] - переменная таблицы с номером 5, находящаяся на пересечении стро­ки с номером 3 и столбца с номером 6 массива mЗ;

mЗ [5] [3] - адрес строки с номером 3 в таблице с номером 5 массивах mЗ;

mЗ [5] - адрес таблицы с номером 5 массива mЗ;

mЗ - адрес самого массива mЗ.

Благодаря этим возможностям двухмерный массив типа char можно рассматривать как массив строк, а адрес нужной строки будет получен путем указания ее номера в одной паре квадратных скобок. Ниже показан пример вывода строк из массива ms на экран:______

char ms[10][100] ; // Массив для хранения 10 строк каждая

// размером не более 99 символов

for(i = 0/ i < 10; i++) puts( ms[i] ) ;

Инициализация массивов

В языке Си все, что можно декларировать, все можно инициализировать.

Инициализация массивов чем-то похожа на инициализацию обычных переменных, но отличается тем, что для массива приходится указывать много значений, которые необхо­димо перечислить после знака "равно" через запятую в фигурных скобках. Ниже показаны примеры инициализации массивов различных размерностей:

int m[5] = {5,8,7,9,2} ;

int m2[3][4] = {3,6,5,8,7,9,1,3,2,7,6,8} ;

int m3[2][2][3] ={3,6,5,8,7,9,1,3,2,7,6,8} ;

Распределение значений по переменным массива будет сделано согласно порядку раз­мещения этих переменных в памяти.

Значения, указанные в фигурных скобках, называют списком инициализации. При за­дании этих списков важно, чтобы количество указываемых значений не превышало коли­чество переменных в массиве. Минимум в списке инициализации можно указать одно значение.

При использовании неполных списков инициализации, распределение значений будет таким же. Первое значение будет заложено в первую переменную, второе - во вторую и т.д. Те переменные, которым из списка инициализации ничего не достанется, будут про-инициализированы нулем - это правило неполных списков. Поэтому, если необходимо проинициализировать нулем все переменные массива, а их может быть много, достаточно в списке инициализации указать одно число 0.

При инициализации двухмерных и n-мерных массивов лучше воспользоваться про­бельными символами и расположить числа в списке инициализации в виде таблицы или набора таблиц, как показано ниже:

int m2[3][4] = { 3,6,5,8,

7,9,1,3, 2,7,6,8} ;

int m3[2][2][3] = { 3,6,5, // 0-я таблица

8,7,9, 1,3,2, // 1-я таблица

7,6,8 } ;

При таком расположении лучше видно, какие значения, в какие переменные массива попадают.

При задании полного списка инициализации размер массива можно не указывать. В этом случае компилятор сам определит размер такого массива. Разрешается не указывать только крайний левый размер или единственный. Ниже показаны такие примеры инициа­лизации, которые удобны для массивов, размеры которых, при работе над программой мо­гут меняться:

int m[]= {5,8,7,9,2} ;

intm2[][4] = {3,6,5,8,7,9,1,3,2,7,6,8} ;

int шЗ[][2][3] = {3,6,5,8,7,9,1,3,2,7,6,8} ;

При инициализации двухмерных и n-мерных массивов, значения для отдельных эле­ментов этих массивов (строк, таблиц, ...) можно заключать в пары фигурных скобок. Этот вариант удобен в том случае, когда для некоторых элементов необходимо указать непол­ные списки инициализации:

int m2[3][4] = {{3,6,5,8},

{7,9}, {2,7,6,8}};

int m3[2][2][3] = {{{3,6,5}, // 0-я таблица

{8,7,9}},

{1,3,2}, // 1-я таблица

{7,6,8}}} ;

Массивы типа char,предназначенные для хранения строк, могут инициализироваться

как обычные массивы:

char s[10] = {72,101,108,108,111} ; // Hello

char s2[10] = {'H','e^,,^,l','l','o'};_

Оба массива инициализируются строкой, содержащей слово "Hello". Переменные, которым из списка ничего не достанется, будут проинициализированы 0, что хорошо для строк. Однако, самый удобный способ инициализации таких массивов – инициализация строкой, как показано ниже:

char sЗ[10] = "Hello" ;_

Массивы строк инициализируют списком строк:

char ms[5][10] = {"if", "for", "while", "switch", "break"} ;

Структуры

Массивы и указатели позволяют создавать список элементов одного типа. А что, если необходимо создать нечто, содержащее элементы различного типа? Для этого используются СТРУКТУРЫ.

Структура - это конгломерат элементов различного типа. Рассмотрим пример задания информации о звездах: их имена, спектральный класс, координаты и прочее. Можно описать это следующим образом:

typedef struct{

char name[25];

char class;

short subclass;

float decl,RA,dist;

} star;

· Здесь определена структура (struct) типа star. Сделав такое

"Age "%d\n"

описание в начале программы, можно дальше использовать этот определенный тип данных:

main()

{

star mystar;

strcpy(mystar.name,”Епсилон Лебедя”);

mystar.class = ‘N’;

mystar.subclass = 2;

mystar.decl = 3.5167;

mystar.RA = -9.633;

mystar.dist = 0.303;

}/* конец функции main() */

Обращение к каждому элементу структуры происходит как к составному имени: на первом месте стоит имя структуры, затем точка (.), затем имя конкретного элемента в описании.

Операции и функции ввода.

Операции

Итак, теперь можно вводить данные в программу. Но в программе надо что-то с ними делать - как-то манипулировать с ними, используя допустимые в Си операции.

Операция - это символ или комбинация символов, которые сообщают компилятору о необходимости произвести определенные действия над операндами.

Операндом называют число, которое участвует в операции. Каждая операция предпо­лагает наличие определенного числа операндов и имеет результат - это число, которое может быть присвоено переменной или использоваться в качестве операнда в другой опе­рации.

В языке Си имеются операции, которые требуют задания одного, двух и трех операн­дов. В качестве операндов могут быть константы, переменные, результаты других опера­ций и результаты вызовов функций. Некоторые операции требуют задания строго опреде­ленных операндов.

Каждая операция имеет определенный приоритет. Приоритет определяет порядок вы­полнения операций в выражении.

Здесь и далее под выражением понимается набор констант, переменных и результатов вызовов функций, связанных знаками операций.

Операция присваивания

Самой общей является операция присваивания. В Си присваивание обозначается одним знаком равенства (=); при этом значение справа от знака равенства присваивается переменной слева. Можно применять последовательные присваивания: а=в=с. В таких случаях присваивание производится справа налево.

Кроме простого присваивания в Си существуют сложные операции присваивания, ко­торые позволяют сократить запись выражений типа а= а+ b, где одна и та же переменная стоит справа и слева от операции присваивания и представить их в виде а+=b.

Все сложные операции присваивания показаны ниже:

Для арифметических операций

+= сложение с присваиванием

- = вычитание с присваиванием

*= умножение с присваиванием

/= деление с присваиванием

%= присваивание остатка от деления

Для побитовых операций

«= сдвиг влево с присваиванием

»= сдвиг вправо с присваиванием

&= побитовое И с присваиванием

| = побитовое ИЛИ с присваиванием

^= ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с присваиванием.