W rozdziale Zmienne w C dowiedziałeś się, jak przechowywać pojedyncze liczby oraz znaki. Czasami zdarza się jednak, że potrzebujemy przechować kilka, kilkanaście albo i więcej zmiennych jednego typu. Nie tworzymy wtedy np. dwudziestu osobnych zmiennych. W takich przypadkach z pomocą przychodzi nam tablica.
Tablica to ciąg zmiennych jednego typu. Ciąg taki posiada jedną nazwę a do jego poszczególnych elementów odnosimy się przez numer (indeks).
Wstęp[edytuj]
Typy tablic[edytuj]
Podział wg sposobu definiowania:
- statyczne
- dynamiczne
- tablice, których rozmiar jest definiowany przez zmienną ( ang. Variable-length array)[1][2]
- tablice, których rozmiar jest niezdefiniowany. Tablice te są elementem struktury.(ang. Flexible array member)[3]
Podział wg typu elementu
- tablice znaków
- tablice liczb całkowitych
Podział wg rozmiaru
- jednowymiarowe
- wielowymiarowe
Tablice znaków[edytuj]
Tablice znaków, tj. typu char oraz unsigned char, posiadają dwie ogólnie przyjęte nazwy, zależnie od ich przeznaczenia:
- bufory - gdy wykorzystujemy je do przechowywania ogólnie pojętych danych, gdy traktujemy je jako po prostu "ciągi bajtów" (typ char ma rozmiar 1 bajta, więc jest elastyczny do przechowywania np. danych wczytanych z pliku przed ich przetworzeniem).
- napisy - gdy zawarte w nich dane traktujemy jako ciągi liter; jest im poświęcony osobny rozdział Napisy.
Przykład:
/* http://joequery.me/code/snprintf-c/ gcc a.c -Wall ./a.out 012345678hello th\0turtle\0782222\05678*/ #include<stdio.h>#define BUFSIZE 9void init_buf(char *buf, size_t size){ int i; for(i=0; i<size; i++){ buf[i] = i + '0'; // int to char conversion }}void print_buf(char *buf){ int i; char c; for(i=0; i<BUFSIZE; i++){ c = buf[i]; if(c == '\0'){ printf("\\0"); } else{ printf("%c", buf[i]); } } printf("\n");}int main(){ char buf[BUFSIZE]; init_buf(buf, BUFSIZE); print_buf(buf); // hello there! == 12 characters, > BUFSIZE init_buf(buf, BUFSIZE); snprintf(buf, BUFSIZE, "hello there!"); print_buf(buf); // turtle == 6 charaters, < BUFSIZE init_buf(buf, BUFSIZE); snprintf(buf, BUFSIZE, "turtle"); print_buf(buf); // 2222220 == 7 charaters, > 5 init_buf(buf, BUFSIZE); snprintf(buf, 5, "%d", 222222 * 10); print_buf(buf); return 0;}
Tablice wielowymiarowe[edytuj]
Rozważmy teraz konieczność przechowania w pamięci komputera całej macierzy o wymiarach 10 x 10. Można by tego dokonać tworząc 10 osobnych tablic jednowymiarowych, reprezentujących poszczególne wiersze macierzy. Jednak język C dostarcza nam dużo wygodniejszej metody, która w dodatku jest bardzo łatwa w użyciu. Są to tablice wielowymiarowe[4], lub inaczej "tablice tablic".Tablice wielowymiarowe definiujemy podając przy zmiennej kilka wymiarów, np.:
float macierz[10][10];
Tak samo wygląda dostęp do poszczególnych elementów tablicy:
macierz[2][3] = 1.2;
Jak widać ten sposób jest dużo wygodniejszy (i zapewne dużo bardziej "naturalny") niż deklarowanie 10 osobnych tablic jednowymiarowych.Aby zainicjować tablicę wielowymiarową należy zastosować zagłębianie klamr, np.:
float macierz[3][4] = { { 1.6, 4.5, 2.4, 5.6 }, /* pierwszy wiersz */ { 5.7, 4.3, 3.6, 4.3 }, /* drugi wiersz */ { 8.8, 7.5, 4.3, 8.6 } /* trzeci wiersz */ };
Dodatkowo, pierwszego wymiaru nie musimy określać (podobnie jak dla tablic jednowymiarowych) i wówczas kompilator sam ustali odpowiednią wielkość, np.:
float macierz[][4] = { { 1.6, 4.5, 2.4, 5.6 }, /* pierwszy wiersz */ { 5.7, 4.3, 3.6, 4.3 }, /* drugi wiersz */ { 8.8, 7.5, 4.3, 8.6 }, /* trzeci wiersz */ { 6.3, 2.7, 5.7, 2.7 } /* czwarty wiersz */ };
Innym, bardziej elastycznym sposobem deklarowania tablic wielowymiarowych, jest użycie wskaźników. Opisane to zostało w następnym rozdziale.
Kolejność głównych wierszy[edytuj]
Kolejność głównych wierszy ( ang. Row Major Order = ROM [5])
W C tablica wielowymiarowa A[n][m]:
- jest przechowywana wierszami[6]:
- numeracja indeksów rozpoczyna się od zera
A[0][0], A[0][1], ..., A[0][m-1], A[1][0], A[1][1],..., A[n-1][m-1]
Addressx + N_x*y | AccessA[y][x] | Value |
---|---|---|
0 | A[0][0] | |
1 | A[0][1] | |
2 | A[0][2] | |
3 | A[1][0] | |
4 | A[1][1] | |
5 | A[1][2] |
Przykładowy program:
/* http://stackoverflow.com/questions/2151084/map-a-2d-array-onto-a-1d-array-c/2151113*/ #include <stdio.h> int main(int argc, char **argv) { int i, j, k; int arr[5][3]; int *arr2 = (int*)arr; for (k=0; k<15; k++) { arr2[k] = k; printf("arr[%d] = %2d\n", k, arr2[k]); } for (i=0; i<5; i++) { for (j=0; j< 3; j++) { printf("arr2[%d][%d] = %2d\n", i, j ,arr[i][j]); } } }
Ilustracja różnicy między kolejnością głównych wierszy i kolumn
Działania na tablicach[edytuj]
- deklaracja
- inicjacja
- dostęp do elementów
- użycie tablicy jako parametru funkcji
- Zapisywanie tablic do pliku
Sposoby deklaracji tablic[edytuj]
Tablicę deklaruje się w następujący sposób:
typ nazwa_tablicy[rozmiar];
gdzie rozmiar oznacza ile zmiennych danego typu możemy zmieścić w tablicy. Zatem aby np. zadeklarować tablicę, mieszczącą 20 liczb całkowitych możemy napisać tak:
int tablica[20];
Podobnie jak przy deklaracji zmiennych, także tablicy możemy nadać wartości początkowe przy jej deklaracji. Odbywa się to przez umieszczenie wartości kolejnych elementów oddzielonych przecinkami wewnątrz nawiasów klamrowych:
int tablica[3] = {0,1,2};
Niekoniecznie trzeba podawać rozmiar tablicy, np.:
int tablica[] = {1, 2, 3, 4, 5};
W takim przypadku kompilator sam ustali rozmiar tablicy (w tym przypadku - 5 elementów).
Rozpatrzmy następujący kod:
#include <stdio.h> #define ROZMIAR 3 int main() { int tab[ROZMIAR] = {3,6,8}; int i; puts ("Druk tablicy tab:"); for (i=0; i<ROZMIAR; ++i) { printf ("Element numer %d = %d\n", i, tab[i]); } return 0; }
Wynik:
Druk tablicy tab:Element numer 0 = 3Element numer 1 = 6Element numer 2 = 8
Jak widać, wszystko się zgadza.
W powyżej zamieszczonym przykładzie użyliśmy stałej do podania rozmiaru tablicy. Jest to o tyle pożądany zwyczaj, że w razie potrzeby zmiany rozmiaru tablicy, zmieniana jest tylko wartość w jednej linijce kodu przy #define, w innym przypadku musielibyśmy szukać wszystkich wystąpień rozmiaru rozsianych po kodzie całego programu.
Odczyt/zapis wartości do tablicy[edytuj]
Tablicami posługujemy się tak samo jak zwykłymi zmiennymi. Różnica polega jedynie na podawaniu indeksu tablicy. Określa on, z którego elementu (wartości) chcemy skorzystać spośród wszystkich umieszczonych w tablicy. Numeracja indeksów rozpoczyna się od zera, co oznacza, że pierwszy element tablicy ma indeks równy 0, drugi 1, trzeci 2, itd.
Uwaga!
|
Spróbujmy przedstawić to na działającym przykładzie. Przeanalizuj następujący kod:
int tablica[5] = {0}; int i = 0; tablica[2] = 3; tablica[3] = 7; for (i=0;i!=5;++i) { printf ("tablica[%d]=%d\n", i, tablica[i]); }
Jak widać, na początku deklarujemy 5-elementową tablicę, którą od razu zerujemy. Następnie pod trzeci i czwarty element (liczone począwszy od 0) podstawiamy liczby 3 i 7. Pętla ma za zadanie wyprowadzić wynik naszych działań.
Tablica może być również zmieniana w obrębie funkcji
rozmiar tablicy[edytuj]
Rozmiar tablicy jednowymiarowej[7]
size_t n = sizeof( a ) / sizeof( a[0] );
Uwaga!
|
Zobacz:
- gcc Wsizeof-array-argument
Ograniczenia tablic[edytuj]
Pomimo swej wygody tablice statyczne mają ograniczony, z góry zdefiniowany rozmiar, którego nie można zmienić w trakcie działania programu. Dlatego też w niektórych zastosowaniach tablice statyczne zostały wyparte tablicami dynamicznymi, których rozmiar może być określony w trakcie działania programu. Zagadnienie to zostało opisane w następnym rozdziale.
Uwaga!
|
Programiści C++ mogą użyć klasy vector, która może być wygodnym zamiennikiem tablic. |
Wystarczy pomylić się o jedno miejsce (tzw. błąd off by one) by spowodować, że działanie programu zostanie nagle przerwane przez system operacyjny ( błąd przy uruchamianiu ):
int foo[100]; int i; for (i=0; i<=100; i+=1) /* powinno być i<100 */ foo[i] = 0; /* program powinien zakończyć się błędem */
Rozwiązanie:
- cppcheck sprawdza zakres (Bounds checking )
Zobacz również[edytuj]
- Więcej o tablicach (rozszerzenie materiału)
- Tablice jako parameter funkcji
- tablice dynamiczne
- zfp to biblioteka C/C++ typu open source dla skompresowanych tablic numerycznych, która obsługuje dostęp swobodny do odczytu i zapisu o dużej przepustowości. zfp obsługuje również kompresję strumieniową danych całkowitych i zmiennoprzecinkowych, np. dla aplikacji, które odczytują i zapisują duże zbiory danych na dysku iz niego. zfp jest napisany głównie w C i C++, ale zawiera również powiązania Python i Fortran.
- BitArray in C by Isaac Turner
Przypisy
- ↑ Variable-length_array w ang. wikipedii
- ↑ stackoverflow question: whats-the-point-of-vla-anyway
- ↑ Flexible_array_member w ang. wikipedii
- ↑ geeksforgeeks: dynamically-allocate-2d-array-c
- ↑ Row-major_order w ang wikipedii
- ↑ Metody obliczeniowe w nauce i technice - laboratorium informatyka II rok, Katarzyna Zając
- ↑ stackoverflow question: how-do-i-determine-the-size-of-my-array-in-c
- ↑ stackoverflow question: how-do-i-determine-the-size-of-my-array-in-c
- ↑ W zasadzie kompilatory mają możliwość dodania takiego sprawdzania, ale nie robi się tego, gdyż znacznie spowolniłoby to działanie programu. Takie postępowanie jest jednak pożądane w okresie testowania programu.
« Ćwiczenia
Spis treści
Wskaźniki »