黑马程序员C++2024新版笔记 第三章 数组

1.数组定义

数组是一批相同类型的元素（element）的集合组成的数据结构。

声明语法：

<数据类型> <数组名> [<数组长度>]
int v[6]    // 声明了可以存放6个int数字的数组

数组的每个元素有编号，称之为下标索引，从0开始。通过数组名[下标索引]访问数组内元素（存、取）。

#include <iostream>
using namespace std;int main() {// 11,22,33,44,55放入数组中int v[5];// 用下标索引访问每一个元素，从0开始v[0] = 11;v[1] = 22;v[2] = 33;v[3] = 44;v[4] = 55;cout << "数组的第1个元素是：" << v[0] << endl;cout << "数组的第2个元素是：" << v[1] << endl;cout << "数组的第3个元素是：" << v[2] << endl;cout << "数组的第4个元素是：" << v[3] << endl;cout << "数组的第5个元素是：" << v[4] << endl;// 数组的声明和赋值同步完成的写法// 数组类型 数组名[] = {元素1, 元素2, 元素3, ..., 元素n};int v2[] = {11, 22, 33, 44, 55};    // 后面的元素可以推断出数组长度，因此数组大小可以不写cout << "数组的第1个元素是：" << v[0] << endl;cout << "数组的第2个元素是：" << v[1] << endl;cout << "数组的第3个元素是：" << v[2] << endl;cout << "数组的第4个元素是：" << v[3] << endl;cout << "数组的第5个元素是：" << v[4] << endl;return 0;
}

2.数组定义练习题讲解

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;// 随机数生成器函数
int get_random_num(int min, int max) {random_device rd;mt19937 gen(rd());uniform_int_distribution<> distrib(min, max);return distrib(gen);
}int main() {// 1.获得随机数int num = get_random_num(1, 10);// 2.需要用户输入10次数字，将内容存入数组中int arr[10];    //  定义数组for (int i = 0; i < 10; i++) {cout << "请输入第" << i + 1 << "个数字：";cin >> arr[i];}// 3.判断每个元素是否和随机数相等int result = 0;for (int i = 0; i < 10; i++) {if (arr[i] == num) {result += 1;}}cout << "用户猜正确" << result << "次" << endl;return 0;
}

3.数组特点

1. 任意类型（基本数据类型int、double、char、string等；复合数据类型结构体、联合体等；指针类型int*,char*等；枚举类型enum）都可以构建数组。
2. 数组一旦定义大小就固定了，且无边界检查（越界不会报错，但是运行时可能出现问题）
3. 数组的内存空间连续分配，而且是有序的，每个元素分配大小取决于存放类型，因此数组中元素类型是一致的，且可以通过sizepf(数组)/sizeof(数组某元素)计算数组元素个数。
4. 数组的元素值是可以修改的。通过下标访问元素即可实现对存储值修改，但是不可更改类型。
5. 数组变量不记录数据，而是记录了第一个元素的内存地址，该地址可供访问其中的元素。

代码演示练习：

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;// 随机数生成器函数
int get_random_num(int min, int max) {random_device rd;mt19937 gen(rd());uniform_int_distribution<> distrib(min, max);return distrib(gen);
}int main() {// 特点1: 任意类型均可构建数组cout << "特点1: 任意类型均可构建数组---" << endl;float v1[] = {1.1, 2.2, 3.5, 4.4, 5.5};double v2[] = {1.1, 2.2, 3.5, 4.4, 5.5};char v3[] = {'a', 'b', 1, 2, 3};string v4[] = {"林志铭", "蔡依信", "刘亦飞"};bool v5[] = {true, 0, 1, true, false};enum Color { RED, GREEN, BLUE };Color v6[] = {RED, GREEN, BLUE, GREEN, BLUE};cout << "float数组的第一个元素: " << v1[0] << endl;cout << "double数组的第一个元素: " << v2[0] << endl;cout << "char数组的第一个元素: " << v3[0] << endl;cout << "string数组的第一个元素: " << v4[0] << endl;cout << "bool数组的第一个元素: " << v5[0] << endl;cout << "枚举数组的第一个元素: " << v6[0] << endl;cout << endl;// 特点2：固定大小，没有边界检查cout << "特点2: 固定大小（无边界检查）" << endl;int v7[] = {1, 2, 3, 4, 5};cout << "访问越界的10号下标: " << v7[10] << endl;cout << endl;// 特点3：内存连续且有序，可通过 sizeof(数组)/sizeof(数组元素) 得到数组长度cout << "特点3：内存连续且有序---" << endl;cout << "v7数组的第一个元素是"  << v7[0] << endl;cout << "v7数组的第一个元素是"  << v7[0] << endl;cout << "v7数组的第一个元素是"  << v7[0] << endl;cout << "v7数组的第一个元素是"  << v7[0] << endl;cout << "v7数组的长度是" << sizeof(v7) << "字节" << endl;// 特点4: 元素值可以修改cout << "特点4: 元素值可以修改---" << endl;int v8[] = {1, 2, 3, 4, 5};v8[1] = 66;  // 修改下标1的元素值v8[0] = 11;  //cout << "经过修改，v8的下标1元素值是：" << v8[1] << endl;cout << "经过修改，v8的下标6元素值是：" << v8[0] << endl;cout << endl;// 特点5：数组变量本身不记录数据cout << "特点5: 数组变量本身不记录数据---" << endl;int v9[] = {1, 2, 3, 4, 5};cout << "直接cout v9这个变量：" << v9 << endl;// v9变量本身记录的是内存地址，这个地址是v9数组首元素的地址cout << endl;return 0;
}

4.数组遍历（高级for循环语法）

while循环写法：

高级for循环写法：

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;// 随机数生成器函数
int get_random_num(int min, int max) {random_device rd;mt19937 gen(rd());uniform_int_distribution<> distrib(min, max);return distrib(gen);
}int main() {int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};// whileint i = 0;while (i < sizeof(arr)/sizeof(arr[0])) {cout << "while循环取出内容: " << arr[i] << endl;i++;}// forfor (int i = 0; i < sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); i++) {cout << "for循环取出内容: " << arr[i] << endl;}// for的高级写法for (int element: arr) {cout << "高级for循环取出内容: " << element << endl;}return 0;
}

5.字符数组

以上字符数组在使用sizeof统计长度时会额外添加一个空字符，也就是6。

#include <iostream>using namespace std;int main() {"hello";    // 底层是字符数组char s[] = "hello"; //底层也是字符数组cout << s[0] << endl;cout << s[1] << endl;cout << s[2] << endl;cout << s[3] << endl;cout << s[4] << endl;cout << s[5] << endl;cout << sizeof(s) << endl;for (char i:s) {cout << i;}
}

6.多维数组

写多维数组时，无论使用上述哪种语法，必须在[]内提供长度，如int v[3][2]。

#include <iostream>using namespace std;int main() {int v1[2][2];v1[0][0] = 11;v1[0][1] = 22;v1[1][0] = 33;v1[1][1] = 44;int v2[2][2] = {1, 2, 3, 4};int v3[2][2] = {{1, 2},{3, 4}};cout << "v1数组的第二个元素内第一个元素是：" << v1[1][0] << endl;cout << "v2数组的第二个元素内第一个元素是：" << v2[1][0] << endl;cout << "v3数组的第二个元素内第一个元素是：" << v3[1][0] << endl;// 三维数组int V3[2][2][2];V3[0][0][0] = 1;V3[0][0][1] = 2;V3[0][1][0] = 3;V3[0][1][1] = 4;V3[1][0][0] = 5;V3[1][0][1] = 6;V3[1][1][0] = 7;V3[1][1][1] = 8;cout << "三维数组V3的第二个元素内的第二个元素内的第一个元素是：" << V3[1][1][0] << endl;int v4[2][2][2] = {{{1,2},{3,4}},{{5,6},{7,8}}};cout << "三维数组V4的第二个元素内的第二个元素内的第一个元素是：" << v4[1][1][0] << endl;}

7.多维数组的遍历

#include <iostream>using namespace std;int main() {// 二维数组遍历int v1[2][3] = {{1, 2, 3},{4, 5, 6}};for (int i = 0; i < sizeof(v1) / sizeof(v1[0]); i++) {// v1[0] -> {1,2, 3};// v1[1] -> {4,5,6};for (int j = 0; j < sizeof(v1[1]) / sizeof(v1[1][0]); j++) {cout << v1[i][j] << '\t';}}cout << endl;// 三维数组遍历int v2[2][3][4] = {{{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}},{{13, 14, 15, 16},{17, 18, 19, 20},{21, 22, 23, 24}}};for (int i = 0; i < sizeof(v2) / sizeof(v2[0]); i++) {for (int j = 0; j < sizeof(v2[0]) / sizeof(v2[0][0]); j++) {for (int k = 0; k < sizeof(v2[0][0]) / sizeof(v2[0][0][0]); k++)cout << v2[i][j][k] << '\t';}}
}

8.多维数组的遍历练习题讲解

#include <iostream>
#include <random>
using namespace std;// 随机数生成器函数
int get_random_num(int min, int max) {random_device rd;mt19937 gen(rd());uniform_int_distribution<> distrib(min, max);return distrib(gen);
}int main() {string names[] = {"Emma", "Liam", "Olivia", "Noah", "Ava","William", "Isabella", "James", "Sophia", "Benjamin","Mia", "Elijah", "Charlotte", "Lucas", "Amelia","Mason", "Harper", "Logan", "Evelyn", "Alexander","Abigail", "Ethan", "Emily", "Jacob", "Elizabeth","Michael", "Avery", "Daniel", "Sofia", "Matthew","Ella", "Jackson", "Madison", "David", "Scarlett","Joseph", "Victoria", "Carter", "Aria", "Owen","Grace", "Wyatt", "Chloe", "John", "Camila","Jack", "Penelope", "Luke", "Luna", "Henry"};string arr[2][2][5];// 2x2x5三维数组for (int i = 0; i < 2; i++) {for (int j = 0; j < 2; j++) {for (int k = 0; k < 5; k++) {string major = i == 0 ? "物理" : "计算机";string class_name = j == 0 ? "一班" : "二班";int set_number = k + 1;string name = names[get_random_num(0,49)];string msg = major + " " + class_name + " " + to_string(set_number) + " " + name;arr[i][j][k] = msg;}}}cout << "信息准备完成，现在输出：" << endl;for (int i = 0; i < 2; i++) {for (int j = 0; j < 2; j++) {for (int k = 0; k < 5; k++) {cout << arr[i][j][k] << endl;}}}}

9.指针基础

修改指针的值，等于修改指针指向的地址的变量。

10.野指针和空指针

无论指针指向的变量类型是什么，指针本身被分配的内存大小为8个字节的空间（系统为64位时，在32位系统是4个字节）

11.指针运算

#include <iostream>using namespace std;int main() {int num = 10;int *  p = &num;cout << "指针变量p中记录的地址是" << p << endl;p ++;cout << "指针变量p中记录的增加1后的地址是" << p << endl;double num2 = 10.0;double * p2 = &num2;cout << "指针变量p2中记录的地址是" << p2 << endl;p2 +=4;cout << "指针变量p2中记录的增加1后的地址是" << p2 << endl;// 指针运算用于对数组进行操作int v[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *vp = v;    // 指针中记录了数组0下标的地址cout << "数组对象v的第一个元素是" << *vp << endl;cout << "数组v[0]元素是" << v[0] << endl;cout << "数组的第二个元素是" << *(vp+1) << endl;cout << "数组的第二个元素是" << v[1] << endl;return 0;}

12.动态内存管理

定义：程序员手动进行内存的分配和释放等内存管理操作。

虽然之前的学习中没有手动管理内存也能正常运行代码，但是下面的例子可以说明手动内存管理的必要性，也就是避免长期不使用的变量占用内存空间：

自动/静态内存分配：无垃圾回收机制，变量、数组等对象的创建都属于静态内存分配，需要程序员手动管理内存，即手动分配，用完清理。

new运算符

用于申请并分配内存空间，并提供指向该空间的指针（内存地址）。基本语法：

new type 申请普通变量空间
new type[n] 申请数组空间

delete运算符

用于释放内存，仅可用于new运算符申请的内存区域，例如delete #就会报错。基本语法：

delete 指针 删除普通变量空间
delete[] 指针 删除数组空间

代码示例：

#include <iostream>using namespace std;int main() {int *p = new int;*p = 10;cout << "new申请的四字节空间内存放的是： " << *p << endl;delete p;   // 良好的代码习惯：使用new分配内存后写好delete释放int *q = new int[2];   // 申请数组空间q[0] = 10;  // 等同于 *(q+0) = 10;*(q+1) = 20;    // 等同于 q[1] = 20;cout << "数组的第一个元素是" << q[0] << endl;cout << "数组的第二个元素是" << q[1] << endl;delete[] q;return 0;}

13.数组元素的移除

C++内置并未提供对数组元素进行增删改查的操作，需要手动实现。（vector容器提供了，后续会学习）。

示例：

代码：

#include <iostream>using namespace std;int main() {// 示例数组int * pArr = new int[5] {1,  2, 3, 4, 5};// 创建一个新的数组，将需要保留的元素复制到新的数组中int *pNewAr = new int[4];// 遍历数组，将需要保留的元素复制到新的数组中,不要的要跳过for (int i = 0; i < 5; i++) {if (i == 2) {continue;}else if (i>2){pNewAr[i-1]=pArr[i];}else {pNewAr[i] = pArr[i];}}// 可选delete [] pArr;// 可选pArr = pNewAr;  // 将老数组的指针指向新数组cout << "新数组的元素是" << endl;for (int i = 0; i < 4; i++) {cout << pNewAr[i] << '\t';}return 0;}