Разное

Динамические массивы в c: Динамическое выделение памяти, динамические массивы

Содержание

Динамические массивы в C

Если вы используете относительно современный ЯП вроде JS, то массивы в С могут ввести вас в ступор.

Вступление

Массив в JavaScript:

let numbers = [];
numbers.push(1);
numbers.push(2);
numbers.push(3);
console.log(numbers); // [1, 2, 3]

Приведенный выше пример показывает, как бы мы создали массив в JS. Хорошо видно, что возможно добавить столько строк, сколько нам нужно.

Массив в C:

int numbers[3];
numbers[0] = 1;
numbers[1] = 2;
numbers[2] = 3;
printf("%d\n", numbers[0]); // 1
printf("%d\n", numbers[1]); // 2
printf("%d\n", numbers[2]); // 3

Первое выражение numbers[3] говорит компилятору, что массив сохранит в памяти 3 числа. Далее сохраним 1,2 и 3 под соответствующими индексами и выведем на дисплей.
Пока все прекрасно, но но нельзя добавить ещё элементы:

int numbers[3];
numbers[0] = 1;
numbers[1] = 2;
numbers[2] = 3;
numbers[3] = 4;
printf("%d\n", numbers[0]); // 1
printf("%d\n", numbers[1]); // 2
printf("%d\n", numbers[2]); // 3
printf("%d\n", numbers[3]); // should be 4

И что на это скажет gcc?:

array.c:8:5: warning: array index 3 is past the end of the array (which contains 3 elements) [-Warray-bounds]

Таким образом, мы получаем исключение за пределами границ памяти. Места в нашем массиве недостаточно, чтобы вместить ещё элементы.
Что же, если мы нуждаемся в динамическом массиве, в который можно добавить n элементов?

На С мы можем создать собственную имплементацию массива с динамически растущим размером.
Для этого используем блоки памяти.

malloc, realloc и указатели (pointers)

В С каждый тип данных имеет свой размер хранилища:

Тип Размер хранилища Диапазон значений
char 1 byte -128 до 127 или 0 до 255
unsigned char 1 byte 0 до 255
signed char 1 byte -128 до 127
int 2 или 4 bytes -32,768 до 32,767 или -2,147,483,648 до 2,147,483,647
unsigned int 2 или 4 bytes 0 до 65,535 или 0 до 4,294,967,295
short 2 bytes -32,768 to 32,767
unsigned short 2 bytes 0 до 65,535
long 8 bytes -9223372036854775808 до 9223372036854775807
unsigned long 8 bytes 0 до 18446744073709551615

В моей системе это 4 байта для целых чисел (integers). Просто имея эти данные можно создавать динамические массивы любого размера.
Размер типа данных можно получить при помощи функций sizeof(int), sizeof(double) или для тех типов данных, которые вам требуются.
Используя функции malloc и realloc мы можем создавать динамические блоки памяти.

Допустим, мы хотим начать с возможности хранить 3 целых числа (integers),это можно сделать, выделив блок памяти из 12 байт:

Единственным аргументом malloc является размер блока памяти в байтах.
Malloc возвращает указатель(pointer) на вновь созданный блок памяти.

#define INITIAL_CAPACITY 3
int main(){
     int* data = malloc(INITIAL_CAPACITY * sizeof(int));
}

Теперь у нас есть блок памяти, достаточно большой, чтобы вместить наши 3 целых числа — нам нужно сделать его динамическим. Сейчас мы все ещё не можем поместить больше 3-х элементов в наш блок памяти.

Если отслеживать размер и объемом используемой памяти, можно рассчитать, когда нужно изменить ее размер. Если блок памяти заполнен, удвоим размер этого блока памяти, при помощи вызвова realloc , который просто расширяет текущий блок памяти.

#define INITIAL_CAPACITY 3
void push(int *arr, int index, int value, int *size, int *capacity){
     int* ptr;
     if(*size > *capacity){
          ptr = realloc(arr, sizeof(arr) * 2);
          if(ptr == NULL)
               exit(0);
          else
               *capacity = sizeof(arr) * 2;
     }
 
     arr[index] = value;
     *size = *size + 1;
}
int main(){
     int size = 0;
     int capacity = INITIAL_CAPACITY;
     int* arr = malloc(INITIAL_CAPACITY * sizeof(int));
}

Теперь есть возможность добавлять элементы в блок памяти динамически.
Собрав все это вместе, получим следующую программу:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
#define INITIAL_CAPACITY 2
 
void push(int *arr, int index, int value, int *size, int *capacity){
     int* ptr;
     if(*size > *capacity){
          ptr = realloc(arr, sizeof(arr) * 2);
          if(ptr == NULL)
               exit(0);
          else
               *capacity = sizeof(arr) * 2;
     }
 
     arr[index] = value;
     *size = *size + 1;
}
 
int main(){
     int size = 0;
     int capacity = INITIAL_CAPACITY;
     int* arr = malloc(INITIAL_CAPACITY * sizeof(int));
     if(arr == NULL) {
          printf("Memory not allocated.\n");
          exit(0);
     }
     else {
          push(arr, 0, 1, &size, &capacity);
          push(arr, 1, 2, &size, &capacity);
          push(arr, 2, 3, &size, &capacity);
 
          printf("Current capacity: %d\n", capacity); // Current capacity: 2
 
          push(arr, 3, 4, &size, &capacity);
          push(arr, 4, 5, &size, &capacity);
          push(arr, 5, 6, &size, &capacity);
 
          printf("Current capacity: %d\n", capacity); // Current capacity: 16
     }
}

Динамические массивы в Си

Определение 1

Динамические массивы в Си — это возможность оптимального использования памяти электронной вычислительной машины.

Введение

Чтобы иметь возможность оптимально распределять для работы память компьютера, существует методика динамического распределения памяти. К примеру, есть программа обработки какого-либо массива информационных данных. При формировании этой программы возникла необходимость объявления данного массива. Можно задать массиву определённый зафиксированный размер (например, от нуля до ста элементов). Но в этом случае программа не будет универсальной, поскольку с её помощью можно работать с массивом, состоящим не более чем из ста элементов. В случае использования, к примеру, двадцати элементов, объём выделяемой памяти всё равно будет под сто элементов, поскольку массив был заявлен как статический. То есть налицо мало эффективное использование памяти.

Динамические массивы

На языке программирования Си динамические массивы возможно создавать, используя указатель и одну из функций динамического выделения памяти: malloc() или са11ос(). Команда malloc() выполняет возврат указателя на выделяемое в памяти место. Эта функция является частью библиотеки stdlib.h и записывается в таком формате:

void *та11ос (число байт)

Для сохранения данных других типов, требуется использовать приведение типов. Чтобы это сделать, надо перед функцией malloc() в круглых скобках указать необходимый тип данных и поставить звёздочку. К примеру, чтобы указать на целочисленный массив, приведение типов надо указать так:

(int *)

В качестве аргумента функции malloc() выступает число байтов, которые следует выделять. Число байтов находится путём умножения числа элементов массива на размер ячейки, необходимый для каждого компонента. То есть для выделения места в памяти, чтобы сформировать массив, включающий в себя десять целых чисел, функция malloc() должна быть представлена так:

(int ) malloc(10 sizeof(int)))

В языке программирования С++ предусмотрены специальные команды new и delete, предназначенные для организации динамических массивов в памяти компьютера. Команда new выполняет выделение памяти из свободных областей, а команда delete очищает эту область памяти. После окончания использования выделенной памяти, она должна быть очищена от информации, по этой причине команды new и delete применяются в паре. Если не очищать память в явном виде, то конечно это могут выполнить команды операционной системы после завершения работы программы. Но правильнее использовать штатную команду С++ delete.

Команда new выполняет создание объекта необходимого типа, назначает для него объём памяти и делает возврат указателя правильного типа на эту область памяти. В случае невозможности выделения памяти, к примеру, нет в наличии свободного объёма, то происходит возврат нулевого указателя. Память может быть выделена под любой вид данных: int, float, double, char и так далее.

В качестве примера приведём формирование одномерного динамического массива:

float *ptrarray = new float [10]; // объявлен одномерный динамический массив на десять элементов.

// здесь ptrarray – указатель на выделяемую область памяти для вещественного массива типа float.

По завершению работы с динамическим массивом, необходимо очистить память, которая выделялась для него:

delete [] ptrarray; // очистка памяти, которая выделялась под одномерный динамический массив.

За командой delete необходимо поставить квадратные скобки, которые являются командой освобождения участка памяти, отведённого для одномерного массива.

Статический массив против динамического массива в C++

It’s important to have clear definitions of what terms mean. Unfortunately there appears to be multiple definitions of what static and dynamic arrays mean.

Static variables are variables defined using static memory allocation. This is a general concept independent of C/C++. In C/C++ we can create static variables with global, file, or local scope like this:

int x[10]; //static array with global scope
static int y[10]; //static array with file scope
foo() {
       static int z[10]; //static array with local scope

Automatic variables are usually implemented using stack-based memory allocation. An automatic array can be created in C/C++ like this:

foo() {
       int w[10]; //automatic array

What these arrays , x, y, z, and w have in common is that the size for each of them is fixed and is defined at compile time.

One of the reasons that it’s important to understand the distinction between an automatic array and a static array is that static storage is usually implemented in the data section (or BSS section) of an object file and the compiler can use absolute addresses to access the arrays which is impossible with stack-based storage.

What’s usually meant by a dynamic array is not one that is resizeable but one implemented using dynamic memory allocation with a fixed size determined at run-time. In C++ this is done using the new operator.

foo() {
      int *d = new int[n]; //dynamically allocated array with size n     

But it’s possible to create an automatic array with a fixes size defined at runtime using alloca:

foo() {
       int *s = (int*)alloca(n*sizeof(int))

For a true dynamic array one should use something like std::vector in C++ (or a variable length array in C).

What was meant for the assignment in the OP’s question? I think it’s clear that what was wanted was not a static or automatic array but one that either used dynamic memory allocation using the new operator or a non-fixed sized array using e.g. std::vector.

Динамический массив — это… Что такое Динамический массив?

Динамическим называется массив, размер которого может меняться во время исполнения программы. Для изменения размера динамического массива язык программирования, поддерживающий такие массивы, должен предоставлять встроенную функцию или оператор. Динамические массивы дают возможность более гибкой работы с данными, так как позволяют не прогнозировать хранимые объёмы данных, а регулировать размер массива в соответствии с реально необходимыми объёмами. В отличие от динамических массивов существуют статические массивы и массивы переменной длинны. Размер статического массива определяется на момент компиляции программы. Размер массива переменной длинны определяется во время выполнения программы. Отличием динамического массива от массива переменной длинны является автоматическое изменение размеров, что не трудно реализуется в случаях его отсутствия, поэтому часто не различают массивы переменной длины с динамическими массивами.

Пример динамического массива на языке «Pascal»

 byteArray : Array of Byte; // Одномерный массив
 multiArray : Array of Array of string;  // Многомерный массив

Динамические массивы (или массивы переменной длины) поддерживаются Delphi, FreePascal, но не Turbo Pascal.

Пример объявления динамического массива на языках C/C++

Одномерный динамический массив:

Создаем массив с 10-ю элементами типа int:

Си:

        int *mas = malloc (sizeof(int) * 10);

С++:

Получить доступ к значению каждого элемента можно по индексу (порядковый номер):

        mas[0] = 2; // присвоили значение 2 нулевому элементу массива mas
        mas[1] = 7; // присвоили значение 7 первому элементу массива mas
        //... и т.д.

Следовательно, если брать такой подход, то вам понадобится около десяти строк кода, чтобы проинициализировать весь массив. Для того, чтобы этого избежать напишем тоже самое в цикле:

       for(int i = 0; i < 10; i++){
               cin>>mas[i]; // пользователь вводит значение каждого i-того элемента массива
       }

После чего работаем с массивом. Также его можно вывести на экран:

       for(int i = 0; i < 10; i++){
               cout << mas[i] << endl;
       }

Для освобождения из памяти одномерного динамического массива используем:

Си:

С++: оператор delete:

Строго говоря вышеописанная реализация массива не является динамической, т.к. нет изменения размера массива во время работы, а всего лишь массивом переменной длины. Возможным решением является realloc, но можно применить только при использовании malloc, но не new. Для того чтобы изменить размер такого массива необходимо объявить еще один массив нужного размера, скопировать в него все данные и освободить память занимаемую старым массивом. В С++ библиотечным решением является std::vector. В С89 нет массивов переменной длины, они есть только в С99 (который поддерживают не все компиляторы). Некоторые (довольно старые) компиляторы С++ также не поддерживают массивов переменной длинны.

Ссылки

Массивы — Введение в D

В D есть два типа массивов: статические и динамические.
При доступе к любому типу массива всегда проверяется выход за его границы, и если это случится, выполнение приложения прервётся с сообщением об ошибке
RangeError. Смельчаки могут запретить такие проверки с помощью флага
компилятора -boundschecks=off, чтобы выжать побольше производительности из двоичных файлов.

Статические массивы

Статические массивы хранятся на стеке, если определены внутри функции, и в
статической памяти в других случаях. Они имеют фиксированную длину, известную
ещё на этапе компиляции. Тип статического массива содержит его фиксированный размер:

int[8] arr;

Тип массива arrint[8]. Обратите внимание, что размер массива указан рядом с
типом, а не после имени переменной, как в C/C++.

Динамические массивы

Динамические массивы хранятся в куче и могут увеличиваться или уменьшаться во
время выполнения программы. Динамический массив можно создать с помощью ключевого слова new и указания размера:

int size = 8; // run-time переменная
int[] arr = new int[size];

Тип массива arrint[], который является срезом (slice) и будет рассмотрен
более подробно в следующем разделе. Многомерные массивы можно легко создать, используя синтаксис auto arr = new int[3][3].

Свойства массивов и операции с массивами

Массивы можно объединять с помощью оператора конкатенации ~, который создаст новый
динамический массив.

Математические операции могут быть применены ко всему массиву с использованием
синтаксиса c[] = a[] + b[], который, например, сложит все элементы a и
b, то есть получится c[0] = a[0] + b[0], c[1] = a[1] + b[1] и т.д. Также
возможно выполнять операции со всем массивом, используя только одно значение:

a[] *= 2;  // умножить все элементы на 2
a[] %= 26; // вычисление по модулю 26 для всего массива `a`

Такие операции могут быть оптимизированы компилятором таким образом, чтобы были использованы специальные инструкции процессоров, которые выполняют операции в один приём.

У обоих типов массивов есть свойство .length. Его можно только читать в
случае статических массивов, а в случае динамических массивов его можно также записывать, чтобы динамически изменять их размер. Свойство .dup создаёт копию массива.

При индексации массива с помощью синтаксиса arr[idx] специальный синтаксис
$ означает длину массива. Например, arr[$ - 1] ссылается на последний
элемент и является короткой формой записи arr[arr.length - 1].

Упражнение

Завершите функцию encrypt, чтобы расшифровать тайное послание.
Текст должен быть зашифрован с помощью шифра Цезаря, который сдвигает символы
в алфавите, используя определённый индекс. Шифруемый текст содержит только символы из диапазона a-z, что облегчает задачу.

Подробнее

Массивы Delphi XE7

Ни для кого не секрет, что Delphi XE7 получил улучшения в языке Object Pascal для работы с массивами. В этой статье мы разберёмся, что же появилось нового и пробежимся по уже имеющимся возможностям по работе с массивами.

Объявление и инициализация массива

Начнём, конечно, с объявления массива. Раньше в Delphi одной строкой можно было объявлять и инициализировать только статический массив. С динамическими массивами всё было гораздо сложнее: нужно было объявить массив, а затем инициализировать каждый его элемент. Теперь в Delphi XE7 динамический массив можно инициализировать прямо при объявлении. Или инициализировать позже, но тоже одной строкой. Вот пример программы с инициализацией статических и динамических массивов и их последующим чтением:

program Project1;
 
{$APPTYPE CONSOLE}
 
{$R *.res}
 
uses
   System.SysUtils;
 
type
   TIntArray = array of integer;
 
var
   elem: integer;
   dynElem1: TIntArray;
   dynElem2: TArray<integer>;
   i, j: integer;
 
   //Статический массив.
   statArray1: array[0..3] of integer = (0, 1, 2, 3);
   //Статический двумерный массив.
   statArray2: array[0..1] of array[0..2] of integer = ((0, 1, 2), (10, 11, 12));
   //Динамический одномерный массив.
   dynArray1: array of integer = [0, 1, 2, 3];
   //Динамический одномерный массив (инициализация будет ниже).
   dynArray2: array of integer;
   //Динамический двумерный массив.
   dynArray3: array of TIntArray = [[0, 1, 2, 3], [10, 11, 12]];
   //Динамический двумерный массив.
   dynArray4: array of array of integer = [[0, 1, 2, 3], [10, 11, 12]];
   //Динамический одномерный массив.
   dynArray5: TArray<integer> = [0, 1, 2, 3];
   //Динамический двумерный массив.
   dynArray6: TArray<TArray<integer>> = [[0, 1, 2, 3], [10, 11, 12]];
 
begin
   try
      WriteLn('Одномерный статический массив statArray1:');
      for elem in statArray1 do
         WriteLn(elem);
      WriteLn('Двумерный статический массив statArray2:');
      for elem in statArray2 do
         Writeln(elem);
      WriteLn('Одномерный динамический массив dynArray1:');
      for elem in dynArray1 do
         Writeln(elem);
      WriteLn('Одномерный динамический массив dynArray2:');
      dynArray2 := [7, 8, 9]; //Инициализация динамического массива.
      for elem in dynArray2 do
         Writeln(elem);
      dynArray2 := []; //Удаляем все элементы массива.
      WriteLn('Массив dynArray2 после очистки:');
      for elem in dynArray2 do
         Writeln(elem);
      WriteLn('Двумерный динамический массив dynArray3:');
      for dynElem1 in dynArray3 do
         for elem in dynElem1 do
            Writeln(elem);
      WriteLn('Двумерный динамический массив dynArray4:');
      for i := 0 to Length(dynArray4) - 1 do
         for j := 0 to Length(dynArray4[i]) - 1 do
         Writeln(dynArray4[i][j]);
      WriteLn('Одномерный динамический массив dynArray5:');
      for elem in dynArray5 do
         Writeln(elem);
      WriteLn('Двумерный динамический массив dynArray6:');
      for dynElem2 in dynArray6 do
         for elem in dynElem2 do
            Writeln(elem);
      ReadLn;
   except
      on E: Exception do
         Writeln(E.ClassName, ': ', E.Message);
   end;
end.

Как видно из кода, при объявлении многомерного массива при помощи конструкций «array of T», позже возникают проблемы с чтением массива в цикле «for in do». Приходится либо ходить по массиву с помощью цикла «for to do» (см. массив dynArray3) либо объявлять тип дочернего массива (см. массив dynArray2). Гораздо удобнее объявлять тип массива с помощью шаблона «TArray<T>». При объявлении многомерного массива таким способом при чтении можно использовать циклы «for in do» и «for to do».

Что касается смешанных массивов, то такие массивы удалось инициализировать в одну строку только в случае, когда динамический массив находится внутри статического, но не наоборот:

var
   //Статический массив внутри динамического.
   //Инициализировать такой массив в одну строку не удаётся.
   multiArray1: array of array[0..1] of integer;
   //Динамический массив внутри статического.
   multiArray2: array[0..1] of array of integer = ([1, 2, 3], [10, 20, 30, 40]);

Конкатенация массивов, вставка и удаление элементов

Теперь с массивами можно работать так же, как и со строками, при условии, что массивы динамические и одного типа. Доступны функции Concat, Insert и Delete, а также оператор +.

Вот пример использования функции Concat:

var
   dynArray1: TArray<integer> = [0, 1, 2, 3];
   dynArray2: TArray<integer> = [4, 5, 6];
   dynArray3: array of integer = [0, 1, 2];
begin
   //Сложение двух массивов одного типа.
   dynArray1 := Concat(dynArray1, dynArray2); //Результат будет [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
   //Добавление к массиву двух элементов.
   dynArray3 := Concat(dynArray3, [3, 4]); //Результат будет [0, 1, 2, 3, 4]. 
end;

Тоже самое можно записать с помощью оператора +:

var
   dynArray1: TArray<integer> = [0, 1, 2, 3];
   dynArray2: TArray<integer> = [4, 5, 6];
   dynArray3: array of integer = [0, 1, 2];
begin
   //Сложение двух массивов одного типа.
   dynArray1 := dynArray1 + dynArray2; //Результат будет [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
   //Добавление к массиву двух элементов.
   dynArray3 := dynArray3 + [3, 4]; //Результат будет [0, 1, 2, 3, 4].
end;

А вот примеры использования функций Insert и Delete:

var
   dynArray1: TArray<integer> = [0, 1, 2, 3];
   dynArray2: TArray<integer> = [4, 5, 6];
   dynArray3: array of integer = [0, 1, 2];
   dynArray4: array of integer = [0, 1, 2, 4, 5];
begin
   //Вставляем элементы массива dynArray2 внутрь массива dynArray1.
   Insert(dynArray2, dynArray1, 2); //Результат будет [0, 1, 4, 5, 6, 2, 3]
   //Вставляем в массив dynArray3 два элемента.
   Insert([100, 200], dynArray3, 1); //Результат будет [0, 100, 200, 1, 2]
   //Вставляем один элемент в массив dynArray4.
   Insert(700, dynArray4, 3); //Результат будет [0, 1, 2, 700, 4, 5]
   //Удаляем два элемента из массива.
   Delete(dynArray4, 1, 2); //Результат будет [0, 700, 4, 5];
end;

Копирование массивов, изменение размера и другие возможности

Остальные замечательные функции для работы с массивами остались без изменений. Это Copy, Length, SetLength, Slice и функции для работы с многомерными массивами, такие как DynArrayBounds и DynArrayClear. Вот ещё несколько примеров по работе с массивами:

var
   bound: TBoundArray;
   dynArray1: TArray<integer> = [0, 1, 2, 3];
   dynArray2: TArray<integer>;
   dynArray3: TArray<TArray<integer>>;
begin
   //Копирование 2-х элементов массива.
   dynArray2 := Copy(dynArray1, 1, 2); //Результат будет [1, 2]
   //Копирование массива начиная с элемента с индексом 1 и до конца.
   dynArray2 := Copy(dynArray1, 1); //Результат будет [1, 2, 3]
   //Копирование массива целиком.
   dynArray2 := Copy(dynArray1); //Результат будет [0, 1, 2, 3]
   //Устанавливаем размер двумерного массива.
   SetLength(dynArray3, 10, 5);
   //Получение размерности двумерного массива.
   //Результат будет [9, 4] - максимальное значение для каждой размерности массива.
   bound := DynArrayBounds(Pointer(dynArray3), TypeInfo(TArray<TArray<integer>>));
end;

Результат нововведений в Object Pascal

О новых возможностях по работе с массивами в Delphi можно сказать следующее. Разработчики сделали отличное улучшение, работать с массивами теперь станет намного удобнее. Остаётся только пожелать, чтобы язык продолжил развиваться в лучшую сторону. Будем ждать очередных фишек.

Фортран — динамические массивы — CoderLessons.com

Динамический массив — это массив, размер которого неизвестен во время компиляции, но будет известен во время выполнения.

Динамические массивы объявляются с атрибутом.

Например,

real, dimension (:,:), allocatable :: darray    

Ранг массива, т. Е. Размеры должны быть упомянуты, однако, чтобы выделить память для такого массива, вы используете функцию allocate .

allocate ( darray(s1,s2) )      

После использования массива в программе созданная память должна быть освобождена с помощью функции deallocate.

deallocate (darray)  

пример

Следующий пример демонстрирует концепции, обсужденные выше.

program dynamic_array 
implicit none 

   !rank is 2, but size not known   
   real, dimension (:,:), allocatable :: darray    
   integer :: s1, s2     
   integer :: i, j     
   
   print*, "Enter the size of the array:"     
   read*, s1, s2      
   
   ! allocate memory      
   allocate ( darray(s1,s2) )      
   
   do i = 1, s1           
      do j = 1, s2                
         darray(i,j) = i*j               
         print*, "darray(",i,",",j,") = ", darray(i,j)           
      end do      
   end do      
   
   deallocate (darray)  
end program dynamic_array

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он дает следующий результат —

Enter the size of the array: 3,4
darray( 1 , 1 ) = 1.00000000    
darray( 1 , 2 ) = 2.00000000    
darray( 1 , 3 ) = 3.00000000    
darray( 1 , 4 ) = 4.00000000    
darray( 2 , 1 ) = 2.00000000    
darray( 2 , 2 ) = 4.00000000    
darray( 2 , 3 ) = 6.00000000    
darray( 2 , 4 ) = 8.00000000    
darray( 3 , 1 ) = 3.00000000    
darray( 3 , 2 ) = 6.00000000    
darray( 3 , 3 ) = 9.00000000    
darray( 3 , 4 ) = 12.0000000   

Использование заявления данных

Оператор данных может использоваться для инициализации более одного массива или для инициализации секции массива.

Синтаксис заявления данных —

data variable / list / ...

пример

Следующий пример демонстрирует концепцию —

Live Demo

program dataStatement
implicit none

   integer :: a(5), b(3,3), c(10),i, j
   data a /7,8,9,10,11/ 
   
   data b(1,:) /1,1,1/ 
   data b(2,:)/2,2,2/ 
   data b(3,:)/3,3,3/ 
   data (c(i),i = 1,10,2) /4,5,6,7,8/ 
   data (c(i),i = 2,10,2)/5*2/
   
   Print *, 'The A array:'
   do j = 1, 5                
      print*, a(j)           
   end do 
   
   Print *, 'The B array:'
   do i = lbound(b,1), ubound(b,1)
      write(*,*) (b(i,j), j = lbound(b,2), ubound(b,2))
   end do

   Print *, 'The C array:' 
   do j = 1, 10                
      print*, c(j)           
   end do      
   
end program dataStatement

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он дает следующий результат —

 The A array:
           7
           8
           9
          10
          11
 The B array:
           1           1           1
           2           2           2
           3           3           3
 The C array:
           4
           2
           5
           2
           6
           2
           7
           2
           8
           2

Использование оператора Where

Оператор where позволяет использовать некоторые элементы массива в выражении в зависимости от результата какого-либо логического условия. Это позволяет выполнять выражение элемента, если данное условие истинно.

пример

Следующий пример демонстрирует концепцию —

Live Demo

program whereStatement
implicit none

   integer :: a(3,5), i , j
   
   do i = 1,3
      do j = 1, 5                
         a(i,j) = j-i          
      end do 
   end do
   
   Print *, 'The A array:'
   
   do i = lbound(a,1), ubound(a,1)
      write(*,*) (a(i,j), j = lbound(a,2), ubound(a,2))
   end do
   
   where( a<0 ) 
      a = 1 
   elsewhere
      a = 5
   end where
  
   Print *, 'The A array:'
   do i = lbound(a,1), ubound(a,1)
      write(*,*) (a(i,j), j = lbound(a,2), ubound(a,2))
   end do   
   
end program whereStatement

Когда приведенный выше код компилируется и выполняется, он дает следующий результат —

9.14 — Динамическое размещение массивов

Автор Alex, 18 августа 2015 г. | последнее изменение: nascardriver: 3 февраля 2021 г.

Помимо динамического выделения отдельных значений, мы также можем динамически выделять массивы переменных. В отличие от фиксированного массива, где размер массива должен быть фиксированным во время компиляции, динамическое выделение массива позволяет нам выбирать длину массива во время выполнения.

Для динамического размещения массива мы используем форму массива new и delete (часто называемую new [] и delete []):

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

18

19

20

21

#include

#include // std :: size_t

int main ()

{

std :: cout << "Введите положительное целое число:";

std :: size_t length {};

std :: cin >> length;

int * array {новый int [длина] {}}; // использовать массив new.Обратите внимание, что длина не обязательно должна быть постоянной!

std :: cout << "Я только что выделил массив целых чисел длины" << length << '\ n';

массив [0] = 5; // установить для элемента 0 значение 5

delete [] array; // использовать удаление массива для освобождения массива

// здесь нам не нужно устанавливать для массива значение nullptr / 0, потому что он все равно выйдет из области видимости сразу после этого

return 0;

}

Поскольку мы выделяем массив, C ++ знает, что он должен использовать версию массива new вместо скалярной версии new.По сути, вызывается оператор new [], даже если [] не помещается рядом с новым ключевым словом.

Длина динамически выделяемых массивов должна иметь тип, который можно преобразовать в std :: size_t . Мы могли бы использовать int , но это вызовет предупреждение компилятора, если компилятор настроен с высоким уровнем предупреждения. У нас есть выбор между использованием std :: size_t в качестве типа длины или объявлением длины как int и последующим приведением его при создании массива, например:

int length {};

std :: cin >> length;

int * массив {новый int [static_cast (длина)] {}};

Обратите внимание: поскольку эта память выделяется из другого места, чем память, используемая для фиксированных массивов, размер массива может быть довольно большим.Вы можете запустить указанную выше программу и без проблем выделить массив длиной 1000000 (или, возможно, даже 100000000). Попытайся! Из-за этого программы, которым необходимо выделить много памяти в C ++, обычно делают это динамически.

Динамическое удаление массивов

При удалении динамически распределенного массива мы должны использовать версию удаления массива, то есть delete [].

Это сообщает процессору, что ему необходимо очистить несколько переменных вместо одной.Одна из наиболее распространенных ошибок, которые допускают новые программисты при работе с динамическим распределением памяти, — это использовать delete вместо delete [] при удалении динамически выделяемого массива. Использование скалярной версии удаления в массиве приведет к неопределенному поведению, например к повреждению данных, утечкам памяти, сбоям или другим проблемам.

Один из часто задаваемых вопросов о массиве delete []: «Как удалить массив и узнать, сколько памяти нужно удалить?» Ответ заключается в том, что массив new [] отслеживает, сколько памяти было выделено переменной, поэтому массив delete [] может удалить нужный объем.К сожалению, этот размер / длина недоступен для программиста.

Динамические массивы почти идентичны фиксированным массивам

В уроке 9.10 — Указатели и массивы вы узнали, что фиксированный массив содержит адрес памяти первого элемента массива. Вы также узнали, что фиксированный массив может распадаться на указатель, указывающий на первый элемент массива. В этой испорченной форме длина фиксированного массива недоступна (и, следовательно, размер массива не доступен через sizeof ()), но в остальном разница небольшая.

Динамический массив начинает свою жизнь как указатель, указывающий на первый элемент массива. Следовательно, он имеет те же ограничения в том, что он не знает своей длины или размера. Динамический массив функционирует идентично разрушенному фиксированному массиву, за исключением того, что программист отвечает за освобождение динамического массива с помощью ключевого слова delete [].

Инициализация динамически выделяемых массивов

Если вы хотите инициализировать динамически выделяемый массив значением 0, синтаксис довольно прост:

int * массив {новый int [длина] {}};

До C ++ 11 не было простого способа инициализировать динамический массив ненулевым значением (списки инициализаторов работали только для фиксированных массивов).Это означает, что вам нужно было перебрать массив и явно присвоить значения элементам.

int * array = new int [5];

массив [0] = 9;

массив [1] = 7;

массив [2] = 5;

массив [3] = 3;

массив [4] = 1;

Супер надоедает!

Однако, начиная с C ++ 11, теперь можно инициализировать динамические массивы, используя списки инициализаторов!

int fixedArray [5] = {9, 7, 5, 3, 1}; // инициализировать фиксированный массив перед C ++ 11

int * array {new int [5] {9, 7, 5, 3, 1}}; // инициализировать динамический массив, начиная с C ++ 11

// Чтобы предотвратить запись типа дважды, мы можем использовать auto.Это часто делается для типов с длинными именами.

авто * массив {новый интервал [5] {9, 7, 5, 3, 1}};

Обратите внимание, что в этом синтаксисе нет оператора = между длиной массива и списком инициализаторов.

Для согласованности фиксированные массивы также могут быть инициализированы с использованием унифицированной инициализации:

int fixedArray [] {9, 7, 5, 3, 1}; // инициализируем фиксированный массив в C ++ 11

char fixedArray [] {«Hello, world!» }; // инициализируем фиксированный массив в C ++ 11

Явное указание размера массива необязательно.Это может помочь в раннем обнаружении ошибок, поскольку компилятор предупредит вас, когда указанная длина меньше фактической.

На момент написания в GCC все еще есть ошибка, при которой инициализация динамически выделяемого массива символов с использованием строкового литерала в стиле C вызывает ошибку компилятора:

char * array = new char [14] {«Привет, мир!» }; // не работает в GCC, хотя должно

Если вам нужно сделать это в GCC, вместо этого динамически выделите std :: string (или выделите свой массив char, а затем скопируйте строку).

Изменение размера массивов

Динамическое выделение массива позволяет вам установить длину массива во время выделения. Однако C ++ не предоставляет встроенного способа изменения размера уже выделенного массива. Это ограничение можно обойти, динамически выделяя новый массив, копируя элементы и удаляя старый массив. Однако это подвержено ошибкам, особенно когда тип элемента является классом (у которого есть особые правила, регулирующие их создание).

Следовательно, мы не рекомендуем делать это самостоятельно.

К счастью, если вам нужна эта возможность, C ++ предоставляет массив с изменяемым размером как часть стандартной библиотеки std :: vector. Мы скоро представим std :: vector.

Время викторины

Напишите программу, которая:
* Спрашивает пользователя, сколько имен они хотят ввести.
* Динамически выделяет массив std :: string .
* Просит пользователя ввести каждое имя.
* Вызывает std :: sort для сортировки имен (см. 9.4 — Сортировка массива с использованием сортировки по выбору и 9.11 — Арифметика указателя и индексация массива)
* Печатает отсортированный список имен.

std :: string поддерживает сравнение строк с помощью операторов сравнения <и>. Вам не нужно выполнять сравнение строк вручную.

Ваш вывод должен соответствовать этому:

 Сколько имен вы хотите ввести? 5
Введите имя # 1: Джейсон
Введите имя # 2: Отметить
Введите имя # 3: Alex
Введите имя # 4: Крис
Введите имя # 5: Джон

Вот ваш отсортированный список:
Имя # 1: Алекс
Имя # 2: Крис
Имя # 3: Джейсон
Имя # 4: Джон
Имя # 5: Марк
 

Вы можете использовать std :: getline () для чтения имен, содержащих пробелы.

Чтобы использовать std :: sort () с указателем на массив, вычислить начало и конец вручную

std :: sort (массив, массив + длина массива);

Показать решение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

000

000 34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

49

0002 47

00030002 47

0003

51

52

53

54

55

56

57

58

#include <алгоритм> // std :: sort

#include // std :: size_t

#include

#include // std :: numeric_limits

#include

std :: size_t getNameCount ()

{

std :: cout << "Сколько имен вы хотите ввести?";

std :: size_t length {};

std :: cin >> length;

длина возврата;

}

// Просит пользователя ввести все имена

void getNames (std :: string * names, std :: size_t length)

{

// Игнорировать перевод строки, оставленный std :: cin.

std :: cin.ignore (std :: numeric_limits :: max (), ‘\ n’);

для (std :: size_t i {0}; i

{

std :: cout << "Введите имя #" << i + 1 << ":";

std :: getline (std :: cin, names [i]);

}

}

// Выводит отсортированные имена

void printNames (std :: string * names, std :: size_t length)

{

std :: cout << "\ nВот ваш отсортированный список: \ n ";

для (std :: size_t i {0}; i

std :: cout << "Name #" << i + 1 << ":" << names [i ] << '\ n';

}

int main ()

{

std :: size_t length {getNameCount ()};

// Выделить массив для хранения имен

auto * names {new std :: string [length] {}};

getNames (имена, длина);

// Сортировать массив

std :: sort (names, names + length);

printNames (имена, длина);

// не забудьте использовать массив delete

delete [] names;

// здесь нам не нужно устанавливать имена в nullptr / 0, потому что в любом случае он выйдет из области видимости

// сразу после этого.

возврат 0;

}

% PDF-1.4
%
592 0 объект
>
эндобдж
xref
592 57
0000000016 00000 н.
0000001491 00000 н.
0000001686 00000 н.
0000001758 00000 н.
0000002027 00000 н.
0000004491 00000 н.
0000004969 00000 н.
0000005008 00000 н.
0000005637 00000 н.
0000006493 00000 н.
0000007298 00000 н.
0000007704 00000 н.
0000007965 00000 н.
0000008079 00000 п.
0000009459 00000 н.
0000009854 00000 н.
0000010140 00000 п.
0000010503 00000 п.
0000012198 00000 п.
0000012498 00000 п.
0000012938 00000 п.
0000013221 00000 п.
0000013262 00000 н.
0000014054 00000 п.
0000014201 00000 п.
0000014224 00000 п.
0000014524 00000 п.
0000015323 00000 п. — = } 6} L = oB * (), + u͐.* Ya6kk

Использование динамических массивов в C

Июнь 2004 г .: Использование динамических массивов в C

Марко Табини — консультант по технологиям из Торонто, Канада, специализирующийся на интеграции программного обеспечения с открытым исходным кодом. С ним можно связаться на marcottabini.ca.


Может быть, сейчас я в меньшинстве, но я люблю язык Си. Второй после Паскаля (но только по сентиментальным причинам), Си — самый гениальный язык из когда-либо разработанных. Даже в наши дни веб-разработки я постоянно ищу платформы и языки, которые тесно связаны с C (например, PHP).

Красота C в его простоте — вам не нужно запоминать слишком много команд или ключевых слов, чтобы добиться цели. И наоборот, правильно написанный код C намного легче читать и понимать, чем многие другие языки, даже если это краткий язык.

Однако, работая с другими языками, иногда можно найти что-то, что облегчает жизнь разработчика. Возьмем, например, концепцию «массива», поддерживаемую многими недавними безтиповыми (или слабо типизированными) языками, такими как Visual Basic, Perl или PHP.На этих платформах массивы представляют собой наборы данных, разнородные как по своим значениям, так и по своим ключам. Таким образом, вы можете свободно смешивать строковые и целочисленные значения и связывать их с ключами любого типа. Прежде всего, массивы являются полностью динамическими по своей природе — вы можете добавлять, удалять и реорганизовывать их содержимое по своему желанию.

То же самое невозможно в C, кроме как на специальной основе. Единственный способ обработки динамически масштабируемых значений в C — непрерывное управление указателями. Следовательно, программисты на C должны обращаться с указателями примерно так же, как специалисты по взрывчатым веществам обращаются с нитроглицерином — как можно меньше и с большим уважением.

Что такое массив?

С точки зрения языка C, массив — это не что иное, как блок памяти, к которому можно обращаться как к группе элементов заранее определенного типа (и, следовательно, размера). К каждому элементу массива можно обратиться с помощью числового ключа, который просто используется для определения положения элемента в массиве путем умножения его значения на размер каждого элемента.

Такой подход позволяет эффективно реализовать механизм, достигая, таким образом, основной цели C — простоты и производительности.С другой стороны, становится трудно использовать массивы, содержащие данные разных типов, и нужно постоянно следить за количеством элементов, которые эффективно использует массив, чтобы избежать повреждения памяти.

Свободно типизированные языки произвели революцию в концепции массива и расширили его так, чтобы он состоял из простого набора ключей без типов, однозначно связанных с значениями без типа. Размеры массива автоматически изменяются в ответ на добавление новых элементов или удаление существующих.Более того, каждый массив можно перемещать в любом направлении (то есть от начала до конца и наоборот), по одному элементу за раз, без необходимости явно обращаться к каждому элементу. Наконец, когда массив уничтожается, все связанные с ним данные также освобождаются по мере необходимости, в зависимости от того, используется ли он где-либо еще.

Делаем это на C

Воспроизведение на C функциональности, обеспечиваемой массивом на стероидах, является относительно простой концепцией. В конце концов, большинство языков со слабой типизацией, реализующих эти массивы, изначально написаны на C!

Настоящая уловка заключается в написании кода, способного эффективно обрабатывать массивы.Поскольку и ключи, и значения, по сути, не имеют типа, четкой корреляции между первым и вторым нет. Это, в свою очередь, делает невозможным получение значения по его ключу путем простого умножения, как это делает C со своими встроенными массивами.

Таким образом, первый шаг состоит в определении того, как библиотека массивов будет обрабатывать свои ключи. Учитывая, что в качестве ключа можно использовать практически любое скалярное значение — целые числа, строки, числа с двойной точностью и даже целые области памяти — лучший способ действий здесь — просто рассматривать ключ как область памяти известной длины.Таким образом, независимо от того, что используется, библиотека может сохранить ключ и сравнить его с другим ключом с помощью простого вызова memcmp () .

Затем библиотеке нужен метод для хранения и извлечения элементов массива. Очевидно, самый простой из возможных методов — сохранить каждый элемент массива в непрерывном блоке памяти, а затем сканировать их последовательно, когда необходимо получить конкретный. Однако, учитывая, что одной из целей библиотеки является эффективность, это решение не особенно привлекательно.

По моему опыту, разные библиотеки используют разные методы, когда дело доходит до хранения и извлечения элементов. Более сложные, например, используют сложные, но очень эффективные структуры, такие как сбалансированные или полусбалансированные деревья, которые оптимизированы для операций , чтения и , так что извлечение элементов из массива происходит как можно быстрее. Это, однако, предполагает смещение в пользу операций чтения , что хорошо работает только в ситуациях, когда структура массива меняется не очень часто.Если элементы непрерывно добавляются или удаляются из массива — или если массивы непрерывно создаются, используются и отбрасываются, — двоичные деревья становятся неэффективными из-за неизбежных поворотов, необходимых для их сбалансированности.

Ведра веселья

Я предпочитаю более простой метод — «хеш-таблица корзины», которая менее элегантна, но обеспечивает достаточно хороший уровень производительности с операциями чтения и записи . Этот тип хеш-таблицы работает, присваивая каждому ключу два значения: сегмент и хэш.

И хэш, и бакет используются для однозначной (но не обязательно уникальной) идентификации ключа с использованием данных фиксированного размера. Например, хеш-значение типа unsigned long может быть вычислено простым сложением всех байтов в ключе. Цель хэша — предоставить простой и быстрый механизм для определения того, являются ли два ключа разными: сравнение двух длинных ключей и обнаружение их различий намного быстрее, чем необходимость рыться в ключах длиной в несколько килобайт, чтобы добраться до них. тот же вывод.

Поскольку алгоритм хеширования обычно используется для уменьшения размера ключа до более управляемого масштаба, он не может гарантировать, что для каждого возможного ключа существует только одно значение хеш-функции. Следовательно, как только два хеш-значения оказываются равными, выполнение двоичного сравнения их соответствующих ключей — единственный способ точно узнать, что последние совпадают.

Если алгоритм хеширования достаточно хорош для получения чисел, которые равномерно распределяются по доступному диапазону для любого конкретного размера ключа, шансы того, что два разных ключа получат одно и то же значение хеш-функции, значительно уменьшаются.Для своей библиотеки массивов я выбрал популярный алгоритм хеширования, написанный в 1978 году П.А. Ларсон (ныне старший научный сотрудник Microsoft), который прост и широко используется спустя более 20 лет.

Хотя алгоритм хеширования значительно ускоряет сравнение ключей, библиотеке по-прежнему необходим механизм для хранения данных массива, который сделает обнаружение конкретного элемента быстрым и достаточно эффективным. Сам по себе хэш весьма полезен, если алгоритм поиска по-прежнему должен последовательно проходить каждый элемент при каждом поиске, особенно если вы считаете, что поиск должен выполняться каждый раз, когда добавляется новое значение, поскольку ключи массива должны быть уникальными.

Здесь возникает концепция ковшей. Ведро — это просто контейнер для группы элементов, имеющих одинаковое хеш-значение. Группируя элементы таким образом и создавая массив C, который содержит слот для каждого возможного значения хеш-функции, вы можете быстро вернуться к сужению поиска только до одной из этих групп, вместо того, чтобы искать весь массив.

Очевидно, что для того, чтобы этот метод работал, необходимо, чтобы диапазон результатов алгоритма хеширования (который в данном случае называется «размером корзины» хеш-таблицы) был как можно более ограничен.Если, например, библиотека должна использовать алгоритм Ларсона, который возвращает целое число unsigned long без знака, ей потребуется массив из 232 элементов — определенно непрактично, если вы действительно хотите, чтобы ваше приложение выполняло что-то иное, кроме выделения одного массива!

Однако вместо того, чтобы искать другой алгоритм хеширования, я выбрал более простое решение, которое часто используется другими библиотеками, аналогичными той, которую я представляю здесь. Результат алгоритма Ларсона фактически сокращается до диапазона, соответствующего размеру корзины хеш-таблицы, с помощью простой операции модуля.Это позволяет достичь двух целей. Во-первых, любой хорошо распределенный алгоритм хеширования более интенсивен, чем простой модуль; За счет повторного использования хеш-значения, которое она вычисляет для каждого ключа, библиотека экономит драгоценное время без ущерба для своей эффективности.

Кроме того, поскольку исходный диапазон алгоритма Ларсона намного больше, чем любой практический размер сегмента, последний может быть изменен по желанию, так что вы можете точно настроить использование памяти библиотекой в ​​зависимости от ее скорости и эффективности.

Поиск, добавление и удаление

Когда таблица сегментов создана, поиск элемента становится довольно тривиальной операцией.Как видно из листинга 1, каждый элемент массива представляет собой структуру, содержащую несколько элементов. Чтобы упростить манипуляции, я настроил каждое ведро как список с двойной связью. Как только сегмент для конкретного ключа определен, алгоритм поиска просто извлекает элемент, который находится в этом сегменте, и проверяет, соответствуют ли два ключа; в противном случае он переходит к следующему элементу в списке, на который указывает hash_next .

Добавление нового элемента — это двухэтапная операция.Поскольку каждый ключ в массиве уникален, всякий раз, когда приходит запрос на добавление элемента, библиотека должна сначала определить, существует ли другой элемент с таким же ключом. В этом случае значение старого элемента уничтожается и заменяется новым. В противном случае создается новый элемент, который вставляется в нужное место. Это означает, что функцию array_add () (см. Листинг 2) также можно использовать для замены значения уже существующего элемента. Это также означает, что, как упоминалось ранее, функция поиска должна быть максимально эффективной, поскольку библиотека должна вызывать ее каждый раз, когда в массив добавляется новый элемент.

Немного сложнее удалить элемент. Операция фактического удаления элемента из двусвязного списка тривиальна. Поэтому я не буду на нем останавливаться, кроме как отметить одну особенность. Использование двусвязного списка позволяет удалить элемент массива, просто получив этот элемент. Как только эта операция будет выполнена, удалить ее из цепочки очень просто. В обычном связанном списке необходимо перемещаться по списку, все время сохраняя ссылку на предыдущий элемент, чтобы его указатели могли быть правильно настроены.Используя двусвязный список, библиотека может использовать одну функцию поиска, которая возвращает только указатель на соответствующий элемент массива для вставки, поиска и удаления, тем самым уменьшая объем кода (хотя и за счет одного дополнительного указателя для каждый элемент массива).

Настоящая проблема с удалением элемента массива заключается в том, как уничтожается его значение. Одно из требований библиотеки — иметь возможность правильно избавляться от всего массива в автоматическом режиме. Поскольку все значения элементов передаются как указатели, можно было бы уничтожить каждый из них не более чем вызовом free () .Однако было бы невозможно вложить динамические массивы, поскольку, как вы можете видеть в листинге 3, структура массива содержит ряд блоков внутренней памяти, которые должны быть выделены библиотекой при создании массива. В этом случае вызов free () был бы просто источником значительной утечки памяти.

Правильное решение здесь зависит от того, как вы хотите, чтобы ваша система работала. Механизмы сценариев часто реализуют какой-то механизм подсчета ссылок, который отслеживает использование переменных и автоматически уничтожает их, когда на них больше нигде не ссылаются.Это позволяет принять отношение к управлению переменными «установил и забыл», потому что базовый механизм берет на себя все отслеживание.

Однако, если вы пишете приложение, полностью основанное на C, а не скриптовый движок, это может быть не лучшим способом решения проблемы. Я предпочитаю просто передавать указатель на функцию, которая может уничтожить каждый элемент в момент, когда последний добавляется в массив ( destroy_function в листинге 1). Таким образом, если массив необходимо уничтожить, в библиотеке есть указатель на функцию, которая лучше всего подходит для этой задачи.

Обход массива

Последний штрих к библиотеке — возможность перемещаться по содержимому массива в том порядке, в котором они были добавлены, вперед или назад. Для этого я создал еще один список с двойной связью, который является глобальным для массива, а не ограничивается каждым сегментом.

При наличии этого второго двусвязного списка перемещение по массиву становится тривиальным. Первый шаг состоит из вызова функции array_first () (листинг 4), которая извлекает указатель из заголовка списка и возвращает его значение вызывающей стороне.Кроме того, эта функция изменяет переданный ей управляющий параметр. Это создает своего рода «маркер состояния» для последовательности обхода, который позже может быть передан либо array_prev () , либо array_next () для навигации по массиву. Этот маркер может храниться внутри самой структуры массива, что устраняет необходимость в дополнительном параметре (но это фактически ограничит библиотеку обработкой только одной последовательности обхода для каждого массива). Заставив вызывающую сторону поддерживать маркер, можно создать столько последовательностей обхода, сколько необходимо.

Следите за производительностью

Несмотря на то, что в библиотеке есть только один параметр, который напрямую влияет на производительность — размер сегмента, — его влияние на производительность весьма существенно.

Очевидно, что чем больше размер сегмента, тем лучше будет работать библиотека за счет, однако, потребления памяти. На 32-битной машине каждый экземпляр ELEMENT требует 36 байтов. Таким образом, для размера корзины в 50 (идеальный вариант для массивов, содержащих до 10 000 элементов) требуется минимум 50 × 36 = 1800 байт для каждого массива.

На моем компьютере Pentium 4 с тактовой частотой 2,6 ГГц, программа, которая использует этот размер сегмента и создает массив из 10 000 элементов, а затем выбирает один случайным образом, приводит к тому, что время выполнения не определяется моим профилировщиком (менее 1/100 от Второй).

Однако увеличение размера массива на 10 приводит к резкому увеличению времени выполнения до 6,37 секунды, или примерно в 600 раз. В этом случае увеличение размера сегмента до 500 сокращает время, необходимое для запуска программы, примерно до снова сотая секунды.

В отличие от других структур, таких как двоичные деревья, стоимость извлечения хеш-таблицы корзины зависит от количества элементов, содержащихся в массиве. По моему опыту, большинство людей не используют в своих приложениях массивы, превышающие 10 000 элементов (или даже 1000), и поэтому размер сегмента 50 обеспечивает эффективный алгоритм и разумный объем памяти.

Кроме того, имейте в виду, что эта библиотека выделяет каждый элемент отдельно из глобальной кучи при добавлении в массив.Лучшим подходом, который приведет к повышению производительности и меньшей фрагментации памяти, является одновременное выделение пула элементов и их использование по мере необходимости.

Куда идти дальше

В своем нынешнем виде библиотека массивов (доступна по адресу http://www.cuj.com/code/) довольно мощная. Однако его функциональность может быть улучшена в зависимости от ваших реальных требований. Одна из возможностей — изменить способ выполнения ключевого сравнения; например, разрешив вызову array_init () получить указатель на внешнюю функцию, которая выполняет сравнение двух ключей и возвращает результат, аналогичный strcmp () или memcmp () .Это позволило бы ввести семантические, а не двоичные алгоритмы сравнения, такие как версия strcmp () без регистра.

Еще одним интересным усовершенствованием может быть функция сортировки. Это значительно расширило бы возможности библиотеки — теперь вы могли использовать ее почти как таблицу данных в памяти с автоматической индексацией; добавьте набор функций сериализации, и вы сможете легко читать и записывать данные в поток или файл.

массивов C ++

массивов C ++

Массивы C ++

Массивы C ++ несколько отличаются от массивов Java.Есть массивы
объявляются статически, а массивы объявляются динамически. Все массивы
ссылки. Значение массива — это его адрес. Как и в Java,
индексы массивов начинаются с нуля. В C ++ массивы не умеют
у них много элементов.

Статически объявленные массивы
Статически объявленные массивы выделяют память во время компиляции
и их размер фиксированный, т.е. не может быть изменен позже.
Их можно инициализировать аналогично Java.

Например, объявлены два массива int, один инициализирован, а другой нет.

   int a [10];
   int b [5] {8, 20, 25, 9, 14};
 

Массив & nbsp a & nbsp состоит из 10 элементов с пронумерованными индексами.
от 0 до 9, залил мусор.
Массив & nbsp b & nbsp состоит из 5 элементов с пронумерованными индексами.
от 0 до 4, заполненных пятью заданными значениями.
Доступ к ним осуществляется обычным способом, например, a [5] или b [2].
Память выделяется во время компиляции. Образ памяти этих массивов
показать 10 значений мусора int и 5 допустимых значений int:

     __ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
   а | - | -> |... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
     - --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- ---
             0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
     __ ___ ___ ___ ___ ___
   б | - | -> | 8 | 20 | 25 | 9 | 14 |
     - --- --- --- --- ---
 

Статические многомерные массивы объявляются с несколькими измерениями.
Например, двумерный массив a имеет 3 строки и 4 столбца:

   int a [3] [4];
 

Картинка в памяти, которая поможет вам решить проблемы, — это
показано ниже.На самом деле память непрерывна, поэтому эта двумерная
массив действительно хранится как один длинный одномерный массив. это
хранится в так называемом порядке строк, то есть по строкам. В памяти,
вторая строка следует за первой строкой, а третья строка следует за
второй ряд.

     __ ___ ___ ___ ___
   а | - | -> 0 | ... | ... | ... | ... |
     - --- --- --- ---
            1 | ... | ... | ... | ... |
              --- --- --- ---
            2 | ... | ... | ... | ... |
              --- --- --- ---
               0 1 2 3
 

Динамически объявленные массивы
Если вы хотите иметь возможность изменять размер вашего массива во время выполнения,
затем объявите динамические массивы.Это делается с помощью указателей и
новый оператор. Основные сведения об указателях см. В
раздел указателей.

Выделите память с помощью new, а затем вы получите доступ к массиву в
так же, как и статический массив. Например,

   int * arrayPtr = новый int [10];
   для (int i = 0; i
 

Картина памяти идентична статическому массиву, но вы можете
при необходимости измените размер. Не забывай, ты должен освободить
память перед выделением новой памяти (или у вас будет утечка памяти).

   удалить [] arrayPtr; // [] необходим при удалении указателей на массивы
   arrayPtr = новый интервал [50];
   . . .
 

Когда вы полностью закончите работу с массивом, вы должны удалить его память:

   удалить [] arrayPtr;
 

Динамические многомерные массивы выполняются аналогично Java.
У вас будут указатели на указатели. Для примера см.

Динамический массив | Блестящая вики по математике и науке

Динамический массив вносит важные накладные расходы как во времени, так и в пространстве.

Время

Если динамический массив перемещается так, что весь массив является непрерывным (и поэтому поиск выполняется за постоянное время), для увеличения и перемещения массива все равно потребуется время. В худшем случае асимптотически вставка нового элемента занимает O (n) O (n) O (n). Однако важно взглянуть на амортизированный анализ, чтобы увидеть, что время выполнения на самом деле меньше; в частности, O (1) O (1) O (1).

Получить — O (1), Установить — O (1), Добавить * / Удалить в конце — O (1), Добавить / Удалить в начале — O (n), \ begin {array} {c} && \ text { Получить — O (1),} & \ text {Установить — O (1),} \\
& \ text {Добавить * / Удалить в конце — O (1),} & \ text {Добавить / Удалить в начале — O (n),} \ end {array} Добавить * / Удалить в конце — O (1) , Получить — O (1), Добавить / удалить в начале — O (n), Установить — O (1),

* амортизированный анализ

Космос

Как мы видели ранее, в динамическом массиве может быть избыточное пространство.Это избыточное пространство может быть определено как емкость-логический размер-емкость-логический размер-емкость-логический размер. В наихудшем случае это 2n − n + 12n — n + 12n − n + 1. Этот худший случай происходит сразу после роста динамического массива. Таким образом, пространство, используемое динамическим массивом, составляет O (2n) O (2n) O (2n), для фактора потраченного впустую пространства O (n) O (n) O (n). Это упрощает линейное пространство в большой нотации, но это важный фактор, о котором следует помнить при программировании.

Пробел — O (n) \ begin {array} {c} && \ text {Пробел — O (n)} \ end {array} Пробел — O (n)

Вы можете подумать, что программист может просто создать массив очень большого размера, чтобы обойти накладные расходы на динамический массив.Но создание массива, который намного больше, чем вам нужно, чрезвычайно расточает память компьютера. Будет огромное количество неиспользуемого физического дискового пространства на время выполнения вашей программы. Программисту важно понимать свою программу и то, вызывает ли она массив или динамический массив.

Динамическое размещение

Динамическое размещение

Выделение памяти

Есть два способа выделения памяти для хранения данных:

  1. Выделение времени компиляции (или статическое)
    • Память для именованных переменных выделяется компилятором
    • Точный размер и тип хранилища должны быть известны во время компиляции
    • Для стандартных объявлений массивов, поэтому размер должен быть
      постоянная
  2. Распределение динамической памяти
    • Память, выделяемая «на лету» во время выполнения
    • динамически выделяемое пространство, обычно размещаемое в известном программном сегменте.
      как куча или бесплатное хранилище
    • Необязательно знать точное количество места или количество элементов
      компилятором заранее.
    • Для динамического распределения памяти решающее значение имеют указатели

Распределение динамической памяти

  • Мы можем динамически выделять место для хранения, пока программа
    работает, но мы не можем создавать новые имена переменных «на лету»
  • По этой причине динамическое размещение требует двух шагов:
    1. Создание динамического пространства.
    2. Сохранение своего адреса в указателе (чтобы
      место можно принять)
  • Для динамического выделения памяти в C ++ мы используем новый
    оператор.
  • Освобождение:
    • Освобождение — это «очистка» пространства, используемого для переменных или
      другое хранилище данных
    • Переменные времени компиляции автоматически освобождаются в зависимости от их
      известная степень (это то же самое, что и для «автоматического»
      переменные)
    • Это задача программиста — освободить динамически созданные
      космос
    • Чтобы освободить динамическую память, мы используем команду delete
      оператор

Выделение места под новый

  • Для динамического распределения пространства используйте унарный оператор
    новый , за которым следует тип .

     новый int; // динамически выделяет int
     новый дубль; // динамически выделяет двойной
     
  • При динамическом создании массива используйте ту же форму, но в скобках.
    с размером после типа:

     новый int [40]; // динамически выделяет массив из 40 целых чисел
     новый двойной [размер]; // динамически выделяет массив двойных размеров
                       // обратите внимание, что размер может быть переменной
     
  • Эти утверждения сами по себе не очень полезны, потому что
    выделенные места не имеют имен! НО, новый оператор возвращает
    начальный адрес выделенного пространства, и этот адрес может быть
    хранится в указателе:

     int * p; // объявляем указатель p
     p = новый int; // динамически выделяем int и загружаем адрес в p
    
     двойной * d; // объявляем указатель d
     d = новый двойной; // динамически выделяем двойной и загружаем адрес в d
    
     // мы также можем сделать это в однострочных операторах
     int x = 40;
     int * list = новый int [x];
     число с плавающей запятой * числа = новое число с плавающей запятой [x + 10];
     

    Обратите внимание, что это еще один способ инициализации указателя на
    действительная цель (и самая важная).

Доступ к динамически создаваемому пространству

  • Итак, когда пространство было динамически распределено, как нам использовать
    Это?
  • Для единичных товаров проходим указатель. Разыменовать указатель
    для достижения динамически созданной цели:

      int * p = новый int; // динамическое целое число, на которое указывает p
    
      * р = 10; // присваивает 10 динамическому целому числу
      cout
     
  • Для динамически создаваемых массивов можно использовать либо указатель-смещение.
    обозначение, или рассматривать указатель как имя массива и использовать стандартный
    обозначение скобок:

      double * numList = новый двойной [размер]; // динамический массив
    
      для (int i = 0; i
     

Освобождение динамической памяти

  • Чтобы освободить память, созданную с помощью new, мы используем
    унарный оператор удалить .Один операнд должен быть указателем
    в котором хранится адрес освобождаемого пространства:

      int * ptr = новый int; // динамически создаваемый int
      // ...
      удалить ptr; // удаляет пробел, на который указывает ptr
     

    Обратите внимание, что указатель ptr все еще существует в этом примере .
    Это именованная переменная, объем и размер которой определяется при компиляции.
    время. Его можно использовать повторно:

      ptr = новый int [10]; // указываем p на новый массив
     
  • Чтобы освободить динамический массив, используйте эту форму:
      удалить []  name_of_pointer ;
     

    Пример:

      int * list = новый int [40]; // динамический массив
    
      удалить [] список; // освобождает массив
      список = 0; // сбросить список до нулевого указателя
     

    После освобождения места всегда рекомендуется сбросить указатель на
    null, если вы не указываете его на другую допустимую цель справа
    прочь.

  • Для рассмотрения: Итак, что произойдет, если вы не сможете освободить динамический
    память, когда вы закончите с этим? (т.е. почему освобождение
    важно?)

Пример приложения: динамическое изменение размера массива

Если у вас есть существующий массив и вы хотите его увеличить (добавьте массив
ячеек к нему), вы не можете просто добавить новые ячейки к старым.
Помните, что массивы хранятся в последовательной памяти, и вы никогда не узнаете
выделена ли уже память сразу после массива
для чего-то еще.По этой причине процесс занимает немного больше времени.
шаги. Вот пример использования целочисленного массива. Скажем
это исходный массив:

 int * list = новый int [размер];
 

Я хочу изменить его размер, чтобы в массиве под названием list было место
еще на 5 номеров (предположительно из-за того, что старый переполнен).

Есть четыре основных шага.

  1. Создайте совершенно новый массив соответствующего типа и
    новый размер. (Для этого вам понадобится еще один указатель).

     int * temp = новый int [размер + 5];
     
  2. Скопируйте данные из старого массива в новый массив (сохраняя
    их в одинаковых позициях). Это легко сделать с помощью цикла for.

     для (int i = 0; i
     
  3. Удалите старый массив — он вам больше не нужен! (Делать
    как говорит твоя мама, а мусор выносите!)

     удалить [] список; // это удаляет массив, на который указывает "список" 
  4. Измените указатель. Вы по-прежнему хотите, чтобы массив назывался
    «список» (его исходное имя), поэтому измените указатель списка на новый адрес.

     список = темп;
     

Вот и все! Массив списка теперь на 5 больше, чем предыдущий,
и в нем те же данные, что и в исходном. Но сейчас
в нем есть место для еще 5 предметов.

Статический, динамический и зубчатый массивы

Статический, динамический и зубчатый массивы

Вы можете спросить, почему все эти разные имена массивов? Синтаксически
все очень похоже, разница только в том,
исправлено или нет, или это так?

На самом деле в большинстве случаев не имеет значения,
используйте статический, динамический или зубчатый массив.Поэтому простое руководство
всегда предпочитать не указывать размеры всех размеров. Его
простой, легкий для запоминания и легкий в использовании. Это также дает вам максимальную гибкость,
поскольку размер каждого измерения будет увеличиваться по мере необходимости. Технически говоря,
это означает, что вы предпочли бы динамические массивы статическим массивам, и
зубчатые массивы над многомерными динамическими массивами.

Если вы всегда предпочитаете не указывать размеры всех размеров,
тогда какой смысл позволять вам указывать размер измерения?
Хотя верно, что статические, динамические и зубчатые массивы синтаксически
очень похожи, стратегии реализации очень разные.Техническая
в большинстве случаев различия в реализации не имеют значения или не имеют значения,
но в некоторых очень конкретных случаях это имеет значение. В этом разделе попробую
чтобы описать эти различия в технической реализации, и когда эти различия
иметь значение.

Когда использовать статический массив вместо динамического

Статические массивы полезны, когда вам нужна совместимость с массивами стиля C,
и когда вам нужно выделить массив фиксированного размера, непосредственно встроенный в
структура, опять же в основном для совместимости с C.

Если вы не уверены, нужна ли вам совместимость с массивами в стиле C, тогда
нет причин использовать статический массив. Вам нужно только использовать статический
array, если вам действительно нужна двоичная совместимость со статическим массивом в стиле C.
Например, если вы объявляете структуру, которая будет использоваться вместе с
внешняя функция DLL, а член структуры объявлен как статический
массив в C. Опять же, если вы напрямую не переводите структуру C, там
нет необходимости использовать статический член массива.DataFlex полностью поддерживает динамические
члены массива в структуре. Статические массивы нужны только тогда, когда вам нужно
двоичная совместимость с массивами в стиле C.

Когда использовать прямоугольные многомерные массивы вместо зубчатых массивов

Прямоугольные многомерные массивы полезны, когда вам нужна совместимость
с многомерными массивами в стиле C. Неровные массивы не совместимы с двоичным кодом
с C, поэтому, если вам действительно нужна двоичная совместимость с многомерным стилем C
массивов, вы должны использовать прямоугольные многомерные массивы вместо зубчатых
массивы.

Если вы знаете, что размер каждого измерения, кроме, возможно, первого
один, всегда фиксированный, тогда может быть удобнее использовать прямоугольные
многомерные массивы. В противном случае было бы проще использовать зубчатый
вместо этого массив.

Использование зубчатого массива вместо прямоугольного многомерного массива
имеет то преимущество, что вы можете изменять количество столбцов для каждой строки,
и что каждая строка по умолчанию будет иметь 0 столбцов. Это может снизить память
использование, если есть много строк, в которых используются не все столбцы.Обратная сторона
заключается в том, что, поскольку каждая строка по умолчанию будет иметь 0 столбцов, прежде чем получить
значение определенного столбца, вы должны сначала установить, что столбец
вы хотите получить доступ, в противном случае может произойти ошибка времени выполнения. Таким образом, это может быть
в некоторых случаях удобнее и / или проще использовать прямоугольный массив.

Если вы не уверены, будет ли ваш массив прямоугольным по своей природе,
затем используйте зубчатый массив. Неровные массивы всегда обеспечивают максимальную гибкость,
все размеры являются динамическими и автоматически изменяют размер по мере необходимости.

Структурные различия статического массива и динамического массива

Статические элементы массива структуры занимают точное место, необходимое для
массив, непосредственно встроенный в структуру. Например, тип структуры
содержащий член Integer [5], займет (5 * SizeOfType (Integer)) байт
прямо в структуре. Итак, если у вас есть структура, содержащая только один член
который является статическим массивом, размер этого типа структуры равен размеру этого
статический массив.

Элементы динамического массива структуры всегда занимают только размер
указатель (обычно 4 байта). Независимо от того, сколько элементов в
array, количество байтов, используемых этим конкретным членом массива в
структура всегда одна и та же. Например, если у вас есть структура, содержащая
только один член, который является динамическим массивом, размер этого типа структуры
всегда 4 байта.

Говорят, что статические элементы массива структуры напрямую встроены
в структуре, тогда как элементы динамического массива структуры только косвенно
встроен в структуру.

В большинстве случаев эта разница не играет большой роли. Синтаксис
для доступа к статическим / динамическим элементам массива структуры то же самое. В
структурные различия могут быть важны для бинарной совместимости с C
массивы стилей. Динамические массивы, в отличие от статических массивов, могут
также может использоваться для создания косвенно-рекурсивных объявлений структур.

Структурные различия прямоугольных многомерных массивов и зубчатых
Массивы

Неровные массивы технически и структурно являются динамическими одномерными
массивы типа динамический одномерный массив.Неровный массив — это просто
положить, массив типа массива.

Синтаксически зубчатые массивы и многомерные массивы очень похожи.
Неровные массивы так же просты в использовании, как и многомерные прямоугольные.
массивы.

Поскольку зубчатые массивы являются структурно динамическими массивами, зубчатые элементы массива
структуры только косвенно встроены в структуру. Неровные массивы
поэтому может использоваться для формирования косвенно-рекурсивных объявлений структур.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены. Карта сайта