37. Многомерные массивы. Инициализация многомерных массивов.
Декларация многомерного массива имеет следующий формат:
тип ID[размер1][размер2]…[размерN] =
{ {список начальных значений},
{список начальных значений},
…
};
Списки начальных значений – атрибут необязательный.
Наиболее быстро изменяется последний индекс элементов массива, поскольку многомерные массивы в языке Си размещаются в памяти компьютера построчно друг за другом (см. следующую тему «Адресная функция»).
Рассмотрим особенности работы с многомерными массивами на конкретном примере двухмерного массива.
Например, пусть приведена следующая декларация двухмерного массива:
int m[3][4];
Идентификатор двухмерного массива – это указатель на массив указателей (переменная типа указатель на указатель: int **m;).
Поэтому двухмерный массив m[3][4]; компилятор рассматривает как массив трех указателей, каждый из которых указывает на начало массива со значениями размером по четыре элемента каждый. В ОП данный массив будет расположен следующим образом:
Указа-тели |
m [0] |
|
m[0][0] |
m[0][1] |
m[0][2] |
m[0][3] |
|
m [1] |
m[1][0] |
m[1][1] |
m[1][2] |
m[1][3] |
|||
m [2] |
m[2][0] |
m[2][1] |
m[2][2] |
m[2][3] |
(А) (В)
Рис. 10.1. Схема размещения элементов массива m размером 3×4
Причем в данном случае указатель m[1] будет иметь адрес m[0]+4*sizeof(int), т.е. каждый первый элемент следующей строки располагается за последним элементом предыдущей строки.
Приведем пример программы конструирования массива массивов:
#include <stdio.h>
void main()
{
int x0[4] = { 1, 2, 3,4}; // Декларация и инициализация
int x1[4] = {11,12,13,14}; // одномерных массивов
int x2[4] = {21,22,23,24};
int *m[3] = {x0, x1, x2,}; // Создание массива указателей
int i,j;
for (i=0; i<3; i++) {
printf("\n Cтрока %d) ", i+1);
for (j=0; j<4; j++)
printf("%3d", m[ i ] [ j ]);
}
}
Результаты работы программы:
Cтрока 1) 1 2 3 4
Cтрока 2) 11 12 13 14
Cтрока 3) 21 22 23 24
Такие же результаты будут получены и в следующей программе:
#include <stdio.h>
void main()
{
int i, j;
int m[3][4] = { { 1, 2, 3, 4}, {11,12,13,14}, {21,22,23,24} };
for (i=0; i<3; i++) {
printf("\n %2d)", i+1);
for (j=0; j<4; j++)
printf(" %3d",m[ i ] [ j ]);
}
}
В последней программе массив указателей на соответствующие массивы элементов создается компилятором автоматически, т.е. данные массива располагаются в памяти последовательно по строкам, что является основанием для декларации массива m в виде
int m[3][4] = {1, 2, 3, 4, 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24};
Замена скобочного выражения m[3][4] на m[12] здесь не допускается, так как массив указателей не будет создан.
Таким образом, использование многомерных массивов в языке Си связано с расходами памяти на создание массивов указателей.
Очевидна и схема размещения такого массива в памяти – последовательное (друг за другом) размещение «строк» – одномерных массивов со значениями (векторная организация памяти).
Обращению к элементам массива при помощи операции индексации m[i][j] соответствует эквивалентное выражение, использующее адресную арифметику – *(*(m+i)+j).
Аналогичным образом можно установить соответствие между указателями и массивами с произвольным числом измерений.
Многомерные массивы (инициализация)
Определение многомерного массива должно содержать информацию о типе, размерности и количестве элементов каждой размерности.
int MyArray1[10]; // Одномерный массив размерности 10.
int MyArray2[20][10]; // 20 одномерных массивов размерности 10.
int MyArray3[30][20][10]; // 30 двумерных массивов размерности 20*10.
Многомерный массив подобно одномерному массиву может быть проинициализирован с помощью списка инициализаторов. Первыми инициализируются элементы с самыми маленькими индексами:
int MyArray[3][3][3] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
Остальные элементы массива получают начальные значения в соответствии со статусом массива (в глобальном массиве значения остальных элементов равны 0, в локальном массиве элементам присваиваются неопределённые значения).
Дополнительные фигурные скобки в инициализаторе позволяют инициализировать отдельные фрагменты многомерного массива. Каждая пара фигурных скобок специфицирует значения, относящиеся к одной определённой размерности. Пустые фигурные скобки не допускаются (и это означает, что в C++ реализован жёсткий алгоритм инициализации массивов):
int MyArray[3][3][3] = {
{{0,1}},
{{100},{200,210},{300}},
{{1000},{2000,2100},{3000,3100,3200}}
};
Транслятор понимает, что речь идёт об определении массива размерности 3*3*3.
А в таком случае
int MyArray[ ][3][3] = {
{{0,1}},
{{100},{200,210},{300}},
{{1000},{2000,2100}},
{{10000}}
};
предполагается размерность 4*3*3. В результате MyArray оказывается массивом из четырёх частично проинициализированных двумерных массивов. Следует помнить, что в C++ нет принципиальной разницы между массивом массивов произвольной размерности и обычным одномерным массивом. Потому и простор для творчества в деле инициализации многомерных массивов ограничивается левым индексом.