陣列 - HackMD

# 陣列 ## 前導：陣列是什麼？變數可以幫助我們儲存資料，但如果今天有若干筆資料要輸入，我們勢必要宣告一堆變數。 ```cpp int num1 , num2 , num3 ...... numn ; ``` 這樣寫起來太麻煩也太累人了於是程式設計師們開發了一個好用的工具，叫做「陣列Array」如果 `int、float、char......` 是宣告一個又一個的盒子那麼 Array 就是宣告 N 個連貫的盒子 ![](https://i.imgur.com/baSAdxh.png) ## 語法：如何宣告陣列？ ### 在C++中，陣列的宣告被定義如下： ```cpp type arrayName[arraySize] ; ``` * `type` 為型別 * `arrayName` 為陣列名稱，與其它型別宣告時的命名規則相同 * `arraySize` 為陣列長度，只能是非負整數或是非負整數變數 ### 陣列的宣告陣列的宣告範例如下： ```cpp int arr1[3] ; float arr2[5] ; double arr3[7] ; char arr4[9] ; ``` ### 陣列的索引值 ```cpp int arr[1000] ; cout << arr[100] << '\n' ; ``` 範例宣告了一個名為 `arr` 的整數型別陣列，有 1000 個位置可以放整數範例輸出 `arr[100]`，而它的 100 便稱作陣列的索引值 **陣列宣告時為陣列長度，而使用時為陣列索引值** 有 1000 個位置那索引值可以放 1~1000 囉？不，陣列永遠只能從 0 開始 (~~Re:從零開始的異世界生活~~) 這個情況的索引值範圍是 0~999 也就是 **陣列長度為 `N`，其索引值的範圍為 `[0]~[N-1]`** ## 語法：如何使用陣列 ### 如何初始化 ```cpp int arr[3]={1 , 2 , 3} ; //arr有3個元素，分別為1、2、3 int arr[]={1 , 2 , 3} ; //arr的元素有1、2、3，程式會自動判斷陣列長度 int arr[3]={0} ; //arr有 3 個元素，全部皆為 0 //注意，這是特殊用法，只有 0 可以這麼做，其他數值不行 //常用在建表 int arr[4] ; arr[3] = 50 ; //第4個元素 arr[3]=50 ``` #### 如果沒有初始化的後果 ```cpp int arr[5] ; cout << arr[2] << '\n' ; //Output:48 ``` **未初始化的陣列，其值將會是亂數，不可用** ### 陣列輸入和輸出與其他型別變數操作相仿不過可以指定單個陣列元素輸入和輸出 ```cpp int arr[100] ; cin >> arr[49] >> arr[50] ; cout << arr[50] << '\n' ; ``` 但太多筆數據時，使用陣列便顯得麻煩 ```cpp int arr[100] ; cin >> arr[0] >> arr[1] >> arr[2] >> ...... >> arr[99] ; cout << arr[0] << arr[1] << arr[2] << ...... << arr[99] << '\n' ; ``` 為了節省時間，陣列通常與迴圈搭配使用 ```cpp int n ; cin >> n ; //陣列的長度 for (int i=0 ; i<n ; ++i) //輸入陣列 { cin >> arr[i] ; } for (int i=0 ; i<n ; ++i) //初始化陣列 { arr[i] = 0 ; //與 int arr[n]={0} ; 等效 } ``` ### 多維陣列 #### 在C++中，陣列的宣告被定義如下： ```cpp type arrayName[arraySize1][arraySize2]...[arraySizeN]; ``` * `type` 為型別 * `arrayName` 為陣列名稱，與其它型別宣告時的命名規則相同 * `arraySize` 為陣列長度，只能是非負整數或是非負整數變數 **陣列之索引值皆為 0~N-1** ### 多維陣列的宣告 >以下以二維陣列作為範例 ```cpp int arr1[3][4] ; float arr2[5][6] ; double arr3[7][8] ; char arr4[9][10] ; ``` ```cpp int arr[3][4]={ {0, 1, 2, 3} , //初始化第 1 列 {4, 5, 6, 7} , //初始化第 2 列 {8, 9, 10, 11} //初始化第 3 列 }; int arr[][]={ {0, 1, 2, 3} , //初始化第 1 列 {4, 5, 6, 7} , //初始化第 2 列 {8, 9, 10, 11} //初始化第 3 列 }; int arr[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11}; //與上面兩個宣告方式等效 int arr[3][4]={0} ; //arr有 3×4 個元素，全部皆為 0 //注意，這是特殊用法，只有 0 可以這麼做，其他數值不行 //常用在建表 int arr[3][4] ; arr[2][3] = 50 ; ``` ### 動態宣告 ```cpp int n ; cin >> n ; int arr[n] ; ``` 語法錯誤但 IDE(整合開發環境) 會接受這種語法，使用上問題很大尤其是區域記憶體溢出的問題，溢出時會使程式數值錯誤 **所以務必用全域宣告陣列** ```cpp int arr[50] ; int main { //讀取陣列 } ``` 如果邊界範圍為 N 那麼 **陣列的長度建議宣告為 N+5** 這是為了 **避免陣列溢位** 補充：全域宣告的陣列預設值皆為 0 ## `char` 與 `string` ### `char` #### 前導：`char`的陣列 `char` 就是字元型別，一個字元變數一次可以讀取一個字元而如果要讀取一句話，或是很多字元的時候就要用 `char` 宣告一個 `array` #### 語法：如何宣告`char`的陣列 `char` 的陣列宣告範例如下： ```cpp char ch[1000] ; ``` #### 語法：如何初始化`char`陣列 ```cpp char ch[3]={'A' , 'B' , 'C'} ; //ch有3個元素，分別為A、B、C char ch[]={'A' , 'B' , 'C'} ; //ch的元素有A、B、C，程式會自動判斷陣列長度 char ch[3]="" ; //ch有 3 個元素，全部皆為 '\0' (NULL) //注意，這是特殊用法，只有 char 與 string 型別可以這麼做，其他型別不行 //僅可用 "" ，不可用'' char ch[4] ; ch[3] = 50 ; //第4個元素 ch[3]='2' //ASCII碼第 50 個是數字 2 char ch[4] ; ch[3] = '5' ; //第4個元素 ch[3]='5' //單個字元的賦值請用 '' 或 "" 將字元框起來 char ch[4] ; ch[3] = '5' + 1 ; //ch[3] == '6' //對字元進行操作，等同對 ASCII碼的數值進行操作，'5'+1 後的 ASCII碼便是 '6' char ch[10]={"Colten Orz"} ; //ERROR char ch[11]={"Colten Orz"} ; //大於等於兩個字元請用 "" 將字串框起來 //"Colten Orz" 有 10 個字元 //C++ 會在字串最後放上 '\0' (NULL)，因此這個字串共有 11 個字元，所以陣列大小要為(輸入字元數+1) char ch[]={"Colten Orz"} ; //ch的元素有{'C' , 'o' , 'l' , 't' , 'e' , 'n' , ' ' , 'O' , 'r' , 'z' , '\0'} //程式會自動判斷陣列長度 char ch[]={'C' , 'o' , 'l' , 't' , 'e' , 'n' , ' ' , 'O' , 'r' , 'z'} ; //不等價於 char ch[]={"Colten Orz"} ; char ch[]={'C' , 'o' , 'l' , 't' , 'e' , 'n' , ' ' , 'O' , 'r' , 'z' , '\0'} ; //等價於 char ch[]={"Colten Orz"} ; ``` ### `string` #### 前導：`string`的用意不是每句話長度都相同，這樣在宣告上十分不易於是有一個不需要考慮字元陣列長度的型別，稱作 `string` `string` 就是字元陣列，但我們不用知道有多少個字元 #### 語法：如何宣告`string` `string` 是一種型別 `string` 宣告範例如下： ```cpp string str ; ``` #### 語法：如何初始化`string` ```cpp string str1("caterpillar") ; // 內容為指定的字串常量 string str2(str1) ; // 以 str1 實例建立字串 string str3=str2 ; //以 str2 實例建立字串 string str4 = "Justin" ; // 內容為指定的字串常量 string str5(10, 'c') ; //建立有 10 個 c 的字串 string str6="" ; //str6 為 '\0' (NULL) //注意，這是特殊用法，只有 char 與 string 型別可以這麼做，其他型別不行 //僅可用 "" ，不可用'' string str7(str2 , 6 , 3) ; //從 str2 中的第 6 個位置開始複製 3 個字元 //str2="caterpillar" 從第 6 位 'p' 開始，複製 3 個字元 "pil" 初始化 str7 string str8 = str2 + "content" + str3 ; //混合初始化 string str9 = str2.substr(3 , 9) ; //從 str2 中的第 3 個位置開始複製 9 個字元 ////str2="caterpillar" 從第 3 位 't' 開始，複製 9 個字元 "terpillar" 初始化 str9 string str10 = str2.substr() ; //substr的()參數為空則複製整個 str2 至 str10 string str11(5 , 'A') ; //複製 5 個字元 A 到 str11 string str12="Hello" + "World" ; //ERROR //用 + 串接字串時，前兩項須有其中一項為 string 型別變數 ``` 補充：string str ; 預設狀態下即為空字串(NULL) #### 語法：如何宣告`string`陣列 `string` 的陣列宣告範例如下： ```cpp string str[5] ; ``` #### 語法：如何初始化`string`陣列 ```cpp string str1[3]={"Jack" , "Colten" , "Suifeng"}; //宣告有 3 個字串的陣列 //宣告時用 {} 括弧住初始化的內容與用 "" 夾著個別字串 string str2[5]="" //str2 全為 '\0' (NULL) //注意，這是特殊用法，只有 char 與 string 型別可以這麼做，其他型別不行 //僅可用 "" ，不可用'' ``` #### 語法：如何使用`string`陣列使用字串陣列時，只需要在最後加上 `[index]` 即可存取字串中的元素 ```cpp string str[3]={"Jack" , "Colten" , "Suifeng"} ; cout << str[2] << '\n' ; //Output：Suifeng cout << str[2][2] << '\n' ; //Output：i ``` ### #include <string> C++自帶的用法與函數： ```cpp string str ; getline(cin , str) ; //得到一整行的輸入，包含空格，遇到換行時終止讀取 str.size() ; //得到字串長度 str.length() ; //得到字串長度 str[1] = 'C' ; //存取字串的第 2 個元素，型別為字元 str.at(1) = 'C' ; //存取字串的第 2 個元素，型別為字元 //會有超出邊界的警告 ``` 需導入 <string> 函式庫才可使用的函數： ```cpp string str ; str.empty() ; //如果字串為空則回傳True str.clear() ; //清空字串 str.insert() ; //在字串中插入字串 string str="to be question"; string str2="the "; string str3="or not to be"; str.insert(6,str2); // to be the question //在 str 第 6 個位置的下一個位置開始插入 str2 str.insert(6,str3,3,4); // to be not the question //在 str 第 6 個位置的下一個位置開始插入 str3 的部分元素 //從 str3 第 3 個位置的下一位開始數 4 個元素到第 7 個位置 str.insert(10,"that is cool",8); // to be not that is the question //在 str 第 10 個位置的下一個位置開始插入 "that is cool" 的部分元素 //從 "that is cool" 的第 1 個位置開始數 8 個元素到第 8 個位置 str.insert(10,"to be "); // to be not to be that is the question //在 str 第 10 個位置的下一個位置開始插入 "to be " str.insert(15,1,':'); // to be not to be: that is the question //在 str 第 15 個位置的下一個位置開始插入 1 個 : 字元 str.insert (str.end(),3,'.'); // to be, not to be: that is the question... //從 str 的最後插入 3 個 . 字元 ``` ## 技巧：陣列的應用與注意事項 ### 建表在輸入輸出時，題目都會要求輸出一組結果像是輸入一個數字，要你判斷他是不是質數，因為只有一個數字，所以很簡單但如果今天有好幾個數字要你判斷，那你勢必要對每個數字進行判斷這也會造成程式的執行效率低下倘若今天用建表的方式，只要執行一次就不用重複執行而建表的概念就是實現輸入一組 `index` ，**只用 `arr[index]` 就能得到答案** b004: 一個都不能少 http://www.tcgs.tc.edu.tw:1218/ShowProblem?problemid=b004 ### 邊界在使用陣列時，如果遇到陣列長度為 `length` 的 `arr[i+N]` 即便 `i` 的值有被嚴格限制在陣列範圍加上常數 `N` 後卻很可能因此超出陣列範圍，也就是陣列的邊界因此，**要更改最大索引值為 `length-N-1` 以避免超出邊界** ### 在邊界外賦值 ```cpp int arr[50] ; //邊界為arr[49] arr[50] = 1000 ; cout << arr[50] << '\n' ; ``` **允許邊界外賦值延長陣列長度但不可未延長陣列長度就進行操作，會有溢位問題** ### 陣列不可為空arr[] ```cpp int arr[] ; //ERROR ``` **只有進行初始化時才可以不放陣列長度** ```cpp int arr[]={1 , 2 , 3} ; ``` ### IO優化陣列的輸入輸出動不動就是幾千幾萬筆的在C++，這樣的輸入輸出會造成程式效率低下於是我們使用 **IO優化** ： ```cpp ios::sync_with_stdio(0); //解除 cin/cout 與 stdin/stdout(標準輸入輸出流) 的綁定 cin.tie(0); //解除 cin 與 cout 的綁定 ``` ## 參考資料新竹實驗中學C++程式語言教學講義 https://hackmd.io/@qR5cY2d3Ql2AdYtLfHFxVg/B18yT_i5Z?type=view 語言技術：C++ Gossip https://openhome.cc/Gossip/CppGossip/index.html 【c++標準函式庫(STL)筆記】string介紹 (含常見功能: 數字、字串互轉，字串切割，找子字串) https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10231604?sc=rss.qu C++陣列初始化為0 https://www.itread01.com/content/1546996331.html 如何使用陣列 (Array) https://michaelchen.tech/c-programming/array/ Array declaration https://en.cppreference.com/w/c/language/array std::array<T,N>::operator[] https://en.cppreference.com/w/cpp/container/array/operator_at std::array https://en.cppreference.com/w/cpp/container/array C++教學 http://tw.gitbook.net/cplusplus/index.html C++與演算法 https://www.csie.ntu.edu.tw/~b98902112/cpp_and_algo/index.html C語言字元陣列的定義與初始化 https://www.itread01.com/content/1550203580.html 陣列宣告和賦值總結 https://www.itread01.com/content/1546701490.html string 如何初始化为空？ https://bbs.csdn.net/topics/390692419 string初始化的几种方法 https://blog.csdn.net/allovexuwenqiang/article/details/4277555 C++ string（初始化和部分函数的使用） https://blog.csdn.net/qq_34637408/article/details/71584616 string::insert http://www.cplusplus.com/reference/string/string/insert/ C++的輸出入cin/cout和scanf/printf誰比較快？ https://chino.taipei/note-2016-0311C-%E7%9A%84%E8%BC%B8%E5%87%BA%E5%85%A5cin-cout%E5%92%8Cscanf-printf%E8%AA%B0%E6%AF%94%E8%BC%83%E5%BF%AB%EF%BC%9F/

Syntax	Example	Reference
# Header	Header	基本排版
- Unordered List	Unordered List
1. Ordered List	Ordered List
- [ ] Todo List	Todo List
> Blockquote	Blockquote
Bold font	Bold font
Italics font	Italics font
~~Strikethrough~~	~~Strikethrough~~
19^th^	19^th
H~2~O	H₂O
++Inserted text++	Inserted text
==Marked text==	Marked text
[link text](https:// "title")	Link
![image alt](https:// "title")	Image
`Code`	`Code`	在筆記中貼入程式碼
```javascript var i = 0; ```	`var i = 0;`
:smile:		Emoji list
{%youtube youtube_id %}	Externals
$L^aT_eX$	L^aT_eX
:::info This is a alert area. :::	This is a alert area.