C++数据结构之数组（详解）

1.介绍

        在C++中，数组是一种基本的数据结构，用于存储相同类型的元素的集合。数组的元素在内存中是连续存储的，可以通过索引访问。下面将详细介绍C++数组的相关内容。

2.数组的定义

        数组的定义需要指定元素的类型和数组的大小。

type arrayName[arraySize];

        type:数组元素的类型（如 int、char）等。

        arrayName:数组的名称。

        arraySize:数组的大小（必须是常量表达式）。

        示例：

int arr[5]; // 定义一个包含 5 个整数的数组

3.数组的初始化

        数组可以在定义时初始化，也可以后续赋值。

        （1）定义时初始化

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化数组

        （2）部分初始化

int arr[5] = {1, 2}; // 前两个元素初始化为 1 和 2，其余为 0

        （3）自动推断大小

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 数组大小自动推断为 5

4.访问数组元素

        数组通过索引访问，索引从0开始。

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
std::cout << arr[0]; // 输出 10
std::cout << arr[2]; // 输出 30

5.数组的遍历

        可以使用循环遍历数组。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    std::cout << arr[i] << " ";
}

//范围for循环（C++11及以上）
for (int num : arr) {
    std::cout << num << " ";
}

6.数组的大小

        可以使用sizeof运算符计算数组的大小或元素个数。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << "数组大小（字节数）: " << sizeof(arr) << std::endl; // 输出 20（5 * 4）
std::cout << "数组元素个数: " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << std::endl; // 输出 5

7.多维数组

C++支持多维数组（如二维数组，三维数组等）。

int arr[3][4] = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};

std::cout << arr[1][2]; // 输出 7

8.数组的局限性

        局限性：数组的大小必须在定义时确定，且不能动态调整。

        越界访问：访问数组时如果索引超出范围，会导致未定义行为。

        不支持动态扩展：数组的大小不能动态扩展或缩小。

9.数组与指针

        数组名是一个指向数组首地址的指针。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* ptr = arr; // ptr 指向数组的第一个元素
std::cout << *ptr; // 输出 1
std::cout << *(ptr + 2); // 输出 3

10.数组作为函数参数

        数组可以作为函数参数传递，但会退化为指针。

void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
}

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(arr, 5); // 输出 1 2 3 4 5
    return 0;
}

11.动态数组

        如果需要动态调整数组的大小，可以使用vector(动态数组)。

#include <vector>

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.push_back(4); // 动态扩展数组
std::cout << vec[3]; // 输出 4

12.数组的替代方案

        （1）array（C++11及以上）

                特点：固定大小的数组，提供更好的类型安全性和接口。

        示例：

#include <array>
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << arr[2]; // 输出 3

        （2）vector

                特点：动态大小的数组，支持自动扩展和收缩。

        示例：

#include <vector>
std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.push_back(4); // 动态扩展
std::cout << vec[3]; // 输出 4

13.总结

        数组作为C++中最基本的数据结构之一，适合存储固定大小的元素集合。对于更灵活的需求，推荐使用vector和array。

如有错误，敬请指正！！！