Grundlagen der Informatik 6. Arrays I

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1 6. Arrays I Motivation Array (konstante Länge) Speicherbereich Eingabe von Arrays Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 1

2 Motivation Beispiel: Bildschirmpixel zeichnen Auflösung 800x600, d.h. insgesamt Pixel mit for kann man jede Pixeladresse erreichen for (int y = 0; y < 600; ++y) for (int x = 0; x < 800; ++x) /* draw pixel (x,y) */ jeder Pixel soll entweder weiß oder schwarz sein Wo Farbe speichern Für jeden Pixel eine Variable Problem: große Datenmengen gleicher Datensätze Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 2

3 Array (konstante Länge) Array (engl. Feld) Zusammenfassung von Elementen gleichen Typs type name [element_count]; Zugriff auf einzelne Elemente über Integer Indices Arrays haben konstante Länge Anzahl der Elemente muss beim Programmieren feststehen Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 3

4 Array (konstante Länge) Beispiel: Anzahl der Tage in jedem Monat Variable für jeden Monat: int idaysjan = 31; int idaysfeb = 28; int idaysmar = 31; int idaysapr = 30; int idaysmai = 31; int idaysjun = 30; int idaysjul = 31; int idaysaug = 31; int idayssep = 30; int idaysoct = 31; int idaysnov = 30; int idaysdec = 31; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 4

5 Array (konstante Länge) Beispiel: Anzahl der Tage in jedem Monat Array für alle Monate: int idaysinmonth[12]; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 5

6 Array (konstante Länge) Beispiel: Anzahl der Tage in jedem Monat 12 int's sind nacheinander im Speicher int idaysinmonth[12]; int ibytesize = sizeof(idaysinmonth); 48 Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 6

7 Array (konstante Länge) Beispiel: Anzahl der Tage in jedem Monat Jedes Element mit greifbar 0 int idaysinmonth[12]; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 7

8 Array (konstante Länge) Beispiel: Anzahl der Tage in jedem Monat Array Zuweisung und Zugriff int idaysinmonth[12]; idaysinmonth[5] = 30; idaysinmonth[11] = 31; Kann kompletter Ausdruck sein int idaysindecember = idaysinmonth[11]; 0 Grundlagen der Informatik (Alex Rempel)

9 Array (konstante Länge) Beispiel: Anzahl der Tage in jedem Monat Array Initialisierung In einem solchen Fall kann die Anzahlangabe const int imonths = 12; weggelassen werden int idaysinmonth[imonths] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; // auch möglich: int idaysinmonth_alternative[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31; 31 0 Grundlagen der Informatik (Alex Rempel)

10 Array (konstante Länge) Alternative Array Initialisierung mit 0 int ivalues[3] = {0; Gesamter Array Speicher wird mit 0 initialisiert Funktioniert nur mit dem Wert 0 Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 10

11 Array (konstante Länge) Aufgabe: gib eingegebene Zahl in binär aus // get a number from user and show it in binary #include <iostream> using namespace std; void main() { const int iintegerbits = 32; int ibinaryinteger[iintegerbits] = {0; int inumber = 0; cout << endl << "Input integer: "; cin >> inumber; // get a number int ibit = 0; do // convert number to binary { ibinaryinteger[ibit] = inumber%2; inumber = inumber / 2; ++ibit; while (inumber > 0); for (int i = iintegerbits-1; i >= 0; --i) { // output binary number cout << ibinaryinteger[i]; if (i%4 == 0) cout << " "; cout << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 11

12 Array (konstante Länge) Aufgabe: gib eingegebene Zahl in binär aus // get a number from user and show it in binary #include <iostream> using namespace std; void main() { const int iintegerbits = 32; int ibinaryinteger[iintegerbits] = {0; int inumber = 0; cout << endl << "Input integer: "; cin >> inumber; // get a number int ibit = 0; do // convert number to binary { ibinaryinteger[ibit] = inumber%2; inumber = inumber / 2; ++ibit; while (inumber > 0); for (int i = iintegerbits-1; i >= 0; --i) { // output binary number cout << ibinaryinteger[i]; if (i%4 == 0) cout << " "; cout << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 12

13 Hinweise Grundlagen der Informatik Array (konstante Länge) Bereichsüberschreitung Es wird nicht geprüft, ob der Index im erlaubten Bereich liegt Bei Größe X ist der gültige Indexbereich von 0 bis X-1 #include <iostream> using namespace std; void main() { int i[3] = {0; cout <<i[0]<<" "<<i[1]<<" "<<i[2]<<" "<<i[3]<< endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 13

14 Hinweise Grundlagen der Informatik Array (konstante Länge) Bereichsüberschreitung Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 14

15 Speicherbereich Array im Speicherbereich Im Speicher wird immer versucht, einen zusammenhängenden Bereich zu reservieren unsigned char uccharacters[3] = {'a','b','c'; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 15

16 Speicherbereich Array im Speicherbereich Im Speicher wird immer versucht, einen zusammenhängenden Bereich zu reservieren unsigned char uccharacters[3] = {'a','b','c'; 'a' 'b' 'c' Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 16

17 Speicherbereich Array im Speicherbereich Im Speicher wird immer versucht, einen zusammenhängenden Bereich zu reservieren unsigned char uccharacters[3] = {'a','b','c'; 'a' 0 'b' 1 'c' Indices uccharacters Speicherbereich Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 17

18 Speicherbereich Array im Speicherbereich Im Speicher wird immer versucht, einen zusammenhängenden Bereich zu reservieren unsigned char uccharacters[3] = {'a','b','c'; Speicheradressen Indices 0x0010F3A x0010F3A3 0x0010F3A4 'a' 'b' 0 1 uccharacters Speicherbereich 0x0010F3A5 'c' 2 0x0010F3A Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 18

19 Speicherbereich Array im Speicherbereich #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; void main() { int inumbers[] = {97,16,64; for (int i=0; i < sizeof(inumbers)/sizeof(int); ++i) { cout << "Number in index [" << i << "] = " << inumbers[i] << ", Memory address of index [" << i << "] = " << &inumbers[i] << endl; cout << "Memory needed: " << sizeof(inumbers) << " Bytes" << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 19

20 Speicherbereich Array im Speicherbereich #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; void main() { int inumbers[] = {97,16,64; for (int i=0; i < sizeof(inumbers)/sizeof(int); ++i) { cout Adressoperator << "Number in index [" << i << "] = " << inumbers[i] << ", Memory address of index [" << i << "] = " << &inumbers[i] << endl; cout << "Memory needed: " << sizeof(inumbers) << " Bytes" << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 20

21 Eingabe von Arrays Beispielaufgabe Es sollen die ersten n Elemente eines Arrays Problem Eingegeben werden Ausgegeben werden Wie legt man n konstant fest Lösung Array wird gleich mit einer großen Länge angelegt Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 21

22 Eingabe von Arrays Benutzereingabe: erst die Anzahl, dann Elemente #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; void main() { const int icharsmax = 32; char cchars[icharsmax] = {0; int ncount = 0; cout << endl << "Element count = "; cin >> ncount; // get count from user cin.sync(); ncount = min(ncount,icharsmax); // check max count for (int i=0; i < ncount; ++i) cin >> cchars[i]; // get chars cin.sync(); for (int i=0; i < ncount; ++i) { cout << " " << cchars[i]; // output chars cout << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 22

23 Eingabe von Arrays Benutzereingabe: erst die Anzahl, dann Elemente #include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; void main() { const int icharsmax = 32; char cchars[icharsmax] = {0; int ncount = 0; cout << endl << "Element count = "; cin >> ncount; // get count from user cin.sync(); ncount = min(ncount,icharsmax); // check max count for (int i=0; i < ncount; ++i) cin >> cchars[i]; // get chars cin.sync(); for (int i=0; i < ncount; ++i) { cout << " " << cchars[i]; // output chars cout << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 23

24 Eingabe von Arrays Dateieingabe: lesen bis nichts mehr kommt (eof) 'eof' steht für 'end of file' (Ende der Datei) Hello fellow student programmers let's hack the internet! #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; void main() { fstream fin("in_file.txt", ios::in); const int icharsmax = 32; char cchars[icharsmax] = {0; int ncount = 0; while (ncount < icharsmax &&!fin.eof()) fin.get(cchars[ncount++]); // get chars with post increment cout << endl << "Element count = " << ncount << endl; cout << "'"; for (int i=0; i < ncount; ++i) { cout << cchars[i]; // output chars cout << "'" << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 24

25 Eingabe von Arrays Dateieingabe: lesen bis nichts mehr kommt (eof) 'eof' steht für 'end of file' (Ende der Datei) Hello fellow student programmers let's hack the internet! #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; true wenn Dateiende void main() { fstream fin("in_file.txt", ios::in); const int icharsmax = 32; char cchars[icharsmax] = {0; int ncount = 0; while (ncount < icharsmax &&!fin.eof()) fin.get(cchars[ncount++]); // get chars with post increment cout << endl << "Element count = " << ncount << endl; cout << "'"; Liest ein einzelnes for (int i=0; i < ncount; ++i) { cout << cchars[i]; // output chars Zeichen, auch cout << Leerzeichen "'" << endl; Post Inkrement: Erst aktuellen ncount Wert nutzen, dann ncount erhöhen Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 25

26 Eingabe von Arrays Dateieingabe: lesen bis nichts mehr kommt (eof) Alternative: erster Wert in Datei ist Anzahl der Elemente Hello fellow student programmers let's hack the internet! #include <iostream> #include <fstream> using namespace std; void main() { fstream fin("in_file.txt", ios::in); const int icharsmax = 32; char cchars[icharsmax] = {0; int ncount = 0; while (ncount < icharsmax &&!fin.eof()) fin.get(cchars[ncount++]); // get chars with post increment cout << endl << "Element count = " << ncount << endl; cout << "'"; for (int i=0; i < ncount; ++i) { cout << cchars[i]; // output chars cout << "'" << endl; Grundlagen der Informatik (Alex Rempel) 26