• Anfang
• Beispiel Bubblesort
• Zuweisung von Arrays
• C-Zeichenketten
• Beispiel: Zahleneingabe auswerten
• Mehrere Dimensionen
• Beispiel: Bermuda

Ein Array ist eine Kombination mehrerer Variablen gleichen Typs. Die Elemente des Arrays werden über ihre Positionsnummer angesprochen.

Der Begriff "Array" wird in der deutschen Fachliteratur oft mit dem Wort "Feld" übersetzt. Leider ist dieser Begriff nicht sehr markant, so dass viele Programmierer den Begriff "Array" bevorzugen. Zu diesen gehöre ich auch, und darum halte ich es auch hier so.

Realitätsabbildung

In der Abbildung sehen Sie wie die Lottozahlen nebeneinander stehen. Unter jedem Kasten befindet sich in eckigen Klammern die Position jeder Lottozahl. Entgegen der Gewohnheit der meisten Menschen beginnt ein Array immer an der Position 0. Wenn also sechs Zahlen im Array stehen, befindet sich die letzte an Position 5.

Definition

int Lotto[6];

Zugriff

lotto[2] = srand() % 49 + 1;
cout << lotto[0];

Eckige Klammern

int lotto[6];
srand(0);
for(i=0; i<6; i++)
{
    lotto[i] = rand() % 49 + 1;
}

Index

Da die Elemente zufällig bestückt wurden, ist es möglich, dass zwei der Elemente gleich sind. Im nächsten Schritt wird bei Gleichheit zweier Zahlen neu gezogen. Sie können in einer Schleife alle bisherigen Zahlen durchlaufen und prüfen, ob die neue Zahl bereits gezogen wurde. Das folgende Programm garantiert, dass die gezogenen Lottozahlen nicht doppelt auftreten:

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;

int main()
{
    int lotto[6];
    int i, j;
    bool neueZahl;

    srand(0);
    for(i=0; i<6; i++) // ziehe nacheinander sechs Zahlen
    {
        do  // wiederhole die Ziehung, bis die neue Zahl
        {   // nicht mit einer der vorigen identisch ist.
            lotto[i] = rand() % 49 + 1;
            neueZahl = true; // positive Grundeinstellung
            for (j=0; j<i; j++)
            {  // durchlaufe alle bisher gezogenen Kugeln
                if (lotto[j]==lotto[i])
                { // Hier wurde ein Doppelter entdeckt
                    neueZahl = false;
                }
            }
        } while (!neueZahl);
    }
    for (i=0; i<6; i++)
    {
        cout << lotto[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

Index und Größe

int lotto[6];
lotto[0] = 1; // erstes Element!
...
lotto[5] = 3; // sechstes Element, ok!
lotto[6] = 4; // Das siebte Element: Fehler!!!

Achtung!

for-Schleife

const int MAXLOTTO=6;
int lotto[MAXLOTTO];
for (int i=0; i<MAXLOTTO; i++)
{
    lotto[i] = ...
}

Initialisierung

const int MAXLOTTO=6;
int lotto[MAXLOTTO] = { 12, 7, 45, 2, 21, 9 };

Hier muss darauf hingewiesen werden, dass das nur bei einer Initialisierung funktioniert und nicht bei einer Zuweisung. Sie können an anderer Stelle im Programm einem Array nicht auf diese Art Werte zuweisen, sondern müssen dies elementweise tun.

Null-Initialisierung

const int MAXLOTTO=6;
int lotto[MAXLOTTO] = {0};

Speicherkosten

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    double c[13];
    cout << "Gesamtspeicherbedarf von double c[13]: ";
    cout << sizeof(c) << endl;
    cout << "Speicherbedarf eines Elements: ";
    cout << sizeof(c[0]) << endl;
    cout << "Anzahl der Elemente: ";
    cout << sizeof(c) / sizeof(c[0]) << endl;
}

Beispiel Bubblesort

Anschaulich

Schauen und tauschen

Sie sehen, dass sich die Zahlen bereits im ersten Durchlauf dahingehend geändert haben, dass nun die höchste Zahl nach rechts gewandert ist. Alle anderen Zahlen sind noch unsortiert, so dass der Vorgang wiederholt werden muss. Im nächsten Schritt müssen allerdings nur noch die ersten drei Karten bearbeitet werden, weil die höchste Karte ja bereits an der richtigen Position liegt. Auch im zweiten Durchgang wandert die höchste der verbleibenden Karten nach rechts. Zu guter Letzt müssen nur noch die ersten beiden Karten getauscht werden.

Umsetzung

for (i=MAX-1; i>0; i--)
{
    for (j=0; j<i; j++)
    {
        ...
    }
}

Die im Buch erscheinende Grafik Struktogramm Bubblesort (bubblediagramm) fehlt hier.

Nun muss das Struktogramm nur noch in C++-Code umgesetzt werden. Das folgende Listing zeigt das Programm inklusive der Erzeugung von zufälligen Testdaten und der Bildschirmausgaben.

#include <iostream>
using namespace std;
#include <stdlib.h>

const int MAX=5;

int main()
{
    int feld[MAX], hilf;
    int i, j, k;

    srand(56); // Zufallsgenerator vorbereiten
    for (i=0; i<MAX; i++)
    { // Array besetzen und anzeigen
        feld[i] = rand() % 100 + 1;
        cout << feld[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for(i=MAX-1; i>0; i--)
    {
        for (j=0; j<i; j++)
        {
            cout << "(" << j << "-" << j+1 << "): " ;
            if (feld[j]>feld[j+1])
            { // Tauschen erforderlich
                hilf = feld[j];
                feld[j] = feld[j+1];
                feld[j+1] = hilf;
            }
            cout << feld[j] << " - " << feld[j+1] << "  ";
        }
        // Zeige das Array in diesem Durchlauf
        cout << endl << MAX-i << ". Durchlauf beendet: ";
        for (k=0; k<MAX; k++)
        {
            cout << feld[k] << " ";
        }
        cout << endl;
    }

}

Bildschirmausgabe

80 91 14 78 17
(0-1): 80 - 91  (1-2): 14 - 91  (2-3): 78 - 91  (3-4): 17 - 91
1. Durchlauf beendet: 80 14 78 17 91
(0-1): 14 - 80  (1-2): 78 - 80  (2-3): 17 - 80
2. Durchlauf beendet: 14 78 17 80 91
(0-1): 14 - 78  (1-2): 17 - 78
3. Durchlauf beendet: 14 17 78 80 91
(0-1): 14 - 17
4. Durchlauf beendet: 14 17 78 80 91

Übung

• Ergänzen Sie das Lottoprogramm um den Bubblesort in der Weise, dass die Lottozahlen immer aufsteigend angezeigt werden.
• Das Bubblesort-Programm kann noch optimiert werden. Wurde nämlich in einem Durchlauf von links nach rechts nicht getauscht, dann waren die Zahlen offensichtlich in der richtigen Reihenfolge und es ist nicht nötig, weitere Sortierläufe durchzuführen.

Zuweisung von Arrays

Kein L-Value

GNU-Compiler

int quelle[MAX];
int ziel[MAX];
ziel = quelle; // kein Standard!

L-Value

int quelle[MAX];
int ziel[MAX];
int i;

for (i=0; i<MAX; i++)
{
    ziel[i] = quelle[i];
}

memcpy

#include <string.h>
int quelle[MAX];
int ziel[MAX];
memcpy(ziel, quelle, sizeof(quelle));

Da diese Variante recht fehleranfällig ist, sollten Sie wirklich nur darauf zurückgreifen, wenn Geschwindigkeit um jeden Preis gefragt ist. Um die Funktion memcpy() verwenden zu können, müssen Sie die Datei string.h einbinden.

C-Zeichenketten

Feste Größe

Endemarkierung

char Vorname[6] = "Kai";

Dimensionierung durch Initialisierung

char Vorname[] = "Kai";

Funktionen

Beispiel: Zahleneingabe auswerten

Das folgende Beispiel liest eine Zeichenkette von der Konsole ein und konvertiert den Inhalt in eine long-Variable.

#include <iostream>
using namespace std;
const int MAX=256;
int main()
{
    char input[MAX];
    int i = 0;
    long Wert = 0;

    cin.getline(input, MAX);
    while (input[i]>='0' && input[i]<='9')
    {
        Wert *= 10;
        Wert += input[i] - '0';
        i++;
    }
    cout << Wert << endl;
}

cin.getline(input, MAX);

Zeichenketteneingabe

while (input[i]>='0' && input[i]<='9')

Schleife

Wert *= 10;
Wert += input[i] - '0';

Berechnung

i	Wert	input[i]	Nach dem Befehl
0	0	'7'	Wert *= 10;
0	7	'7'	Wert += input[i] - '0';
1	7	'3'	i++;
1	70	'3'	Wert *= 10;
1	73	'3'	Wert += input[i] - '0';
2	73	'5'	i++;
2	730	'5'	Wert *= 10;
2	735	'5'	Wert += input[i] - '0';
3	735	'\0'	i++;

Fließkommazahlen

#include <iostream>
using namespace std;
const int MAX=256;
int main()
{
    char input[MAX];
    int i=0;
    double Wert = 0;

    cin.getline(input, MAX);
    while (input[i]>='0' && input[i]<='9')
    {
        Wert *= 10;
        Wert += input[i] - '0';
        i++;
    }
    if (input[i]==',')
    {
        double NK = 1;
        i++;
        while (input[i]>='0' && input[i]<='9')
        {
            NK *= 10;
            Wert += (input[i]-'0')/NK;
            i++;
        }
    }
    cout << input << Wert << endl;
}

Übung

• Schreiben Sie ein Programm, das Brüche als Eingaben zulässt und sie in double-Variablen umrechnet. Der Nenner und der Zähler sollen durch einen Schrägstrich getrennt werden. Bei der Eingabe 3/4 sollte die Variable dann 0.75 enthalten.

Mehrere Dimensionen

Definition

double matrix[MAXSPALTEN][MAXZEILEN];

Zugriff

Beispiel: Bermuda

Spielanleitung

Spielfeld anzeigen

#include <iostream>
using namespace std;

const int X=9;
const int Y=7;

int main()
{
char Spielfeld[X][Y];
int x, y;
char cx, cy;


    for (x=0; x<X; x++)
    {
        for (y=0; y<Y; y++)
        {
            Spielfeld[x][y] = '.';
        }
    }
    // Anzeige und Eingabe
    bool SchleifenEnde=false;
    int xin, yin;
    do
    {
        cout << "      1  2  3  4  5  6  7  8  9" << endl;
        for (y=0; y<Y; y++)
        {
            cout << (char)('A'+y) << "   ";
            for (x=0; x<X; x++)
            {
                cout << "  " << Spielfeld[x][y];
            }
            cout << endl;
        }
        cin >> cx >> cy;
        xin = cx - '1';
        yin = cy - 'A';
        if (xin>=0 && xin<9 && yin>=0 && yin<7)
        {
            Spielfeld[xin][yin] = 'x';
        }
        else
        {
             SchleifenEnde = true;
        }
    }
    while (!SchleifenEnde);
}

     1  2  3  4  5  6  7  8  9
A    .  .  .  .  .  .  .  .  .
B    .  .  .  .  .  .  .  .  .
C    .  .  .  .  .  .  .  .  .
D    .  .  .  .  .  .  .  .  .
E    .  .  .  .  .  .  .  .  .
F    .  .  .  .  .  .  .  .  .
G    .  .  .  .  .  .  .  .  .
2C
     1  2  3  4  5  6  7  8  9
A    .  .  .  .  .  .  .  .  .
B    .  .  .  .  .  .  .  .  .
C    .  x  .  .  .  .  .  .  .
D    .  .  .  .  .  .  .  .  .
E    .  .  .  .  .  .  .  .  .
F    .  .  .  .  .  .  .  .  .
G    .  .  .  .  .  .  .  .  .
6F
     1  2  3  4  5  6  7  8  9
A    .  .  .  .  .  .  .  .  .
B    .  .  .  .  .  .  .  .  .
C    .  x  .  .  .  .  .  .  .
D    .  .  .  .  .  .  .  .  .
E    .  .  .  .  .  .  .  .  .
F    .  .  .  .  .  x  .  .  .
G    .  .  .  .  .  .  .  .  .
xx