10. 二维数组与字符串——编程世界的多维存储与文本处理
10.1 二维数组
10.1.1 为什么需要二维数组
在实际编程中，一维数组只能处理线性的数据。但有时候我们需要处理更复杂的结构，比如矩阵、表格等。二维数组就像是一个表格，有行和列，可以用来存储和处理这样的二维数据。例如，要存储一个班级学生的多门课程成绩，就可以使用二维数组，其中行表示学生，列表示课程。
10.1.2 二维数组的定义和初始化
- 定义二维数组 在 C++ 中，定义二维数组的基本语法是：
数据类型 数组名[行数][列数];。例如：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 定义一个 3 行 4 列的二维整数数组
int scores[3][4];
return 0;
}
- 初始化二维数组
全部元素初始化
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 全部元素初始化
int scores[3][4] = {
{80, 85, 90, 95},
{70, 75, 80, 85},
{60, 65, 70, 75}
};
return 0;
}
部分元素初始化
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 部分元素初始化，未初始化的元素自动初始化为 0
int scores[3][4] = {
{80, 85},
{70},
{60, 65, 70}
};
return 0;
}
省略行数初始化
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 省略行数，编译器会根据初始化列表确定行数
int scores[][4] = {
{80, 85, 90, 95},
{70, 75, 80, 85},
{60, 65, 70, 75}
};
return 0;
}
10.1.3 访问二维数组元素
二维数组的元素可以通过行下标和列下标来访问，行下标和列下标都从 0 开始。例如：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int scores[3][4] = {
{80, 85, 90, 95},
{70, 75, 80, 85},
{60, 65, 70, 75}
};
// 访问第 2 行第 3 列的元素
cout << "第 2 行第 3 列的成绩是: " << scores[1][2] << endl;
return 0;
}
10.1.4 遍历二维数组
通常使用嵌套循环来遍历二维数组，外层循环控制行，内层循环控制列。
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int scores[3][4] = {
{80, 85, 90, 95},
{70, 75, 80, 85},
{60, 65, 70, 75}
};
for (int i = 0; i < 3; i++) {
for (int j = 0; j < 4; j++) {
cout << "第 " << i + 1 << " 行第 " << j + 1 << " 列的成绩是: " << scores[i][j] << endl;
}
}
return 0;
}
10.2 字符串
10.2.1 字符数组表示字符串
在 C++ 中，可以使用字符数组来表示字符串。字符串是以 '\0'（空字符）结尾的字符序列。
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 定义一个字符数组表示字符串
char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
cout << "字符串是: " << str << endl;
return 0;
}
也可以使用字符串字面量来初始化字符数组：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 使用字符串字面量初始化字符数组
char str[] = "Hello";
cout << "字符串是: " << str << endl;
return 0;
}
10.2.2 字符串的输入输出
可以使用 cin 和 cout 进行字符串的输入输出。
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
char str[100];
cout << "请输入一个字符串: ";
cin >> str;
cout << "你输入的字符串是: " << str << endl;
return 0;
}
需要注意的是，cin 在遇到空格时会停止读取，若要读取包含空格的字符串，可以使用 cin.getline() 函数：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
char str[100];
cout << "请输入一个包含空格的字符串: ";
cin.getline(str, 100);
cout << "你输入的字符串是: " << str << endl;
return 0;
}
10.2.3 C++ 标准库中的 string 类
C++ 标准库提供了 string 类，使用它来处理字符串更加方便。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
// 定义一个 string 对象
string str = "Hello";
cout << "字符串是: " << str << endl;
// 输入一个 string 对象
string inputStr;
cout << "请输入一个字符串: ";
getline(cin, inputStr);
cout << "你输入的字符串是: " << inputStr << endl;
return 0;
}
string 类提供了许多方便的成员函数，如 length() 用于获取字符串的长度，append() 用于拼接字符串等。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
string str1 = "Hello";
string str2 = " World";
// 拼接字符串
str1.append(str2);
cout << "拼接后的字符串是: " << str1 << endl;
// 获取字符串长度
cout << "字符串的长度是: " << str1.length() << endl;
return 0;
}
10.3 课后小练习
- 编写一个程序，定义一个 4 行 5 列的二维数组，将数组元素初始化为随机整数（范围 1 – 100），然后输出数组中的所有元素，并计算数组中所有元素的总和。
- 编写一个程序，输入一个字符串，统计其中字母、数字和其他字符的个数。
通过这部分的学习，你掌握了二维数组和字符串的基本概念、定义、初始化、访问、遍历以及字符串的处理方法，这些知识将帮助你处理更复杂的数据结构和文本信息。