I Vettori (Array) Prof. Francesco Accarino IIS Altiero Spinelli Sesto San Giovanni

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1 I Vettori (Array) Prof. Francesco Accarino IIS Altiero Spinelli Sesto San Giovanni

2 Variabili I tipi di variabili che abbiamo usato finora hanno la caratteristica comune di non essere strutturate: ogni variabile è una singola cella di memoria. Se il programma deve trattare collezioni di dati, anche se sono dello stesso tipo, a ognuno deve essere associato un identificatore. Supponendo di dover gestire le paghe in una ditta di 3000 dipendenti sarebbe necessario definire 3000 variabili diverse, del tipo: operaio1, operaio2,..., impiegato1, impiegato2,..., ecc. Appunti di Informatica Prof. Accarino 2

3 Vettori Il vettore è una collezione di variabili tutte dello stesso tipo di lunghezza prefissata. Ogni elemento del vettore è detto componente ed è individuato dal nome del vettore seguito da un indice posto tra parentesi quadre. L'indice può essere solo di tipo intero o enumerato e determina la posizione dell'elemento nel vettore. Il primo elemento del vettore ha sempre indice 0 Appunti di Informatica Prof. Accarino 3

4 Vettori nome Indirizzo 79 Scrivendo nome[3] facciamo riferimento al valore 82, perché in pratica il compilatore traduce la scrittura nome[3] mediante l'operazione di somma tra l'indirizzo associato a nome e l'indice 3 Ed è per questo motivo che l'indice parte sempre da 0. Indirizzo + 0 = prima cella + indice Appunti di Informatica Prof. Accarino 4

5 Vettori Un array viene dichiarato scrivendo, nell'ordine, il tipo degli elementi, il nome dell'array, e la sua dimensione. tipo nome [dimensione]; dove tipo è il tipo degli elementi ( int, float...) detto anche tipo base dell'array, nome è un identificatore e dimensione, che deve essere racchiuso tra parentesi quadre [ ], è la dimensione, ossia il numero di elementi, dell'array. La dimensione viene anche chiamata Numerosità e deve essere un valore costante in quanto gli array sono blocchi di memoria di dimensione prefissata Appunti di Informatica Prof. Accarino 5

6 Vettori Si noti che all'interno delle parentesi quadre non è possibile, in fase di dichiarazione dell'array, utilizzare nomi di variabili. E' possibile, per specificare le dimensioni di un array, usare delle costanti definite, come ad esempio: #define UNO_MAX 5 #define DUE_MAX 6.. int ar[uno_max]; char br[due_max]; ar br 0FFC C non 4 byte br[0] br[1] br[2] br[3] 1018 br[4] 1019 br[5] ar[0] ar[1] ar[2] ar[3] ar[4] Questo ritorna utile in fase di progettazione perchè si testa il programma con una numerosità piccola e solo quando funziona si imposta la numerosità effettiva cambiando solo il valore della costante nella define. Appunti di Informatica Prof. Accarino 6

7 Vettori Come per le variabili semplici, anche per gli array è possibile un valore iniziale. Ad esempio, con la dichiarazione: int pippo [5] = { 16, 2, 77, 40, }; l'array viene inizializzato come segue: pippo [0]=16; pippo [1]=2; pippo [2]=77; pippo [3]=40; pippo [4]=12071; specificare Il numero di valori usati per l'inizializzazione (quelli posti tra le parentesi grafe { }) deve essere esattamente uguale alla dimensione dell'array. In C++ è possibile anche usare la notazione: int pippo [ ] = { 16, 2, 77, 40, }; ed in questo caso viene assunto implicitamente come dimensione dell'array il numero di valori della lista di inizializzazione Appunti di Informatica Prof. Accarino 7

8 Vettori altri esempi di inizializzazione esplicita al momento della creazione: int numeri[3] = {12, 0, 4}; char vocali[5] = {'a','e','i','o','u'}; float decimali[2] = {1.329, 3.34}; Per inizializzare un array durante l'esecuzione del programma occorre accedere, generalmente con un ciclo, ad ogni elemento dell'array stesso ed assegnargli un valore. Appunti di Informatica Prof. Accarino 8

9 Vettori int a[10]; Int N; Leggi N for (i=0; i <= N; i++) scanf( %d,&a[i]); In C non è possibile assegnare un array ad un altro. int a[10],b[10]; a=b; /* ERRORE!!! */ Per trasferire il contenuto di un array in un altro è necessario assegnare individualmente ogni valore per esempio utilizzando un ciclo for. for (i=0; i <= 10; i++) a[i]=b[i] Appunti di Informatica Prof. Accarino 9

10 Passaggio di Arrays alle funzioni Il passaggio di un array ad una funzione avviene solo per indirizzo perché in questo modo si passa un solo dato, cioè l indirizzo e non tutta la collezione di dati contenuti nel vettore (ipotesi assurda) Quindi quando si passa un vettore come parametro ad una funzione, in realta` si sta passando l indirizzo dell elemento di indice 0. Questo indirizzo è rappresentato dal nome del vettore Il parametro formale deve essere di tipo puntatore al tipo degli elementi del vettore. Di solito si passa la dimensione del vettore in un ulteriore parametro. Appunti di Informatica Prof. Accarino 10

11 Esempio Void stampa(double *, int) int main(void) {... double vet[5] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5}; stampa(vet, 5);... } void stampa(double *v, int dim) { int i; for (i = 0; i < dim; i++) printf( %lf: %g\n", i, *(v+i)); } Prototipo della funzione Dichiarazione ed inizializzazione Chiamata alla funzione Testata della funzione Corpo della funzione Appunti di Informatica Prof. Accarino 11

12 Esempio notazione esplicita Per evidenziare che il parametro formale e` in realtà un vettore (ovvero l indirizzo dell elemento di indice 0), di solito si usa la notazione: nome-parametro[] invece di *nome-parametro. Void stampa(double v[ ], int) Prototipo della funzione int main(void) {... double vet[5] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5}; stampa(vet, 5);... } void stampa(double v[ ], int dim) { int i; for (i = 0; i < dim; i++) printf( %lf: %g\n", i, v[i]); } Dichiarazione ed inizializzazione Chiamata alla funzione Testata della funzione Corpo della funzione Appunti di Informatica Prof. Accarino 12

13 Notazione Esplicita Si può anche specificare la dimensione nel parametro, ma viene ignorata. Esempio: void stampa(int v[5], int dim) {... } Nel prototipo della funzione può anche mancare il nome del vettore. Esempio: void stampa(int [], int); Appunti di Informatica Prof. Accarino 13

14 Vettori bidimensionali (Matrici) Il concetto di vettore come collezione di elementi consecutivi, può essere esteso immaginando che gli elementi siano a loro volta dei vettori: si ottiene così un vettore bidimensionale o matrice. La definizione di matrice ricalca pienamente quella del vettore: tipo nome [dim1] [dim2]; tipo può essere un qualunque tipo semplice, dim1, dim2; racchiusi tra parentesi quadre, definiscono il numero di elementi di ogni dimensione. Appunti di Informatica Prof. Accarino 14

15 Vettori bidimensionali (Matrici) Esempio: matrice bidimensionale di numeri interi formata da tre righe e 4 colonne: int a[3][4]; a 0FFC C 1010 RAM A[0][0] A[0][1] A[0][2] A[0][3] A[1][0] A[1][1] offset A[2][2]=Indirizzo RAM=IndBase+[(indRig*NumCol)+indCol] 0FFC +[( 2 * 4 )+ 2= C A[1][2] A[1][3] A[2][0] A[2][1] A[2][2] A[2][3] Appunti di Informatica Prof. Accarino 15

16 Vettori bidimensionali (Matrici) Gli array a più dimensioni vengono inizializzati allo stesso modo di quelli monodimensionali, ad esempio: int quadrati[4][2] = { 1,1, 2,2, 3,9, 4,16 }; Inizializza un array chiamato quadrati con i numeri da 1 a 4 ed i loro quadrati. Appunti di Informatica Prof. Accarino 16

17 Vettori bidimensionali (Matrici) Inizializzazione int b[2][2]={1,2,3,4}; int b[ 2 ][ 2 ] = { { 1, 2 }, { 3, 4 } }; Se non sono sufficienti, gli elementi non inizializzati sono posti a zero int b[ 2 ][ 2 ] = { { 1 }, { 3, 4 } }; Per riferirsi ad un elemento si specifica prima la riga, poi la colonna printf( "%d", b[ 0 ][ 1 ] ); Appunti di Informatica Prof. Accarino 17

18 Esempio: cosa produce il seguente codice? #include <stdio.h> int main() { int i,j,val[3][4]; for(i=0;i<3;i++) { for(j=0;j<4;j++) { val[i][j]=(i*4)+j+1; } } return 0; } [(indrig*numcol)+indcol]=offset * Appunti di Informatica Prof. Accarino 18

19 Passaggio di matrici come parametri Quando passiamo una matrice ad una funzione, In ogni caso viene passato l indirizzo dell elemento di indice 0, associato al nome della matrice perche anch essa è un vettore. Per poter calcolare l offset corretto, la funzione deve conoscere il numero di colonne della matrice. Ricordiamo che il calcolo svolto è: [(indrig*numcol)+indcol]=offset Non possiamo specificare il parametro nella forma mat[][], come per i vettori, ma dobbiamo specificare il numero di colonne. Esempio: void stampa(int mat[][5], int righe) {... } Appunti di Informatica Prof. Accarino 19

20 Esempio Void stampa(double v[ ] [2], int,int) int main(void) {... double vet[2][2] = { {1.1, 2.2}, {3.3, 4.4} }; stampa(vet, 2,2);... } void stampa(double v[ ][2], int r,int c) { int i,j; for (i = 0; i < r; i++) for (j = 0; j < c;j++) printf("%lf: %g\n", i, v[i][j]); } Prototipo della funzione Dichiarazione ed inizializzazione Chiamata alla funzione Testata della funzione Corpo della funzione Appunti di Informatica Prof. Accarino 20

21 Array multidimensionali In C è possibile utilizzare array anche a più di due dimensioni la sintassi di utilizzo è sempre la stessa: tipo nome [dim1] [dim2]...; Esempio di array a tre dimensioni: Appunti di Informatica Prof. Accarino 21

22 Vettori di caratteri: le stringhe Le variabili di tipo char possono contenere un solo carattere: per trattare sequenze di caratteri come nomi o, più in generale, testi il C prevede le stringhe. Differentemente dagli altri tipi di dato (intero, reale, ecc.) per le stringhe non è sempre possibile fissare a priori le dimensioni: la loro caratteristica peculiare è proprio la lunghezza variabile. Per gestire dati di questo tipo occorrerebbe l'allocazione dinamica della memoria, in modo da riservare tutta e solo la memoria che serve. Appunti di Informatica Prof. Accarino 22

23 Vettori di caratteri: le stringhe Il C prevede per le stringhe un vettore di caratteri, il quale deve quindi avere una lunghezza massima prefissata. All'interno di questo vettore, la lunghezza reale della stringa è determinata dalla presenza di un carattere delimitatore particolare, '\0', detto anche NULL. Come per i tipi base, anche per le stringhe è prevista una notazione particolare per indicarne i valori: la sequenza di caratteri deve essere delimitata da una coppia di doppi apici ("). Appunti di Informatica Prof. Accarino 23

24 Vettori di caratteri: le stringhe Esempio: char s[6] = "Ciao!"; 'C' 'i' 'a' 'o' '!' '\0' s[0] s[1] s[2] s[3] s[4] s[5] Il messaggio è lungo solo 5 caratteri, ma deve essere riservato un carattere in più per il terminatore di stringa, che deve essere sempre presente e viene forzato automaticamente dal linguaggio C. Il vettore può essere definito più lungo, con gli ultimi elementi indefiniti, ma non più corto: char nome[20]= "Francesco" 'F' ' r' 'a' 'n' 'c' 'e' 's' 'c' 'o' '\0' '?' '?' '?' '?' '?' NOTA: la stringa vuota non è un vettore vuoto! char s[ ] = " "; '\0' Appunti di Informatica Prof. Accarino 24

25 Vettori di caratteri: le stringhe Per la definizione di una stringa si può anche utilizzare la direttiva define: #define MESSAGGIO "Ciao!"; Attenzione infine a non confondere variabili di tipo carattere con stringhe: per esempio, 'C' rappresenta un unico carattere che è memorizzato in un'unica cella. "C" rappresenta invece una stringa che è memorizzata in due celle consecutive che contengono i caratteri 'C' e '\0'. Appunti di Informatica Prof. Accarino 25

26 Vettori di stringhe Un vettore di nomi si realizza mediante una matrice di tipo carattere dove ogni riga (vettore) contiene un nome. Ad esempio, per memorizzare i nomi dei giorni della settimana, si può procedere così: char giorni[7][10] = {"lunedì", "martedì", "mercoledì", "giovedì", "venerdì", "sabato", "domenica"}; dove la dimensione dei singoli vettori (tutti i vettori!), cioè 10, è determinata sommando 1 alla lunghezza del nome più lungo (mercoledì). Pertanto un vettore di stringhe è in realtà una matrice di caratteri! Appunti di Informatica Prof. Accarino 26

27 Vettori di stringhe l u n e d ì \0 giorni[0] m a r t e d ì \0 m e r c o l e d ì \0 g i o v e d ì \0 v e n e r d ì \0 s a b a t o \0 d o m e n i c a \0 giorni[1] giorni[2] giorni[3] giorni[4] giorni[5] giorni[6] Appunti di Informatica Prof. Accarino 27

28 I/O di stringhe Le stringhe possono comparire come argomento di printf e scanf: per esse si utilizza lo specificatore di formato %s. In particolare la printf, quando trova nel format lo specificatore %s, interpreta i valori contenuti nella variabile corrispondente (che dev essere un vettore di caratteri!) come caratteri e li visualizza finché non trova un carattere '\0'. Se non è presente il carattere terminatore la printf continua l output oltre i confini del vettore fino a che non incontra un '\0 (ovvero una cella di memoria che contiene 0!). Appunti di Informatica Prof. Accarino 28

29 Esempio: Stampa dei giorni della settimana uno per riga #include <stdio.h> char giorni[7][10] ={ "lunedì", "martedì", "mercoledì", "giovedì", "venerdì", "sabato", "domenica"}; main() { int indice; printf ("\ni giorni della settimana sono:\n"); for (indice = 0; indice < 7; indice++) printf ( %s\n", giorni[indice]); } Notare come in questo caso la matrice viene utilizzata come se fosse un vettore dove ogni suo elemento è una stringa. Giorni[indice] rappresenta l indirizzo d inizio di ogni stringa Appunti di Informatica Prof. Accarino 29

30 Lettura di stringhe La scanf, quando trova nel format lo specificatore %s, attua un meccanismo di lettura simile a quello usato per i numeri: scarta tutti gli spazi neutri iniziali (spazio, <TAB>, <CR>, ecc.), legge i caratteri successivi scrivendoli in locazioni consecutive del vettore indicato e si ferma non appena incontra un altro carattere appartenente alla categoria degli spazi neutri, chiudendo la stringa appena generata nel vettore con il carattere NULL. E importante quindi che nella stringa non siano presenti spazi e che il vettore destinazione sia dimensionato opportunamente poiché, come sempre in C, non ci sono controlli sugli indici. Appunti di Informatica Prof. Accarino 30

31 Lettura di stringhe Il fatto che non ci siano controlli sul numero di caratteri introdotti, ad esempio da tastiera, può provocare danni collaterali non trascurabili: infatti la lettura prosegue fino al primo spazio neutro in ogni caso e i caratteri letti vengono memorizzati consecutivamente come se la stringa fosse stata dimensionata in modo corretto anche quando è più corta di quanto sarebbe necessario. I caratteri in eccesso e il NULL vengono comunque memorizzati e possono pertanto andare a ricoprire aree di memoria riservate ad altri dati sporcandoli irrimediabilmente. Poiché il nome della stringa è proprio l idirizzo del vettore di caratteri associato nella scanf non si deve usare il carattere & prima del nome. Appunti di Informatica Prof. Accarino 31

32 Array Paralleli Se si vogliono memorizzare più caratteristiche di tipo diverso per una stesso soggetto allora si utilizzano più array (uno per ogni tipo di dato e si scorrono in parallelo con lo stesso indice. Da qui il nome. Esempio nomi ed età di 4 persone: Array di stringhe per i nomi Array di Int per le età C A R L O \0 M A R T I N A \0 F I L I P P O \0 F R A N C E S C A \0 Indice La persona di indice 2 si Chiama Filippo e ha 18 anni Appunti di Informatica Prof. Accarino 32

33 Esempio di lettura in parallelo dei nomi e delle età di 4 persone #include <stdio.h> #define NUM_NOMI 4 #define L_NOME 10 main() { /* Dichiarazioni delle variabili */ char nome[num_nomi][l_nome]; int altezza[num_nomi]; int ind; printf ( \nintroduci il nome e l'altezza di 4 persone:\n"); for (ind = 0; ind < NUM_NOMI; ind++) { printf ( \ndammi il nome della Persona N. %d: ", ind + 1); /* indice a partire da 1 */ scanf ( %s, nome[ind]); printf ( \ndammi l età di: %s ", nome[ind] ); /* stampo il nome appena inserito*/ scanf ( %d, &altezza[ind]); } } Appunti di Informatica Prof. Accarino 33

34 Confronto tra stringhe Poiché le stringhe sono vettori, non è lecito assegnare una stringa ad un'altra. Pertanto il frammento di programma che segue è errato: char messaggio[16];... messaggio = "Errore nei dati";... Anche il confronto tra stringhe non può essere effettuato mediante un'unica istruzione, come invece avviene per i singoli caratteri, ma occorre confrontare col criterio opportuno i singoli elementi delle due stringhe. Appunti di Informatica Prof. Accarino 34

35 Confronto tra stringhe: esempio #include <stdio.h> main() { char parola1[21], parola2[21]; int ind, bool uguali; printf ( \nintroduci la prima parola: ); scanf ( %s, parola1); printf ( \nintroduci la seconda parola: ); scanf ( %s, parola2); /* verifica se sono uguali */ uguali = true; // ipotizza che siano uguali ind = 0; while (uguali && (ind < 20) && (parola1[ind]!= \0 )) { if (parola1[ind]!= parola2[ind]) uguali = FALSO; ind++; } if (uguali) printf ( \nle parole introdotte sono uguali ); else printf ( \nle parole introdotte sono diverse ); } Appunti di Informatica Prof. Accarino 35

36 String.h Per tutte le operazioni sulle stringhe fortunatamente esiste l libreria string.h con numerose funzioni già pronte da utilizzare. Per una rapida consultazione di esse consultare gli appunti a questo indirizzo Appunti di Informatica Prof. Accarino 36