Демонстративно вертим массивы для новичков

Массив — структура, стоявшая у истоков программирования. Но, несмотря на то, что массивам уделяется внимание в каждом курсе уроков по любому языку программирования, от новичков все равно ускользает много важной информации, связанной с логикой взаимодействия с этой структурой.

Цель этого поста — собрать некоторую информацию о массивах, которой когда-то не хватало мне. Пост для новичков.

Что такое массив?

Массив — это структура однотипных данных, расположенная в памяти одним неразрывным блоком.

Многомерные массивы хранятся точно также.

Знание этого позволяет нам по-другому обращаться к элементам массива. Например, у нас есть двухмерный массив из 9 элементов 3х3. Так что есть, как минимум два способа вывести его правильно:

1-й вариант (Самый простой):

int arr[3][3] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int y = 3, x = 3; for (int i = 0; i < y, ++i) { 	for (int j = 0; j < x; ++j) {   	std::cout << arr[i][j];   }   std::cout << std::endl; }

2-й вариант (Посложнее):

int arr [9] {1,2,3,4,5,6,7,8,9}; int x = 3, y = 3; for (int i = 0; i < y; ++i) {   for (int j = 0; j < x; ++j) { 		std::cout << arr[x * i + j]; // x - ширина массива     }   std::cout << std::endl; }

Формула для обращения к элементу 2-размерного массива, где width — ширина массива, col — нужный нам столбец, а row — нужная нам строчка:

Зная второй вариант, необязательно пользоваться им постоянно, но все же знать стоит. Например, он может быть полезен, когда нужно избавиться от лишних звездочек от указателей на указатели на указатели.

int arr[8] {1,2,3,4,5,6,7,8}; int x = 2, y = 2, z = 2; for (int i = 0; i < x; ++i) { 	for (int j = 0; j < y; ++j) {   	for (int k = 0; k < z; ++z) {     	std::cout << arr[x * y * i + y * j + k];     }     std::cout << std::endl;   }   std::cout << std::endl; } 

Алгоритмы обработки массивов

Я не буду здесь писать про алгоритмы сортировки и алгоритмы поиска, так как найти код для почти любого из этих алгоритмов не составит труда.

Изображения — это целый комплекс из разных заголовков и информации о изображении, и самого изображения хранящемся в виде двухмерного массива.

Обработка изображений хорошо научит работать с двумерными массивами. Вот некоторые алгоритмы, которые пригодились мне для обработки изображений:

1) Зеркальное отражение.

Для того чтобы перевернуть изображение по горизонтали нужно всего лишь читать массив, в котором оно содержится сверху вниз и справа налево.

int data[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; int newArray[3][4]; int height = 3, width = 4; for (int i = 0; i < height; ++i) { 	for (int j = 0; j < width; ++j) {   	newArray[i][j] = data[i][width - j - 1];   } }

По такому же принципу выполняется переворот изображения по вертикали.

int data[3][4] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}; int newArray[3][4]; int height = 3, width = 4; for (int i = 0; i < height; ++i) { 	for (int j = 0; j < width; ++j) {   	newArray[i][j] = data[height - i - 1][j];   } }

2) Поворот изображения на 90 градусов.

Для поворота изображения нужно повернуть сам двухмерный массив, а чтобы повернуть массив нужно транспонировать двухмерный массив, а затем зеркально отразить по горизонтали.

Такой алгоритм появился, когда я нарисовал график координат c точками.

int data[3][2] = {1,2,3,4,5,6};							 int newArray[2][3];					 int height = 3, width = 2; 	// Размеры массива (изображения) int newHeight = width, newWidth = height;  // Транспонируем матрицу for (int i = 0; i < newHeight; ++i) { 	for (int j = 0; j < newWidth; ++j) {   	newArray[i][j] = data[j][i];			// data - массив изображения   } }  // Зеркально отражаем по горизонтали матрицу for (int i = 0; i < newHeight; ++i) { 	for (int j = 0; j < newWidth/2; ++j) {   	int temp = newArray[i][j];     newArray[i][j] = newArray[i][newWidth - j - 1];     newArray[i][newWidth - j - 1] = temp;   } } 

Хочу обратить ваше внимание, что здесь я применяю другой способ переворота изображения. Вместо выделения памяти под новый массив, здесь просто меняем местами первые и последние элементы.

Примечание: создать массив размерностью высоты и ширины реального изображения на стеке не выйдет. Только на куче с помощью оператора new.

Заключение

Этот небольшой пост не претендует на невероятные открытия мира информатики, но надеюсь успешно поможет немного вникнуть в устройство массивов падаванам мира IT.

Как я сказал в начале, здесь я собрал частичку того, чего не хватало мне при изучении программирования. Как бы эти вещи не казались бесполезными, все студенты университетов, изучающие информационные технологии проходят через это, и не напрасно — это помогает развивать логику и решать более сложные задачи, которые ждут далее. Приведенные выше примеры показывают некоторые важные способы взаимодействия с массивами.

Я надеюсь этот пост будет полезен, и если это будет так, то я напишу продолжение этой темы.