Πινακες (Arrays)

• Σημασια

• Συνταξη

• Αρχικοποιηση

• Προσβαση

• Παραμετροι

• Αριθμητικη Δεικτων και Πινακες

Δομες Δεδομενων

• Πίνακες αποτελούν ένα σημαντικό δομημένο τύπο δεδομένων (structured data type) ή απλά μία δομή δεδομένων (data structure)

• Μία δομή δεδομένων είναι ενα συνολο συγγενών δεδομένων τα οποία αποθηκεύονται κάτω από το ίδιο όνομα

• language defined vs user defined

Πινακας

• Ένας πίνακας είναι μία δομή δεδομένων, όπου ένα σύνολο αντικειμένων του ιδίου τύπου αποθηκεύονται σε σειρά, π.χ.

int md[12] = {31,28,31,30,31,30, 31,31,30,31,30,31};

τυπος

ονομα(διευθ.)

Μεγεθοςπληθος στοιχειων

md[0]md[1]md[2]

……

md[11

31

31

31

28τιμες

Σημασια

• Οπως μεταβλητη: – τυπο, ονομα, τιμη (τιμες), και μεγεθος (πληθος

στοιχειων)– Aποθηκευση και αναγνωση δεδομενων

• Τα στοιχεια σε ενα πινακα με ν στοιχεία αναφερονται ως στοιχείο 0, στοιχείο 1, στοιχείο 2, …, και στοιχείο (n-1). Πχ στο md το στοιχειο 0 εχει τιμη 31, το στοιχειο 1 τιμη 28 κτλ

Αποθηκευση Πινακα

• Τα στοιχεία ενός πίνακα αποθηκεύονται σε συνεχόμενα κελια στη μνήμη του υπολογιστή.

• Πινακες συνηθως εχουν γρηγορη προσβαση και προτιμουνται απο αλλες δομες (οταν υπαρχει επιλογη).

Συνταξη

<τυπος> ονομα[<μεγεθος>];

<τυπος> ονομα[<μεγεθος>]={αρχικοποιηση};

• Το μεγεθος χρειαζεται, εκτος και εαν γινεται αρχικοποιση.

• Ορισμος χωρις μεγεθος– το μεγεθος του πινακα ειναι ισο με τα στοιχεια της

αρχικοποιηση char pinakas[]={‘a’, ‘b’, ‘c’};

Προσβαση Πινακα

• Συνταξη:oνομα[δεικτης]

• Ο δεικτης πινακα(subscript) πρεπει να ειναι int

• x[0] τιμη πρώτου στοιχείου του πίνακα x

• x[i] τιμη i-οστού (ith +1) στοιχείου του πίνακα x

• Ευθύνη προγραμματιστή να επαληθεύσει ότι η τιμή δεικτη πινακα είναι στο πεδίο [0, πλήθος_στοιχείων 1]

Πινακας σαν παραμετρος

• int pinakas[100000];

• pinakas περιεχει την διευθυνση του πινακα

• Κληση με παραμετρο πινακα– παιρνουμε διευθυνση του πινακα

foo(pinakas);

• Ορισμος Συναρτησης με παραμετρο πινακα– void foo(int t[]);

• Πλευρικο φαινομενο αλλαγες στον πινακα

Επεξεργασια ανα στοιχειο

int x[]={1,2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31};

printf(%d, x[0]);

x[3] = 8258;

sum = x[0] + x[1];

sum += x[2];

x[3] += 1;

x[2] = x[0] + x[1];

Αναφορά σε Στοιχεία του Πίνακα

x[i] = 0;

x[i] = x[j];

x[j+k*4]= x[u] + 3;

x[x[i]]= p;

diff = x[y]-x[foo()];

total += x[i++];

(x[i]== x[(int)f])

Αρχικοποιηση Πίνακα

#define MAX 100

/*αρχικοποιηση στοιχειων του πινακα x σε 0*/

int x[MAX], i;

for(i=0;i<MAX;++i)

x[i]=0;

Αρχικοποιηση Πίνακα #define MAX 100

void init_table(int x[], int size){

int i;

for(i=0;i<size;++i)

x[i]=0;

}

int main()

{

int table[MAX];

init_table(table,MAX);

….

}

Αρχικοποιηση Πίνακα

#define SIZE 5

int square[SIZE], i;

/*αρχικοποιηση:στοιχειο i se i^2*/

for (i = 0; i < SIZE; ++i)

square[i] = i * i;

0

12

3

4

Παραλληλοι Πινακες

#define STUDENT_NUM 55

int studend_id[STUDENT_NUM];

float student_grade[STUDENT_NUM];• int student_id[i] περιεχει αρ. ταυτοτητας και

float student_grade[i] τον βαθμο του φοιτητη με ταυτοτητα student_id[i]

• πινακες (συνηθως) με ιδιο αριθμο στοιχειων για συγγενεις πληροφοριες

Παραλληλοι Πινακες

0

12

...

54

12345

37349

9995

20001

0

12

...

54

2.12

6.14

4.56

7.8

student_id student_grade

Παραλληλοι Πινακες

void

display_id_grade(int table_id[],float table_grade[], int size)

{

int j;

for(j=0;j<size;++j)

printf(“Student with id: %d, grade: %f\n”, table_id[j],table_grade[j]);

}

Παραλληλοι Πινακες

• Eναλλακτικα ενας πινακας με εγγραφες (structures κεφ. 11)

0

12

...

54

12345

37349

9995

20001

2.12

6.14

4.56

7.8

student_id student_grade

Γραμμικη αναζητηση(Linear Search)

• Γραψετε τμημα προγραμματος που αναζητα μεσα στον πινακα ακεραιων στοιχειων student_id την θεση που περιεχει την τιμη της z*. Το μεγεθος του πινακα οριζεται με την σταθερα STUDENT_NUM. H μεταβλητη i θα πρεπει να περιεχει την θεση που περιεχει την τιμη z, αν δεν βρεθει την τιμη STUDENT_NUM (* υποθεση για 1η τιμη)

Γραμμικη αναζητηση(Linear Search)

• Τι πρεπει να γινει; Αναζητηση– Για καθε στοιχειο του πινακα

• εαν ειναι ισο με z – φυλαξε θεση– τερματισε επαναληψη

• εξεταση (στην χειροτερη περιπτωση) ολων των στοιχειων του πινακα (αναλογο με διαβασμα μιας σειρας μεγεθους STUDENT_NUM)

int i;

for(i=0;i<STUDENT_NUM;++i)

if (student_id[i]==z){

break;

}

/* εαν i<STUDENT_NUM βρεθηκε */

Γραμμικη αναζητηση(με συναρτηση)

• Γραψετε συναρτηση που αναζητα μεσα στον πινακα ακεραιων στοιχειων id_table τον αριθμο ταυτοτητας id. Το μεγεθος του πινακα περιεχεται στην παραμετρο size (δηλαδη αριθμος φοιτητων στον πινακα). Eαν βρεθει η ταυτοτητα να επιστραφει η θεση που την περιεχει, αλλιως να επιστραφει η τιμη του size.

Γραμμικη αναζητηση(με συναρτηση)

• Γραψετε συναρτηση που αναζητα μεσα στον πινακα ακεραιων στοιχειων id_table την τιμη της μεταβλητης id. Το μεγεθος του πινακα περιεχεται στην παραμετρο size. Να επιστραφει η θεση που περιεχει την τιμη id. Αν δεν βρεθει επιστρεψετε την τιμη size.

int

location_of_student(int id_table[], int size, int id)

{ int i;

for(i=0;i<size;++i)

if (student_id[i]==id)

return i;

return size; /* break and return i ok */

}

int

location_of_item(int id_table[], int size, int id)

{

int i;for(i=0; i<size && id_table[i]!=id ; ++i);

return i;

}

Aναζητηση και Ενημερωση

• Υποθεστε υπαρξη δυο παραλληλων πινακων με ιδιο μεγεθος (οπως πιο πανω, ταυτοτητες και βαθμοι).

• Γραψετε συναρτηση που αναζητα μεσα στον πινακα ακεραιων στοιχειων id_table τον φοιτητη με αριθμο ταυτοτητας id και ενημερωνει τον βαθμο του φοιτητη με την τιμη της παραμετρου new_grade στον (παραλληλο) πινακα grade_table . Το μεγεθος των πινακων περιεχεται στην παραμετρο size (δηλαδη αριθμος φοιτητων). Eαν δεν βρεθει η ταυτοτητα επιστραφεται η τιμη -1 αλλιως εαν η ενημερωσης ειναι επιτυχης επιστρεφεται 0.

• Μπορειται να χρησιμοποιησετε την συναρτηση location_of_item (οπως πιο πανω) χωρις να την ορισετε.

int

update_grade(int id_table[], float grade_table[], int size, int id, float new_grade)

{

int location = location_of_student(id_table,size,id);

if (location == size)

return -1;

else{

grade_table[location]= new_grade;

return 0;

}

}

int

update_grade(int id_table[], float grade_table[], int size, int id, float new_grade)

{

int location = location_of_student(id_table,size,id);

if (location == size)

return -1;

else{

assert(location>=size);

grade_table[location]= new_grade;

return 1;

}

}

int

get_student_grade(int id_table[], float grade_table[],

int size, int id)

{

int location = location_of_student(id_table,size,id);

if (location == size)

return -1;

else{

assert(location>=size);

return grade_table[location];

}

}

Μετρηση(με συναρτηση)

• Γραψετε συναρτηση που υπολογιζει και επιστρεφει των αριθμων φοιτητων (α) που παιρνουν βαθμο απο 8 και πανω και (β) που παιρνουν βαθμο μικροτερο απο το 5. Οι βαθμοι ειναι αποθηκευμενοι σε πινακα.Το μεγεθος του πινακα περιεχεται στην παραμετρο size.

void

grade_count(const int grade_table[], int size,

int *above_eight, int *below_five)

{

int i;

*above_eight = *below_five = 0;

for(i=0;i<size;++i)

if (grade_table[i]>=8.0)

++*above_eight;

else if (grade_table[i]<5)

++*below_five;

}

const (σταθερα)

• Συνταξη: const τυπος ονομα• Σημασια: δηλώνεται ότι δεν μπορει να γινει

αναθεση στην μεταβλητη (read only)• Λογική του προγραμματος και ασφαλεια • Ιδιαιτερα χρησιμη για παραμετρους• Πχ στο grade_count απαγορεύει την

τροποποιήση των περιεχομένων του grade_table

Δυαδικη Αναζητηση(Binary Search)

• Χρησιμη εαν τα στοιχεία του πίνακα είναι ταξινομημένα (πχ αύξουσα ή φθινουσα σειρά)

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

min maxpos

Aναζητηση 91

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

min maxpos

Aναζητηση 91

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

min maxpos

Aναζητηση 91

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

min maxpos

Aναζητηση 4

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

min maxpos

Aναζητηση 4

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

min maxpos

Aναζητηση 4

-23

0

3

1

111

7

35

2

71

4

61

3

88

5

91

6

minmax

Aναζητηση 4

int

binary_search(const int table[], int size, int item)

{

int Min = 0, Max = size – 1, pos= Min + Max) / 2;

while(Min <= Max){

if (item > table[pos])

Min = pos + 1;

else if (item< table[pos])

Max = pos – 1;

else /* item found!!! */

return pos;

pos = (Min + Max) / 2;

}

return -1;

}

Ταξινόμηση Φυσαλίδας (Bubble Sort)

• Ενόσω ο πίνακας δεν είναι ταξινομημένος– διαδοχικά σύγκρινε γειτoνικα στοιχεία του

πίνακα και ενάλλαξε τα περιεχόμενά τους εάν δεν είναι στη ζητούμενη σειρά

• Ο αλγόριθμος συνεπάγεται διπλή επανάληψη (nested)

25

0

3

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

-40

1

25

2

111

4

35

3

3

0

-40

1

25

2

111

4

35

3

3

0

-40

1

25

2

111

4

35

3

3

0

-40

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

Tαξινομημενο!

Παρατηρησεις Bubble Sort)• Kαθε προσπελαση καθοριζει την θεση

τουλαχιστο ενος στοιχειου.– 1η το μεγιστο στιοχειο– 2η το αμεσως επομενο μεγαλυτερο– κτλ

• Μετα απο καθε προσπελαση μειωση αριθμων στοιχειων που εξεταζονται κατα ενα

• Εαν σε μια προσπελαση δεν γινει εναλαγη: sorted!

25

0

3

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

-40

4

111

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

35

2

111

4

-40

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

25

1

-40

2

111

4

35

3

3

0

-40

1

25

2

111

4

35

3

3

0

-40

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

Tαξινομημενο!

void

bubble_sort(int table[], int size)

{

int Sorted, len = size – 1, k;

do{

Sorted = 1; /*υπόθεση πίνακας ταξινομημένος */

for (k = 0; k < len; k++)

if (table[k]<table[k+1]){

swap(&table[k],&table[k+1]);Sorted = 0;

}

len;

} while (!Sorted && len > 0);

}

void

bubble_sort(int compare(int,int) , int table[], int size)

{

int Sorted, len = size – 1, k;

do{

Sorted = 1; /*υπόθεση πίνακας ταξινομημένος */

for (k = 0; k < len; k++)

if (compare(table[k],table[k+1])){

swap(&table[k],&table[k+1]); Sorted = 0;

}

len;

} while (!Sorted && len > 0);

}

σχεση (φθινουσα, αυξουσα)

int less(int x, int y) { return x < y; }

int greater(int x, int y) { return x > y; }

#define SIZE 5

int

main () {

int table[SIZE] = {9,3,5,1,7};

bubble_sort(less, table, 5);

display_table(table,SIZE);

bubble_sort(greater, table,5);

display_table(table,SIZE);

}

Ταξινόμηση Επιλογής(Selection Sort)

• ν = μ = μεγεθος του πινακα

• Eπανελαβε ν-1 φορες– βρες την θεση με το πιο μεγαλο στοιχειο στα μ

πρωτα στοιχεια του πινακα– αλλαξε την τιμη του πιο πανω στοιχειου με την

τιμη στην θεση μ-1– μ = μ - 1

25

0

3

1

35

2

-40

4

111

3

25

0

3

1

35

2

111

4

-40

3

25

0

3

1

-40

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

-40

0

3

1

25

2

111

4

35

3

1η

2η

3η

4η

void

selection_sort(int table[], int size) {

int max_location, len;

for (len = size; len > 1; len){

max_location = get_location_max(table, len); swap(&table[len 1],

&table[max_location]);

}

}int

get_location_max(int *table, int size){int i,max_position=0;for(i=1;i<size;++i)

if (*(table+i) > *(table+max_position) )max_position = i;

return max_position;}

Δεικτες και Πινακες

• Ονομα πινακα, t, ειναι διευθυνση στοιχειου t[0]– t ιδιο με &t[0]– *t ιδιο με t[0]– Γενικα: *(t+i) ιδιο με t[i] και

t+i ιδιο με &t[i]– ++t

• αυξανει το t κατα το μεγεθος του τυπου που δειχνει το t (πχ εαν int *t κατα sizeof(int))

• δειχνει στο ‘‘επομενο’’ στοιχειο

int

get_location_max(int *table, int size){int i,max_position=0;for(i=1;i<size;++i)

if (table[i] > table[max_position] )max_position = i;

return max_position;}

void

display_table(int *table, int size){int i;

for(i=1;i<size;++i, ++table)

printf(“%d %d\n”,i, table);}

Δεικτες και Πινακες

• Προσοχη: δεικτης μπορει να παρει νεα τιμη, πινακας οχι!!!

int t[10], i = 5, *p;

p = t;

p[2] = 3;

++p;

*p = 14;

scanf(“%d”,&p[i+4]);

*(t+i) = 33;

++t;

Δεικτες και Πινακες

• Προσοχη: δεικτης μπορει να παρει νεα τιμη, πινακας οχι!!!

int t[10], i = 5, *p;

p = t; /* p = &t[0] */

p[2] = 3; /* αναθεσε στην t[2] την τιμη 3*/

++p; /* p points to t[1] */

*p = 14; /* αναθεσε στην t[1] την τιμη 14*/

scanf(“%d”,&p[i+4]); /* t[10] */

*(t+i) = 33; /* αναθεσε στην t[4] την τιμη 33 */

++t; /* ΔΕΝ ΕΠΙΤΡΕΠΕΤΑΙ */

void

selection_sort(int table[], int size) {

int max_location, len;

for (len = size; len > 1; len){

max_location = get_location_max(table, len); swap(table+len 1, table+max_location);

}

}

void

selection_sort(int table[], int size) {

int max_location, len;

for (len = size; len > 1; len){

max_location = get_location_max(table, len); swap(&table[len 1],

&table[max_location]);

}

}