Лабораторная работа №3.7.
Обработка двухмерных динамических массивов
Цель работы: изучить понятие «указатель», правила создания и приемы обработки динамических массивов на примере двухмерного массива.
Краткие теоретические сведения
Особенности Применения Указателей
Обращение к объектам любого типа в языке C может проводиться по имени, как мы до сих пор делали, и по указателю (косвенная адресация).
Указатель – это переменная, которая может содержать адрес некоторого объекта в памяти компьютера, например, адрес другой переменной.
Через указатель, установленный на переменную, можно обращаться к участку оперативной памяти (ОП), отведенной компилятором под ее значение.
Указатель объявляется следующим образом:
тип * ID указателя;
Перед использованием указатель должен быть инициирован либо конкретным адресом, либо значением NULL (0) – отсутствие указателя.
С указателями связаны две унарные операции: & и *. Операция & означает «взять адрес», а операция разадресации * – «значение, расположенное по адресу», например:
int x, *y; // х – переменная типа int, у – указатель типа int
y = &x; // y – адрес переменной x
*y = 1; // по адресу y записать 1, в результате x = 1
При работе с указателями можно использовать операции сложения, вычитания и сравнения, причем выполняются они в единицах того типа, на который установлен указатель.
Операции сложения, вычитания и сравнения (больше/меньше) имеют смысл только для последовательно расположенных данных – массивов. Операции сравнения «==» и «!=» имеют смысл для любых указателей, т.е. если два указателя равны между собой, то они указывают на одну и ту же переменную.
Связь Указателей С Массивами
Указатели и массивы тесно связаны между собой. Идентификатор массива является указателем на его первый элемент, т.е. для массива int a[10] выражения a и a[0] имеют одинаковые значения, т.к. адрес первого (с индексом 0) элемента массива – это адрес начала размещения его элементов в ОП.
Пусть объявлены – массив из 10 элементов и указатель типа double: double a[10], *p; если p = a; (установить указатель p на начало массива a), то следующие обращения: a[i], *(a+i) и *(p+i) эквивалентны,…
Указатели На Указатели
Связь указателей и массивов с одним измерением справедлива и для массивов с бóльшим числом измерений.
Если рассматривать предыдущий массив (int a[2][3];) как массив двух массивов размерностью по три элемента каждый, то обращению к элементу а[i][j] соответствует эквивалентное выражение *(*(а+i)+j), а объявление этого массива с использованием указателей будет иметь вид
int **а;
Таким образом, имя двухмерного массива – ID указателя на указатель.
Динамическое Размещение Данных
Для создания массивов с переменной размерностью используется динамическое размещение данных, декларируемых указателями.
Для работы с динамической памятью используются стандартные функции библиотеки alloc.h:
void *malloc(size) и void *calloc(n, size) – выделяют блок памяти размером size и n×size байт соответственно; возвращают указатель на выделенную область, при ошибке – значение NULL;
void free(bf); – освобождает ранее выделенную память с адресом bf.
Другим, более предпочтительным подходом к динамическому распределению памяти является использование операций языка С++ new и delete.
Операция new возвращает адрес ОП, отведенный под динамически размещенный объект, при ошибке – NULL, а операция delete освобождает память.
Минимальный набор действий, необходимых для динамического размещения одномерного массива действительных чисел размером n:
double *а;... а = new double[n]; // Захват памяти для n элементов
...
delete []а; // Освобождение памяти
Минимальный набор действий, необходимых для динамического размещения двухмерного массива действительных чисел размером n×m:
int i, n, m; // n, m – размеры массива
double **a;
a = new double *[n]; // Захват памяти под указатели
for(i=0; i<n; i++)
a[i] = new double [m]; // и под элементы
...
for(i=0; i<n; i++) delete []a[i]; // Освобождение памяти
delete []a;
Пример выполнения задания
Рассчитать значения вектора 
, где А – квадратная матрица размером N ´ N, а Y и B – одномерные массивы размером N. Элементы вектора Y определяются по формуле 
.