C++11系列学习之三----array/valarray

创建数组，是程序设计中必不可少的一环。我们一般可以有以下几种方法来创建数组。

一、C++内置数组

数组大小固定，速度较快

通用格式是：数据类型   数组名[ 数组大小 ];

如 int a[40];//一维数组

  int a[5][10];//二维数组

二、vector创建数组

包含多种通用算法

长度可变，使用灵活，但效率稍低

vector是使用 new 和 delete 来管理内存的

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
	int n;
	cin >> n;
	vector<string> colors(n);
	cout << "array colors's length is " << colors.size();
	vector<int> weekdays;
	weekdays.push_back(2);
	system("pause");
	return 0;

}

三、array

array 数组模板 ，在C++11中才支持

通用格式：array<类型名, 元素个数>  数组名;

注意，因为长度固定，这里的元素个数不能是变量。

长度固定，提供了更好、更安全的接口，执行效率和内置数组相同，可以有效替代内置数组

<pre name="code" class="cpp">include <iostream>
#include <array>   
using namespace std;

void main()
{
	//-----------------------------------------------
	//--这是1维数组
	array<int, 5> myarray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	array<int, 5> m=myarray;//支持赋值
	array<int, 5> m2(myarray);//支持用一个数组去初始化另一个数组
	////-----------------------------------------------
	//cout << "myarray=" << endl;
	//for (size_t n = 0; n < myarray.size(); n++){
	//	cout << myarray[n] << '\t';
	//}
}

四、valarray

valarray 面向数值计算的数组，在C++11中才支持

支持很多数值数组操作，如求数组总和、最大数、最小数等。

需要头文件 valarray 支持

#include <iostream> 
#include <valarray>
using namespace std;

int main()
{
    
    valarray<int> a;//长度为0
    valarray<double> g(10);//长度为10
    valarray<int> hh(a);
    hh = a;
    valarray<float> h(3.14, 10);//长度为10，每个元素为3.14
    int days[10]
        = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
    valarray<int> b(days, 5);//长度为5,用数组初始化valarray
    cout << b.sum() << endl;//总和
    cout << b.max() << endl;//最大值
    cout << b.min() << endl;//最小值
    return 0;
}

五、调用第三方库，如Eigen中的

MatrixXf a(10,15);

VectorXf b(30);

下面我们重点谈一下array的用法。

Array 是一种大小固定的顺序容器。array 的申明：

template <class T, size_t N>
class array;

<pre name="code" class="cpp">#include <iostream>
#include <array>   
using namespace std;

int main ()
{
	 //-----------------------------------------------
  //--这是1维数组
	array<int,5> myarray={1,2,3,4,5};
 //-----------------------------------------------
  cout <<"myarray="<<endl;
  for (size_t n=0; n<myarray.size(); n++){
	  cout << myarray[n] <<'\t';
  }
  cout << endl;
  //-----------------------------------------------
  //当然也可以使用
  cout <<"myarray="<<endl;
  for (size_t n=0; n<myarray.size(); n++){
	  cout << myarray.at(n) << '\t';
  }
   cout << endl;
 //-----------------------------------------------
  //--这是2维数组,共3行2列
  array<array<int,2>,3 > myarray2D={1,2,3,4,5,6};
  //-----------------------------------------------
  cout <<"myarray2D="<<endl;
  for (size_t m=0; m<myarray2D.size(); m++){
  	for (size_t n=0; n<myarray2D[m].size(); n++){  	
	  	cout << myarray2D[m][n] <<'\t';
  	} 
   cout << endl; 
  }
  cout << endl;
  //-----------------------------------------------
  
  return 0;
}

下面我们将介绍array的几个函数：

// ‘[]’ 操作
#include <iostream>
#include <array>

int main()
{
	std::array<int, 10> myarray;
	unsigned int i;

	// assign some values:
	for (i = 0; i < 10; i++) myarray[i] = i * 10;

	// print content
	std::cout << "myarray contains:";
	for (int &i : myarray)
		std::cout << " " << i;

	std::cout << std::endl;

	return 0;
}

结果：

myarray contains: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
请按任意键继续. . .

// data 成员函数：返回指向array第一个元素的指针
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <array>

int main()
{
	const char* cstr = "Test string";
	std::array<char, 12> charray;

	memcpy(charray.data(), cstr, 12);

	std::cout << charray.data() << std::endl;

	return 0;
}

结果：

Test string
请按任意键继续. . .

// fill 函数，设置array内部的所有元素为指定值
#include <iostream>
#include <array>

int main() {
	std::array<int, 6> myarray;

	myarray.fill(5);

	std::cout << "myarray contains:";
	for (int& x : myarray) { std::cout << " " << x; }

	std::cout << std::endl;

	return 0;
}

结果：

myarray contains: 5 5 5 5 5 5
请按任意键继续. . .

// swap 函数：交换两个array的内容，注意两个array必须是相同类型，相同大小
#include <iostream>
#include <array>

int main()
{
	std::array<int, 5> first = { 10, 20, 30, 40, 50 };
	std::array<int, 5> second = { 11, 22, 33, 44, 55 };

	first.swap(second);

	std::cout << "first:";
	for (int& x : first) std::cout << " " << x;
	std::cout << std::endl;

	std::cout << "second:";
	for (int& x : second) std::cout << " " << x;
	std::cout << std::endl;

	return 0;
}

结果：

first: 11 22 33 44 55
second: 10 20 30 40 50
请按任意键继续. . .

下面我们再说说以上array、vector、valarray的区别。

本质上，vector与valarray是相同的，基本上将vector换成valarray即可。无非是valarray侧重于数值运算，因此增加了max,min,sum等函数。

而array与内置数组很接近，它的个数是事先给定的，不能更改。只不过是array更容易操作而已，也不用管理内存。

比如：我们想要动态创建二维数组，vector可以，但array不可以。

// swap 函数：交换两个array的内容，注意两个array必须是相同类型，相同大小
#include <iostream>
#include <array>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
	 int m = 5, n = 6;
	std::array < array<int, 5>, 6 > a ;

	vector<vector <int> > ivec;
	ivec.resize(m, vector<int>(n));

	return 0;
}

当我们将

std::array < array<int, 5>, 6 > a ;

换成

std::array < array<int, m>, n > a ;

出错。