Arreglos

1. Introducción

Empezaremos con los tipos de datos estructurados, los arrays o Arreglos.
Los arrays o arreglos permiten agrupar datos usando un mismo identificador. Este tipo de datos NO existe en Python. En Python se forma utilizando listas con elementos que son listas.
Todos los elementos de un array son del mismo tipo, y para acceder a cada elemento se usan subíndices. Esta es otra DIFERENCIA con lo que sería Python, aquí en C++ TODOS los elementos de un arreglo son del MISMO TIPO.

Sintaxis:

<tipo> <identificador>[<núm_elemen>][[<núm_elemen>]...];

Los valores para el número de elementos deben ser constantes, y se pueden usar tantas dimensiones como queramos, limitado sólo por la memoria disponible.

Cuando sólo se usa una dimensión se suele hablar de listas o vectores, cuando se usan dos, de tablas o matrices.
Ahora podemos ver que las cadenas de caracteres son un tipo especial de arrays. Se trata en realidad de arrays de una dimensión de objetos de tipo char.
Los subíndices son enteros, y pueden tomar valores desde 0 hasta <número de elementos>-1.
Esto es muy importante, y hay que tener mucho cuidado.

Por ejemplo:

int arreglo[4];

Creará un array con 4 elementos enteros; podremos acceder a los elementos Vector[0] a Vector[3].

Como subíndice podremos usar cualquier expresión entera.
En general C++ no verifica el ámbito de los subíndices. Si declaramos un array de 10 elementos, no obtendremos errores al acceder al elemento 11.

Este es un error frecuente en la programación:

Sin embargo, si asignamos valores a elementos fuera del ámbito declarado, estaremos accediendo a zonas de memoria que pueden pertenecer a otras variables o incluso al código ejecutable de nuestro programa, con consecuencias generalmente desastrosas.

Por ejemplo:

int Tabla[10][10];
char DimensionN[4][15][6][8][11];
...
DimensionN[3][11][0][4][6] = DimensionN[0][12][5][3][1];
Tabla[0][0] += Tabla[9][9];

Cada elemento de Tabla, desde Tabla[0][0] hasta Tabla[9][9] es un entero.
Del mismo modo, cada elemento de Dimensión N es un carácter.

Los Arreglos pueden tener VARIAS dimensiones, en particular para nosotros mas allá de tres dimensiones nos resulta dificil la interpretación.

1.1. Inicialización de un arreglo

Los arrays pueden ser inicializados junto con la declaración.

Por ejemplo:

En estos casos no es obligatorio especificar el tamaño para la primera dimensión, como ocurre en los ejemplos de las líneas 2, 3, 4, 5 y 6.
En estos casos la dimensión que queda indefinida se calcula a partir del número de elementos en la lista de valores iniciales.
En el caso 2, el número de elementos es 10, ya que hay diez valores en la lista.
En el caso 3, será 4.
En el caso 4, será 3, ya que hay 9 valores, y la segunda dimensión es 3: 9/3=3.
En el caso 5, el número de elementos es 17, 16 caracteres más el cero de fin de cadena.
En el ejemplo 6 el último elemento suministrado no es el carácter cero, sino que es el carácter nulo.
Si se suministran menos datos que el tamaño del arreglo, se comenzará a asignar desde el índice 0 (1er elemento), las posiciones restantes se inicializan en 0. Por ello el ejemplo 7 contendrá: 1,2,3,0,0.
Y el caso 8 será un arreglo inicializado con todos sus elementos en 0.

Esta forma de inicializar utilizando llaves {} solo es válida al momento de declarar el arreglo. Posteriormente solo será posible asignar valores de a una posición por vez.

Veamos unos ejemplos de declaración de arreglos.

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char **argv){
    float arreglo_uno[]; //esto acusa error: NO hay dimensión ni valores
    float arreglo_dos[5]; // esto define un arreglo de dimensión 5 pero NO está inicializado
    cout<<arreglo_dos[3]; //muestra "basura" porque no está inicializado
    float arreglo_tres[]={1.0,2.0,3.0}; //Define e inicializa un arreglo.
                                        //La dimensión surge de la cantidad de elementos
    float arreglo_cuatro[6]={} //define un arreglo de dimensión 6 e inicializa todos los elementos en 0
    char texto[]="esta forma es ideal cuando no sé la cantidad de elementos";
    return 0;
}

Si intentamos compilar este código la línea 4 tiraría el siguiente error:

Si comentamos la línea 4 y corremos el código, veremos que el valor que se muestra como resultado de la ejecución de la línea 7 sería incoherente.. o lo que conocemos como BASURA.

Se pide al alumno razonar y justificar que sucedería se agrego antes de la línea 12 la siguiente línea:

Veamos como definir y cargar una matriz de 2 x 2:

#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char **argv){
    float matriz[2][2]; //esto define un arreglo bidimensional de 2x2 que NO está inicializado
    cout<<"ingrese elemento fila 1 columna 1: ";
    cin>>matriz[0][0];
    cout<<"ingrese elemento fila 1 columna 2: ";
    cin>>matriz[0][1];
    cout<<"ingrese elemento fila 2 columna 1: ";
    cin>>matriz[1][0];
    cout<<"ingrese elemento fila 2 columna 2: ";
    cin>>matriz[1][1];
    //cout<<matriz;
    //cout<<matriz[];
    return 0;
}

Se pide al alumno:

• Descomentar la línea 13 y compilar y ver que sucede. Ver si puede justificar
• Descomentar la línea 14 y compilar y ver que sucede. Ver si puede justificar
• ¿Como se puede mostrar la matriz?

1.2. Operadores utilizados con arreglos

Ya hemos visto que se puede usar el operador de asignación con arrays para asignar valores iniciales.
El otro operador que tiene sentido con los arrays es sizeof.
Aplicado a un array, el operador sizeof devuelve el tamaño de todo el array en bytes.
Podemos obtener el número de elementos dividiendo ese valor entre el tamaño de uno de los elementos.

Por ejemplo:

#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int array[231];
    cout << "Número de elementos: " << sizeof(array)/sizeof(int) << endl;
    cout << "Número de elementos: " << sizeof(array)/sizeof(array[0]) << endl;
    cin.get();
    return 0;
}

Las dos formas son válidas, pero la segunda es, tal vez, más general.

2. Algoritmos de ordenación: método de la burbuja

Una operación que se hace muy a menudo con los arrays, sobre todo con los de una dimensión, es ordenar sus elementos.
Dedicaremos más capítulos a algoritmos de ordenación, pero ahora  veremos uno de los más usados, aunque no de los más eficaces, se trata del método de la burbuja.
Consiste en recorrer la lista de valores a ordenar y compararlos dos a dos.
Si los elementos están bien ordenados, pasamos al siguiente par, si no lo están los intercambiamos, y pasamos al siguiente, hasta llegar al final de la lista.
El proceso completo se repite hasta que la lista está ordenada.

Veamos el método utilizando un ejemplo:

Ordenar la siguiente lista de menor a mayor:
15 | 3 | 8 | 6 | 18 | 1

Empezamos comparando 15 y 3. Como están mal ordenados los intercambiamos, la lista quedará:

3 | 15 | 8 | 6 |18 | 1

Tomamos el siguiente par de valores: 15 y 8, y volvemos a intercambiarlos, y seguimos el proceso...
Cuando lleguemos al final la lista estará así:

3 | 8 | 6 |15| 1| 18

Empezamos la segunda pasada, pero ahora no es necesario recorrer toda la lista. Si observas verás que el último elemento está bien ordenado, siempre será el mayor, por lo tanto no será necesario incluirlo en la segunda pasada.
Después de la segunda pasada la lista quedará:

3 | 6 | 8 | 1| 15 |18

Ahora es el 15 el que ocupa su posición final, la penúltima, por lo tanto no será necesario que entre en las comparaciones para la siguiente pasada.
Las sucesivas pasadas dejarán la lista así:

3ra)  3 | 6 | 1| 8 | 15 | 18

4ta)  3 |1 | 6 | 8 | 15 | 18

5ta)  1 | 3 | 6| 8  | 15 | 18

3. Ejercicios de Arreglos.

1.Definir un arreglo. Luego cargar con los valores de temperatura de 5 días y mostrar.

2.Definir un arreglo. Luego cargar con los valores de temperatura de 5 días y mostrar el promedio.

3.Cargar un arreglo con tres notas de evaluaciones y mostrar el promedio.

4.Cargar un arreglo con dos valores y utilizando el operador condicional mostrar el mayor.

5.Cargar y mostrar una matriz de 2x2 y mostrar.

6.Cargar un arreglo con valores booleanos  y mostrar.