5.1 Arreglos unidimencionales
Los arrays, arreglos o vectores forman parte de la amplia variedad de estructuras de datos que nos ofrece C++, siendo además una de las principales y más útiles estructuras que podremos tener como herramienta de programación. Los arrays, arreglos o vectores (como los quieras llamar), son utilizados para almacenar múltiples valores en una única variable. En un aspecto más profundo, los arrays, permiten almacenar muchos valores en posiciones de memoria continuas, lo cual permite acceder a un valor u otro de manera rápida y sencilla. Estos valores pueden ser números, letras o cualquier tipo de variable que deseemos incluso tipos de datos propios.
En múltiples ocasiones es necesario almacenar gran cantidad de información en una variable y a menudo sucede que no conocemos con exactitud la cantidad de datos que debemos almacenar, pero sabemos que sí sería más de uno, como por ejemplo almacenar las identificaciones de las personas ingresadas al sistema. Los arrays, arreglos o vectores son una estructura que nos permite solucionar este tipo de problemas. Para explicar mejor de lo que hablo, pongamos un ejemplo:
Ejemplo de Arrays o Vectores en C++
Imaginemos que queremos crear un programa con el cual podamos de algún modo almacenar los títulos y los autores de diferentes libros. El usuario es el encargado de suministrar la información de cada libro, así entonces, dado que es el usuario quien lo hace, nosotros no tenemos manera alguna de saber cuántos libros va querer él ingresar por medio de nuestro programa. El caso principal es que queremos almacenar en la memoria el titulo y el autor de TODOS y cada uno de los libros. Entonces ¿cómo crees que podrías hacer esto? Con lo que sabemos hasta hora, se nos podrían ocurrir un par de cosas. Veamos:
Posible Solución 1: Sin usar vectores (errónea):
Podríamos pensar primero, "listo, está bien, es fácil, declaro una variable llamada titulo y otra autor, ambas de tipo string y se las pido al usuario", pues bien, esta solución digamos que nos permite almacenar la información del primer libro que el usuario ingrese, pero en cuanto desee ingresar otro libro ¿qué vamos a hacer?, si lo hacemos así, cuando el usuario ingrese la información para un nuevo libro, va a sobrescribir los valores anteriores y habremos perdido la información del primero, de manera que esta solución no es válida.
Posible Solución 2: Sin usar vectores o matrices (errónea):
Pensando un poco más en esto, se nos ocurre una forma de almacenar la información de cada libro, podríamos crear un par de variables distintas para cada libro. Pero de inmediato nos damos cuenta que si por ejemplo al usuario se le cruzara por la cabeza ingresa información para 10 libros tendríamos entonces ¡20 variables distintas!, 2 por cada libro, no es mucho, pero si se le ocurriera ingresar 1000 libros, ¿estarías dispuesto a declarar 2000 variables?. De modo que esta alternativa es incluso peor que la anterior y seguimos aún sin solucionar nuestro problema.
Posible Solución 3: Usando vectores o matrices (correcta):
¡Pues bien!, tal y como mencioné antes, los arrays o los vectores han venido para ayudarnos en múltiples circunstancia similares a esta. Dado que un array, arreglo o vector es capaz de almacenar múltiples valores en una misma variable, tenemos el elemento perfecto para almacenar la información de todos los libros, podremos crear un vector de un tamaño cualquiera capaz de contener en sí los nombres de los autores y otro con los títulos de los libros o alternativamente podríamos crear una matriz de dos columnas que contenga en la primera columna los autores y en la segunda los títulos; ambas soluciones son validas y vamos a ver ambas, usando vectores en esta sección y usando matrices en la sección de matrices.
Nota: En C++, a diferencia de algunos otros lenguajes de programación, los vectores y las matrices presentan un "inconveniente" con el tamaño. Es decir, no es posible crear de una manera sencilla un vector capaz de almacenar una cantidad de información indefinida, es necesario ingresar con antelación la cantidad de datos (tamaño) que el vector o la matriz tendrá. Este problema se puede solucionar, pero es algo que no veremos en esta sección. Si buscas cómo crear vectores de tamaño dinámico o matrices de tamaño dinámico, te recomiendo ver la sección de Punteros en C++. No te recomiendo ver esa sección sin antes haber entendido esta.
Muy bien, ahora que sabemos la gran utilidad de los arrays, vectores o arreglos para nosotros, aprendamos más acerca de estos, veamos como declarar un vector, array o arreglo, como recorrer un vector y algunos ejemplos de esto.
¿Cómo declarar un Array o Vector en C++?
Para declarar un vector en C++, se deben seguir las mismas normas básicas que se siguen para declarar una variable cualquiera, con un pequeño cambio en la sintaxis. Para declarar un vector, arreglo o como lo quieras llamar, necesitaremos saber el tipo de los datos que irán al interior de este, es decir, serán número enteros, o numero decimales o cadenas de texto, etc. necesitamos también, como siempre, un nombre para el vector y un tamaño máximo. La sintaxis para declarar un vector en C++ es la siguiente:
tipo_de_dato nombre_del_vector[tamanio]; Tenemos entonces, tal como mencioné antes, que para declarar un vector en C++, debemos definirle un tipo de los datos, sea entero, float, string, etc., debemos darle un nombre y al interior de los corchetes "[]" debemos poner el tamaño máximo que tendrá el vector, es decir la cantidad máxima de datos que podrá contener (recuerda que en C++ esto es necesario hacerlo). Veamos un ejemplo en el cual pondré la declaración de varios vectores de diferentes tipos y tamaños en C++.
Declaración de un Array o Vector en C++
int my_vector1[10]; float my_vector2[25]; string my_vector3[500];bool my_vector4[1000]; char my_vector5[2]; Veamos rápidamente que representa cada línea del código anterior.
Línea 1
Esta línea contiene la declaración de un vector llamado my_vector1, el cual contendrá un máximo de 10 elementos de tipo entero.
Línea 2
Esta línea contiene la declaración de un vector llamado my_vector2, el cual contendrá un máximo de 25 elementos de tipo float.
Línea 3
Esta línea contiene la declaración de un vector llamado my_vector3, el cual contendrá un máximo de 500 elementos de tipo string.
Línea 4
Esta línea contiene la declaración de un vector llamado my_vector4, el cual contendrá un máximo de 1000 elementos de tipo booleano.
Línea 5
Esta línea contiene la declaración de un vector llamado my_vector5, el cual contendrá un máximo de 2 elementos de tipo char.
Ya que está claro cómo se declara un vector, vamos a ver cómo inicializarlo, es decir inicializar un vector en C++ o en otras palabras darle valores a un vector.
¿Cómo inicializar un Array o Vector en C++?
En cuanto tenemos declarado un vector, es posible asignarle valores, evidentemente estos valores deben coincidir con el tipo de dato que le asignamos a dicho vector, no tendría sentido ingresar como valores de un vector cadenas de caracteres si el tipo de dato de dicho vector es numérico.
Voy a mostrar a continuación formas distintas de inicializar un vector, todas son validas, ya es cuestión de nuestras necesidades y conocimientos determinar cuál es útil y en qué momento. Veamos entonces:
Forma 1 de declarar un Array o Vector en C++
string vector[5] = {"5", "hola", "2.7", "8,9", "adios"}; Aquí hemos declarado un vector de tipo string tamaño 5 y lo hemos inicializado con diferentes valores, es necesario notar que cada valor va entre comillas dobles "" puesto que son strings. El valor inicial corresponde a la casilla o índice 0 y tiene el valor de "5", el índice 1 el valor es "hola" y el índice 4 el valor es "adiós", es importante notar que el primer índice de n array o vector no es el UNO sino que es el CERO.
Forma 2 de declarar un Array o Vector en C++
int vector2[] = {1,2,3,4,10,9,80,70,19}; Aquí hemos declarado un vector de tipo int y no especificamos su tamaño, si el tamaño no se especifica entre los corchetes, el vector tendrá como tamaño el número de elementos incluidos en la llave, para este caso es 9.
Particularidades de los Arrays, arreglos o Vectores en C++
Con C++, existen algunas particularidades, en cuanto a la declaración de vectores, que me parece importante destacara para que en momento de quizá caer en ellas comprender como podrían cambiar las cosas o básicamente en que consiste el error, veamos:
Particularidad 1 al momento de declarar o inicializar un Vector o Array en C++
int vector2[3]; vector2[3] = {1,5,10}; Dadas las características de C++, es fácil pensar que és factible crear o declarar un vector de un tamaño cualquiera y posteriormente inicializarlos de forma habitual como se muestra en este código, sin embargo hacer esto es un error, si declaramos un vector y no lo inicializamos inmediatamente, no es posible inicializarlo de la forma que hemos visto, es decir entre llaves cada valor, como en la línea 2 del código anterior. La única forma de inicializar el vector, o mejor dicho, darle valores a cada una de sus casillas, es hacerlo uno por uno, es decir darle un valor a la casilla cero a la uno y a la 2 (para un vector de tamaño 3). Por defecto, al declarar un vector sin ser inicializado, cada una de las casillas de este vector toma como valor el valor por defecto del tipo de variable, para el caso de los enteros (int) es -858993460. Así entonces para asignar valores a cada casilla lo hacemos así:
int vector2[3]; vector2[0] = 1; vector2[1] = 3; vector2[2] = 10; Es importante notar en este código, que el número que va entre corchetes ya no indica tamaño (pues vector2 ya está declarado) sino que indica el índice o el numero de la casilla con la cual estaremos operando (recordemos que el primer índice es cero y no uno), en el código anterior, habíamos declarado un vector de tamaño 3, por lo cual debíamos asignar valores a los índices 0, 1 y 2.
Particularidad 2 al momento de declarar o inicializar un Vector o Array en C++
float vector3[5] = {10.5}; En C++ a la hora de inicializar un array, arreglo o Vector, estamos acostumbrados a que si inicializamos inmediatamente después de declarar el vector, debemos poner la misma cantidad de elementos al interior de las llaves de manera que corresponda con el tamaño del vector, pues bien, estos es lo más recomendable, sin embargo si ponemos una cantidad de elementos menor a la del tamaño real del vector, estamos queriendo decir que estos elementos toman los valores puestos entre las llaves y los demás serian cero, para el caso del código anterior el primer elemento (el del índice cero) va a tener un valor de 10.5 y los otros 4 elementos van a valer cero.
Ya tenemos claro cómo declarar un array o vector en C++, algunas características un tanto particulares de estos, sin embargo aun no sabemos cómo obtener los datos de un array, es decir una vez el array o vector este lleno con los elementos que queremos, como podemos obtener esa información y más aun, como obtener un valor específico dentro del array. Veámoslo:
Obtener el valor de una casilla específica en un array en C++
Es muy común el caso en el que tenemos un vector con una enorme cantidad de elementos, sin embargo de todos estos, solo nos interesa uno en especial y corremos con la suerte de saber cuál es su índice, sabiendo el índice de un elemento en un array es bastante sencillo obtener el valor de este:
float vector4[5] = {10.5, 5.1, 8.9, 10, 95.2}; //Array con 5 elementos float numero5 = vector4[4]; //Para acceder al elemento 5, se usa el índice 4 float primerNumero = vector4[0]; //Para el primer elemento se usa el índice 0 Como podemos ver, para acceder a un valor específico conociendo el índice del elemento, solo basta con escribir dicho índice entre los corchetes "[ ]", recuerda que el índice comienza desde cero, así por lo tanto en un vector de 5 elementos (como el del ejemplo), el último elemento esta en el índice 4 y el primer elemento del array en el índice 0.
Ya tenemos entonces una forma de acceder de forma individual a un elemento de un array o vector, vamos a ver ahora como recuperar todos los elementos de un vector de forma simple
Recorrer un Array o Vector en C++
Para obtener todos los datos que se encuentran al interior de un vector, es necesario recorrer el array o vector, para recorrerlo, se usa casi siempre un ciclo for, en algunos casos mas específicos un ciclo while, pero generalmente el ciclo for es el ideal para esto, dado que conocemos el tamaño del array. La lógica de este procedimiento es la siguiente, el ciclo for comenzara desde cero e ira hasta el tamaño del vector, de modo que la variable de control que generalmente llamamos "i", será la que va a ir variando entre cero y el tamaño del array, de esta forma al poner la i al interior de los corchetes, estaremos accediendo al valor de cada casilla del vector y podremos hacer lo que sea necesario con dicho valor, veamos:
Nota: A veces no es posible determinar con facilidad el tamaño exacto de un vector, pero en C++ existen varias formas de determinar el tamaño de un array o vector fácilmente, aquí explicare un método. Cabe notar que este tamaño es el que ira como tope del ciclo for y sería equivalente a que nosotros mismos, en caso de saber el tamaño del vector, lo pongamos allí, sin embargo como veremos en otra sección no siempre es posible saber con certeza el tamaño de un vector, es por esto que explico cómo hacerlo.
#include "iostream" using namespace std; int main(){ int edades[] = {1,2,9,8,16,32,9,50,36,20,1,87}; int limite = (sizeof(edades)/sizeof(edades[0])); for (int i = 0; i < limite; i++) { cout<<edades[i]<<endl; }} Vamos a ver de forma resumida en qué consiste y que hace cada una de estas líneas
Línea 1:
Tenemos en la primera línea la declaración de un vector que contiene las edades de 12 personas, notemos que entre los corchetes no se puso ningún numero, pues no es necesario, ya que el vector tendrá el tamaño según la cantidad de elementos que declaremos entre las llaves, evidentemente si pusiéramos un 12 entre los corchetes, no habría ningún problema.
Línea 2:
En la segunda línea, tenemos la declaración del límite del ciclo o en otras palabras el tamaño del array. El tamaño de un array se puede calcular de varias formas, aquí lo obtenemos calculando el tamaño del array entero, dividido por el tamaño del primer elemento de dicho array, para mas detalles de esto, verifica la información sobre el operador sizeof.
Línea 3 a 6:
Desde la tercera línea hasta la sexta, tenemos entonces un ciclo for que comienza en cero y termina en el límite (es importante notar que la condición usada es estrictamente menor "<" y no menor o igual "<="), al interior de este ciclo, es donde accedemos a cada uno de los elementos del vector por medio de la sintaxis explicada anteriormente
Línea 5:
La quinta línea es quizá la más vital aunque sin las demás no tendríamos nada. En esta línea, estamos accediendo a cada uno de los elementos del array de edades, un elemento por cada vuelta que da el ciclo, accedemos a cada elemento poniendo entre los corchetes la variable i, que es la que esta cambiando a medida que el ciclo va girando, así estaremos accediendo a todos los elementos e imprimiéndolos por pantalla
Muy bien, llego el momento de afianzar nuestros conocimientos viendo un ejemplo. Ahora que tenemos claro como declarar un vector en C++, como recorrerlo y como acceder a sus datos, vamos a ver un ejemplo basado en el problema que planteé al inicio de esta sección (el de los libros)