array
Description
An array is a collection of variables that are accessed with an index number. Arrays in the C++ programming language Arduino sketches are written in can be complicated, but using simple arrays is relatively straightforward.
Creating (Declaring) an Array
All of the methods below are valid ways to create (declare) an array.
You can declare an array without initializing it as in myInts.
In myPins we declare an array without explicitly choosing a size. The compiler counts the elements and creates an array of the appropriate size.
Finally you can both initialize and size your array, as in mySensVals. Note that when declaring an array of type char, one more element than your initialization is required, to hold the required null character.
Accessing an Array
Arrays are zero indexed, that is, referring to the array initialization above, the first element of the array is at index 0, hence
mySensVals[0] == 2, mySensVals[1] == 4, and so forth.
It also means that in an array with ten elements, index nine is the last element. Hence:
For this reason you should be careful in accessing arrays. Accessing past the end of an array (using an index number greater than your declared array size — 1) is reading from memory that is in use for other purposes. Reading from these locations is probably not going to do much except yield invalid data. Writing to random memory locations is definitely a bad idea and can often lead to unhappy results such as crashes or program malfunction. This can also be a difficult bug to track down.
Unlike BASIC or JAVA, the C++ compiler does no checking to see if array access is within legal bounds of the array size that you have declared.
Массивы
Массив — это набор переменных, доступ к которым осуществляется по индексу. Массивы в языке программирования C, использующемся при программировании Ардуино, могут представлять собой сложные структуры, но для понимания использование обычных одномерных массивов проще.
Создание (объявление) массива
Ниже представлены правильные способы создания (объявления) массивов.
Можно объявить массив без его инициализации, как myInts.
В myPins мы объявили массив без прямого указания его размера. Компилятор сам посчитает элементы и создаст массив соответствующего размера.
В конце концов, можно и проинициализировать массив, и указать его размер, как mySensVals. Следует помнить, что при объявлении массива типа char, в нем необходимо место для хранения обязательного нулевого символа, поэтому размер массива должен быть на один символ больше, чем требует инициализируемое значение.
Обращение к элементам массива
Нумерация элементов массива начинается с нуля, т.е. первый элемент массива имеет индекс 0. Следовательно, применительно к проинициализированным выше массивам,
Это также означает, что в массиве из 10 элементов, последний элемент имеет индекс 9. Следовательно:
Поэтому, необходимо быть внимательным при обращении к массивам. Обращение к элементу за пределами массива (когда указанный индекс больше, чем объявленный размер массива — 1) приведет к чтению данных из ячейки памяти, использующейся для других целей. Считывание из этой области, вероятно, не приведет ни к чему, кроме получения неверных данных. Запись же в случайные области памяти — определенно плохая идея, и часто может приводить к не желаемым результатам, таким, как зависания или сбои в работе программы. Кроме того, такие ошибки трудно отыскать.
В отличие от BASIC или JAVA, компилятор C не проверяет правильность индексов при обращении к элементам массива.
Как записать значение в массив:
Как считать значение из массива:
Массивы и циклы FOR
Работа с массивами часто осуществляется внутри циклов FOR, в которых счетчик цикла используется в качестве индекса каждого элемента массива. Например, программа вывода элементов массива через последовательный порт может выглядеть так:
Пример
Полную версию программы, демонстрирующую работу с массивами, смотрите в примере Knight Rider из раздела «Примеры».
Массивы
Объявление массива
Массив (array) – это совокупность переменных одного типа, к которым можно обратиться с помощью общего имени и индекса, т.е. номера элемента в массиве. По сути это набор переменных, которые называются одним именем и имеют личные номера. Для объявления массива достаточно указать квадратные скобки после имени переменной с любым типом данных.
Указать компилятору размер массива можно двумя способами: явным числом в квадратных скобках, либо при объявлении записать в каждую ячейку значение, тогда компилятор сам посчитает их количество. Рассмотрим пример объявления массива разными способами:
- Размер массива, объявленного глобально, должен быть задан однозначно: конкретным числом , константой const или константой #define , так как массив будет существовать на всём протяжении работы программы и не может менять свой размер.
- Размер массива, объявленного локально, может быть задан переменной, так как такой массив создаётся во время выполнения программы и удаляется из памяти после закрывающей фигурной скобки.
- После указания последнего элемента массива можно ставить запятую, компилятор её проигнорирует (см. пример выше, массив myPins ).
- Массив символов является строкой, о них мы поговорим в отдельном уроке.
Обращение к элементам
Обращение к элементу массива осуществляется точно так же, в квадратных скобках. Важно помнить, что отсчёт в программировании начинается с нуля, и первый элемент массива имеет номер 0 (ноль):
Размер массива
Для определения размера массива можно воспользоваться функцией sizeof() , которая вернёт размер массива в количестве байтов. Зачем? Допустим в программе массив задаётся без указания размера, но элементы задаются явно (в фигурных скобках) и в процессе разработки программы размер массива может меняться. Чтобы не пересчитывать размер вручную и не менять его везде в программе, можно использовать эту функцию.
Примечание: если размер массива неизвестен на момент компиляции программы – sizeof() не сможет его посчитать и выдаст размер указателя (2 байта на AVR).
Ещё один момент: sizeof(имя_массива) даёт вес массива, а не количество элементов в нём! Если массив состоит из элементов типа byte – его вес совпадёт с размером. В остальных случаях нужно разделить вес массива на вес одного элемента, например так: sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) – делим на вес элемента, чтобы не привязываться к типам данных. Результат вычисляется на этапе компиляции и в процессе работы программы время на вычисление не тратится.
Многомерные массивы
Выше мы рассмотрели одномерные массивы, в которых элементы определяются просто порядковым номером (индексом). Можно задавать и многомерные массивы, в которых адрес элемента будет определяться несколькими индексами. Например двумерный массив, он же матрица, он же таблица, каждый элемент имеет номер строки и столбца. Задаётся такой массив следующим образом: тип имя[строки][столбцы]
Очень важно помнить, что при объявлении массива с вручную вписанными данными нужно обязательно указать размер количества ячеек в измерении на 1 меньше размерности массива (для двумерного – обязательно указать размер одного из измерений, для трёхмерного – два, и т.д.).
В рассмотренном выше двумерном массиве myMatrix элемент с адресом 0, 2 (строка 0 столбец 2) имеет значение 12. Обращение к этому элементу например с целью перезаписи будет выглядеть так:
С элементами массивов можно производить такие же действия, как с обычными переменными, т.е. всю математику, которую мы рассматривали в предыдущем уроке. Также не стоит забывать, что массивом может быть почти любой тип данных: численные переменные, структуры, классы, строки… Область видимости точно так же применяется к массивам, ведь массив – это по сути обычная переменная.
Видео
How to Use Arrays
LAST REVISION: 10/05/2022, 01:00 PM
This variation on the For Loop Iteration example shows how to use an array. An array is a variable with multiple parts. If you think of a variable as a cup that holds values, you might think of an array as an ice cube tray. It’s like a series of linked cups, all of which can hold the same maximum value.
The For Loop Iteration example shows you how to light up a series of LEDs attached to pins 2 through 7 of the Arduino board, with certain limitations (the pins have to be numbered contiguously, and the LEDs have to be turned on in sequence).
This example shows you how you can turn on a sequence of pins whose numbers are neither contiguous nor necessarily sequential. To do this is, you can put the pin numbers in an array and then use for loops to iterate over the array.
This example makes use of 6 LEDs connected to the pins 2 — 7 on the board using 220 ohm resistors, just like in the For Loop. However, here the order of the LEDs is determined by their order in the array, not by their physical order.
This technique of putting the pins in an array is very handy. You don’t have to have the pins sequential to one another, or even in the same order. You can rearrange them in any order you want.
Hardware Required
6 220 ohm resistors
Circuit
Connect six LEDs, with 220 ohm resistors in series, to digital pins 2-7 on your board.
Schematic
Learn more
You can find more basic tutorials in the built-in examples section.
You can also explore the language reference, a detailed collection of the Arduino programming language.
How to Use Arrays with Arduino
What are arrays? Let’s start with an analogy…
Back in the old days, before medical information went digital – there were paper medical records. These were packets of information about when you were born, any conditions you have had, and maybe a picture of the tapeworm they pulled out of your belly in high school. The purpose of the record was to organize information about your medical history in a way that allowed a healthcare practitioner to easily find and review your case.
Computer programs can organize information in a similar way. These records are called data structures – they are organized ways of storing data. One immensely handy data structure is the array. Arrays rock because they are easily created and indexed.
Indexing is how you find the information in your data structure. With the medical record example, it might be that all your immunizations are listed on page 5. No matter what patient record you review, you know page 5 will provide their immunization data.
An array has multiple elements – which would be the equivalent of pages in a medical record. The first page starts at zero.
If it seems strange to start the count at zero, don’t worry, you are not alone. It is weird at first, but highly useful as you will discover. This is called zero indexed. That means if you have 5 elements in your array, the 5th element would be indexed with a 4.
Arrays can hold anything you want as long as the contents are the same data type. When you declare an array, you say what the array will hold. For example:
To initialize an array (put stuff in it), all you have to do is the following:
You can declare and initialize at the same time:
If you want, you can specify the number of elements in your array when you declare it:
If you put more elements in the declaration than you use to initialize, empty spaces are added to the end of the array and you can add things later:
In this statement, the array is big enough to hold 42 dogs, but you only put in 4 to begin with, so you have 38 more dogs you could add later.
So how do I reference that 4th dog? What if someone asked you, “Monsieur, what is the name of the fourth dog in your array?” – I get that question a ton. You would respond:
Remember that arrays are ZERO indexed. In this example:
myArray[0] equals spot
myArray[1] equals pluto
myArray[2] equals clifford
myArray[3] equals ruff
OK, that is the intro on arrays, let’s move on to the code and circuit to get our feet wet.
NOTE: arrays and for loops are like sisters who always hang out – to best comprehend this section, make sure you understand for loops from the previous lesson.
You Will Need
The Arduino Code
Step-by-Step Instructions
If you did the previous tutorial this circuit is exactly the same.
- Connect one side of a resistor into pin 2, connect the other side into a row on the breadboard.
- Connect the long leg of the LED to the row in the breadboard where you attached the resistor.
- Connect the short leg of the LED to one of the power strip columns on your breadboard.
- Now connect a resistor to pin 3, and put the other leg in a row on the breadboard (a different one than your first LED).
- Connect an LED in the same manner – make sure the short leg goes in the SAME power strip column as the previous LED.
- Add LEDs and resistors in this fashion through pin 7.
- Using a jumper wire, connect the common power strip to a GND pin on the Arduino.
- Connect the Arduino to your computer.
- Open up the Arduino IDE.
- Open the sketch for this section.
- Click the Verify button (top left). The button will turn orange and then blue once finished.
- Click the Upload button. The button will turn orange and then blue when finished.
- Watch in awe as your LEDs turn on and off in a mixed sequence.
Discuss the Sketch
This first piece of executable code is the declaration and initialization of variables:
You should be very familiar with how to declare and initialize integer variables by now, but let’s take a look at the array that is being made:
This is an array that will hold integers as the preceding int tells us. Keep in mind that the elements in this array represent pins where LEDs are attached. We have left the square brackets following the name of the array empty – this means the compiler (the program integrated with the Arduino IDE that turns our human readable code into machine readable code), will count the elements in the array and set its size – in this case it as an array of 6 elements (count them, I dare you!). The name of the array can be whatever you like; descriptive names are always good.
The next block of code is the setup() function. Here we assign pin modes using a combination of our array and a for loop:
Ok, what’s going on here? We have a for loop, the condition is:
We can see that thisPin is initialized at 0 and pinCount is equal to 6 (recall that pinCount was one of the variables we declared at the top). Every time through the for loop, thisPin is incremented by adding 1.
The code executed in the curly brackets makes use of our array and uses thisPin as the index counter. The function is our old friend pinMode() which takes two arguments 1) Which pin to set the mode and 2) What mode we set:
To determine the outcome of this line of code recall that the value of thisPin was set to zero. So what does ledPins[0] refer to?
Since zero indexes the first element of the array, it appears that pin 2 will be the first pin to get its mode set to an OUTPUT. The next time through the for loop, the variable thisPin will equal 1 (since it is incremented each time through the for loop). What will ledPins[1] refer to? Pin 7, since pin 7 is the second element in the array.
All the pins will get their mode set to OUTPUTs in this manner. Once thisPin is greater than 5, the for loop will stop. So now you have gotten a taste of using a for loop and an array together. The counter variable of the for loop acts as the indexing number for the array. As the counter variable is incremented, we reference the array element by element. We will have another chance to see this union in the loop().
The first block of code in loop() is:
Imagine that – another for loop and another array! Let’s see what this one does…
We have the exact same statements in the for loop as before – we set thisPin equal to 0, the condition is thisPin //First time through
ledPins[5] this is the sixth element in the array, which is the value 3
//Next time through the for loop – remember that thisPin is decremented…
ledPins[4] the 5th element in the array is 5
//Next time through the for loop
ledPins[3] the 4th element in the array is 6
//Next time through the for loop
ledPins[2] the 3rd element in the array is 4
I think you get the picture. When thisPin gets decremented to less than 0, than the for loop stops. In this way, all the pins are turned on and off in reverse order. Once this is done we start at the top of the loop() and go at it again.
A final note about array indexing – let’s say you put 3 elements in an array…
…but then you try to get the 15th element in that array. You and I know there is no 15th element. We only put three elements in the array, if we try to index the 15th element:
The program doesn’t like this…at all. And while it may compile correctly – it will not operate correctly. If your program starts acting all funky – or not acting at all – check your index and make sure you didn’t index outside the size of the arrays.