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nginx

演習：ポインタと参照

[これまでの講義では、]ポインタ[と]参照を[別々に]説明してきましたが、[実際の]プログラム[では、それらは][混在して][使われています]。

[このレッスンでは]、[いくつかの総合的な]例を通じて、[ポインタと]参照が[連携して動作する]方法を練習します。

1. インスタンス[一]：[用]ポインタ[実装]文字列[反転]*

▶ サンプル 1: string[反転] (難易度 ⭐⭐)

CPP 
#include iostream
#include cstring

void reverseString(char* str) {
 int len = std::strlen(str);
 char* left = str;
 char* right = str + len - 1;
 
 while (left < right) {
 // left right
 char temp = *left;
 *left = *right;
 *right = temp;
 
 left++;
 right--;
 }
}

int main() {
 char str = "Hello, World!";
 std::cout << "：" << str << std::endl;
 
 reverseString(str);
 
 std::cout << "：" << str << std::endl;
 
 return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

World!：!dlroW ,olleH

2. インスタンス[二]：[動的]structarray*

▶ サンプル 2: [生徒の動的割り当て]array (難易度 ⭐⭐⭐)

CPP 
#include iostream
#include string

struct Student {
 std::string name;
 int age;
 double score;
};

int main() {
 int n;
 std::cout << "：";
 std::cin >> n;
 
 // points Student
 Student* students = new Student[n];
 
 // ...
 for (int i = 0; i < n; i++) {
 std::cout << "..." << i + 1 << "：";
 std::cin.ignore();
 std::getline(std::cin, students[i].name);
 
 std::cout << "：";
 std::cin >> students[i].age;
 
 std::cout << "：";
 std::cin >> students[i].score;
 }
 
 // output
 std::cout << "\n========== ==========\n";
 for (int i = 0; i < n; i++) {
 std::cout << i + 1 << ". " << students[i].name 
 << "，：" << students[i].age 
 << "，：" << students[i].score << std::endl;
 }
 
 // ...
 delete students;
 
 return 0;
}
▶ 試してみよう

3. 例[三]：[リンクリストの基礎]（[選択科目]）*

(1) 3.1 [連結リスト]とは何か？

[連結リスト][は動的なデータ構造の一種]であり、[各要素]（[ノード]）には[データと、次のノードを指す]ポインタが格納されている。

[生活シーン] 番組[での対応]
[宝探しゲーム]（[各紙片は次の紙片の位置を指し示している]） [連結リスト]

▶ サンプル 3: [簡単な連結リスト] (難易度 ⭐⭐⭐)

CPP 
#include iostream

struct Node {
 int data;
 Node* next;
};

int main() {
 // ...
 Node* head = new Node{1, nullptr};
 Node* second = new Node{2, nullptr};
 Node* third = new Node{3, nullptr};
 
 // ...
 head->next = second;
 second->next = third;
 
 // ...
 Node* current = head;
 while (current != nullptr) {
 std::cout << current->data << " ";
 current = current->next;
 }
 std::cout << std::endl;
 
 // ...
 delete head;
 delete second;
 delete third;
 
 return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

TEXT 
1 2 3

💡 [ヒント]： [リンクリストはデータ構造の重要な要素です]、[ここでは簡単に紹介するだけです]。[今後、さらに多くのデータ構造について学びます]。

4. 練習：[アドレス帳]（動的メモリ版）*

▶ サンプル 4: [動的アドレス帳] (難易度 ⭐⭐⭐)

CPP 
#include iostream
#include string
#include cstring

struct Contact {
 char name[50];
 char phone[20];
 Contact* next; // ...
};

Contact* head = nullptr; // ...

void addContact(const std::string& name, const std::string& phone) {
 Contact* newContact = new Contact;
 std::strcpy(newContact->name, name.c_str());
 std::strcpy(newContact->phone, phone.c_str());
 newContact->next = head; // ...
 head = newContact; // ...
}

void printContacts() {
 if (head == nullptr) {
 std::cout << "！" << std::endl;
 return;
 }
 
 std::cout << "\n========== ==========\n";
 Contact* current = head;
 int index = 1;
 while (current != nullptr) {
 std::cout << index << ". " << current->name 
 << " - " << current->phone << std::endl;
 current = current->next;
 index++;
 }
}

int main() {
 addContact("MOTO", "13800138000");
 addContact("Alice", "13900139000");
 addContact("Bob", "13700137000");
 
 printContacts();
 
 // （）
 // ...
 
 return 0;
}
▶ 試してみよう

❓ よくある質問

Q：[いつ]ポインタを使い、[いつ]参照を使うのか？ A：> - [引数が][変更される可能性がある]場合、[かつ]" [変更されない]"（[検索に失敗した場合など]）→ ポインタ（nullptr） > - [引数が][変更される可能性がある]が、[必ず]値がある場合 → 参照 > - [引数が][変更される必要がない]場合 → const参照（[推奨]） > - [動的に]メモリを割り当てる必要がある場合 → ポインタ（new） Q：[なぜ連結リストは]配列[より優れている]のか？ A：> - 配列：[サイズが固定]、[要素の挿入]/[削除には後続のすべての要素を移動させる必要がある]（[遅い]） > - [連結リスト]：[サイズが動的]、[要素の挿入]/[削除にはポインタを変更するだけでよい]（[速い]）

[しかし、リンクドリストには欠点もある]：[ランダムアクセスができない]（[i番目の要素]を探すには、[先頭から順に走査しなければならない]）。

Q：[どうすれば]メモリリークを回避できますか？ A：> 1. new [と] delete [がペアで出現するように] [確認する] > 2. [解放後すぐに] nullptr に設定する > 3. [スマートポインタ]（std::unique_ptr、std::shared_ptr、[後ほど学習します]）を使用する

Q：practice pointersについて最も重要なことは何ですか？ A：まず核心概念を理解し、その後実践的な例で練習することが重要です。

📖 まとめ

📝 練習問題

  1. 初心者（難易度 ⭐）： [関数] void swap(int* a, int* b) を [作成]し、[ポインタ] を使って [2つの] 変数の [値を] 入れ替える。

  2. 中級（難易度 ⭐⭐）： [プログラム]を作成し、[動的メモリ][を使用して] int配列を[割り当て]、[ユーザーに]配列の[サイズと内容]を入力させ、[その後、配列を逆順にして]出力する。

  3. 上級（難易度 ⭐⭐⭐）： [拡張]「[動的アドレス帳]」プログラム：

5. 🚀 次は

[おめでとう]！フェーズ4（ポインタ[と]参照）の[すべてのレッスンを修了しました]。 [次に] フェーズ5（オブジェクト指向[プログラミング]）に進みます――C++の[最も重要な特徴]を[学び]、class、object、継承、多態性を[理解]しましょう！

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