Arrays in C++ Notes | One Dimensional & Two Dimensional Arrays with Programs | Basic Computer Engineering | RGPV BTech First Year

Arrays in C++

Array C++ Programming का एक अत्यंत महत्वपूर्ण Data Structure है। Array का उपयोग एक ही प्रकार (Same Data Type) के अनेक Values को एक ही Variable Name के अंतर्गत Store करने के लिए किया जाता है। यदि Program में कई समान प्रकार के Data को Store करना हो, तो प्रत्येक Value के लिए अलग-अलग Variable बनाने के बजाय Array का उपयोग करना अधिक उपयुक्त होता है।

उदाहरण के लिए यदि किसी College के 100 विद्यार्थियों के Marks Store करने हों, तो 100 अलग-अलग Variables बनाने के स्थान पर केवल एक Array बनाया जा सकता है। इससे Program छोटा, व्यवस्थित तथा अधिक Efficient बन जाता है।

RGPV B.Tech First Year के Basic Computer Engineering Subject में Arrays एक अत्यंत महत्वपूर्ण Topic है। University Examination, Practical तथा Viva में One Dimensional Array, Two Dimensional Array एवं Matrix आधारित Programs नियमित रूप से पूछे जाते हैं।

Student Marks

↓

marks[0]
marks[1]
marks[2]
...
marks[99]

↓

Single Array Variable

Introduction to Arrays

Programming में कई बार समान प्रकार के बहुत अधिक Data को Store करना पड़ता है। यदि प्रत्येक Value के लिए अलग-अलग Variable बनाया जाए तो Program बड़ा, जटिल तथा Manage करना कठिन हो जाता है। इस समस्या का समाधान Array प्रदान करता है।

Array Memory के लगातार (Contiguous) Locations में समान प्रकार के Data को Store करता है। प्रत्येक Element का अपना एक Index Number होता है जिसकी सहायता से उसे आसानी से Access किया जा सकता है।

What is an Array?

Array समान Data Type के अनेक Elements का Collection होता है जिन्हें Memory में Contiguous Locations पर Store किया जाता है। प्रत्येक Element को उसके Index Number द्वारा Access किया जाता है।

int marks[5];

ऊपर दिए गए उदाहरण में marks नाम का एक Integer Array बनाया गया है जिसमें अधिकतम 5 Integer Values Store की जा सकती हैं।

Need of Arrays

Programming में Arrays की आवश्यकता निम्न कारणों से होती है।

एक ही प्रकार के अनेक Data को Store करने के लिए।
Program में Variables की संख्या कम करने के लिए।
Data Processing को आसान बनाने के लिए।
Searching एवं Sorting Algorithms को लागू करने के लिए।
Matrix तथा Tables को Store करने के लिए।
Programs को अधिक Organized एवं Readable बनाने के लिए।
Memory Management को बेहतर बनाने के लिए।

Advantages of Arrays

Advantage	Description
Easy Data Storage	अनेक Values को एक ही Variable में Store किया जा सकता है।
Fast Access	Index Number द्वारा किसी भी Element को तुरंत Access किया जा सकता है।
Easy Processing	Loop के माध्यम से सभी Elements पर आसानी से Operation किया जा सकता है।
Less Code	Program छोटा एवं सरल बनता है।
Better Memory Organization	Data Contiguous Memory Locations में Store होता है।

Limitations of Arrays

Array का Size पहले से निर्धारित करना पड़ता है।
केवल एक ही Data Type के Elements Store किए जा सकते हैं।
Array का Size Runtime पर आसानी से नहीं बदला जा सकता।
Insertion एवं Deletion Operations अपेक्षाकृत कठिन होते हैं।
Memory Allocation Fixed होती है।

Characteristics of Arrays

Characteristic	Explanation
Homogeneous Data	सभी Elements समान Data Type के होते हैं।
Fixed Size	Declaration के समय Size निश्चित किया जाता है।
Index Based	Elements Index Number द्वारा Access किए जाते हैं।
Contiguous Memory	Memory में लगातार Locations पर Store होते हैं।
Random Access	किसी भी Element को सीधे Access किया जा सकता है।

Declaration of Array

Array Declare करने के लिए सबसे पहले उसका Data Type, उसके बाद Array Name तथा Square Brackets [] में उसका Size लिखा जाता है।

Syntax

data_type array_name[size];

Example

int marks[10]; float salary[20]; char name[30];

ऊपर दिए गए उदाहरणों में तीन अलग-अलग Data Types के Arrays Declare किए गए हैं।

Initialization of Array

Array Initialization का अर्थ है Array Declare करते समय उसमें प्रारम्भिक (Initial) Values Store करना। यदि Values पहले से ज्ञात हों तो Declaration के समय ही Array Initialize किया जा सकता है।

Syntax

data_type array_name[size] = {value1, value2, value3, ...};

Example

int marks[5] = {80, 75, 90, 68, 88};

उपरोक्त उदाहरण में Array के पाँचों Elements को Declaration के समय ही Initialize किया गया है।

Memory Representation of Array

Array के सभी Elements Memory में लगातार (Contiguous) Locations पर Store होते हैं। प्रत्येक Element का अपना एक निश्चित Index होता है जिसकी सहायता से उसे Access किया जाता है।

Index	Element	Memory Location (Concept)
0	marks[0]	1000
1	marks[1]	1004
2	marks[2]	1008
3	marks[3]	1012
4	marks[4]	1016

यह केवल Memory Representation को समझाने के लिए Conceptual Addresses हैं। वास्तविक Memory Address System के अनुसार अलग-अलग हो सकते हैं।

One Dimensional Array (1D Array)

One Dimensional Array (1D Array) सबसे सामान्य प्रकार का Array है जिसमें Data केवल एक Row अथवा एक List के रूप में Store किया जाता है। प्रत्येक Element को केवल एक Index Number द्वारा Access किया जाता है।

int marks[5];

यहाँ Array में पाँच Integer Values Store की जा सकती हैं जिनके Index क्रमशः 0 से 4 तक होंगे।

Accessing Array Elements

Array के प्रत्येक Element को उसके Index Number द्वारा Access किया जाता है। C++ में Array का पहला Element हमेशा Index 0 से प्रारम्भ होता है।

int marks[5] = {80,75,90,68,88}; cout << marks[0]; cout << marks[3];

उपरोक्त Program में पहला तथा चौथा Element Output में प्रदर्शित किया जाएगा।

Input in One Dimensional Array

Loop की सहायता से Array के सभी Elements User से आसानी से Input किए जा सकते हैं।

int marks[5]; for(int i=0; i<5; i++) { cin >> marks[i]; }

Loop प्रत्येक Index पर जाकर User द्वारा Enter की गई Value को संबंधित Element में Store करता है।

Output in One Dimensional Array

Array के सभी Elements को Display करने के लिए भी सामान्यतः for Loop का उपयोग किया जाता है।

for(int i=0; i<5; i++) { cout << marks[i] << " "; }

यह Loop Array के सभी Elements को क्रमवार Output में प्रदर्शित करता है।

Program to Input and Display Array Elements

#include<iostream> using namespace std; int main() { int marks[5]; for(int i=0; i<5; i++) { cin >> marks[i]; } for(int i=0; i<5; i++) { cout << marks[i] << " "; } return 0; }

Sample Input

10 20 30 40 50

Output

10 20 30 40 50

Traversing an Array

Array Traversing का अर्थ है Array के प्रत्येक Element को क्रमवार (Sequentially) Access करना। सामान्यतः Traversing के लिए for Loop अथवा while Loop का उपयोग किया जाता है।

int marks[5]={10,20,30,40,50}; for(int i=0;i<5;i++) { cout << marks[i] << " "; }

Output

10 20 30 40 50

Searching in One Dimensional Array

Searching का अर्थ Array में किसी विशेष Element को ढूँढना होता है। One Dimensional Array में सबसे सामान्य Searching Technique Linear Search है, जिसमें सभी Elements को एक-एक करके Check किया जाता है।

#include<iostream> using namespace std; int main() { int a[5]={12,18,25,40,50}; int key=25; for(int i=0;i<5;i++) { if(a[i]==key) { cout<<"Element Found at Index : "<<i; break; } } return 0; }

Output

Element Found at Index : 2

Program to Find Largest Element

निम्न Program Array में उपस्थित सबसे बड़े (Largest) Element को खोजता है।

#include<iostream> using namespace std; int main() { int a[5]={20,85,12,96,45}; int largest=a[0]; for(int i=1;i<5;i++) { if(a[i]>largest) largest=a[i]; } cout<<"Largest = "<<largest; return 0; }

Output

Largest = 96

Program to Find Smallest Element

इसी प्रकार Array में सबसे छोटी Value को भी Loop की सहायता से आसानी से खोजा जा सकता है।

int a[5]={20,85,12,96,45}; int smallest=a[0]; for(int i=1;i<5;i++) { if(a[i]<smallest) smallest=a[i]; } cout<<smallest;

Output

Program to Calculate Sum of Array Elements

#include<iostream> using namespace std; int main() { int a[5]={10,20,30,40,50}; int sum=0; for(int i=0;i<5;i++) { sum=sum+a[i]; } cout<<"Sum = "<<sum; return 0; }

Output

Sum = 150

Program to Calculate Average

int a[5]={10,20,30,40,50}; int sum=0; for(int i=0;i<5;i++) { sum+=a[i]; } float average=(float)sum/5; cout<<average;

Output

Two Dimensional Array (2D Array)

Two Dimensional Array वह Array है जिसमें Data Rows तथा Columns के रूप में Store किया जाता है। इसे सामान्यतः Matrix भी कहा जाता है। प्रत्येक Element को Access करने के लिए दो Index Numbers की आवश्यकता होती है।

Syntax

data_type array_name[row][column];

Example

int marks[3][4];

ऊपर दिए गए उदाहरण में 3 Rows तथा 4 Columns वाला Two Dimensional Integer Array बनाया गया है।

Memory Representation of Two Dimensional Array

Index	Value
a[0][0]	10
a[0][1]	20
a[1][0]	30
a[1][1]	40

Two Dimensional Array में प्रत्येक Element को Row Index तथा Column Index द्वारा Access किया जाता है।

Input and Output in Two Dimensional Array

Two Dimensional Array में Data को Store एवं Display करने के लिए सामान्यतः Nested for Loop का उपयोग किया जाता है। बाहरी Loop Rows को तथा भीतरी Loop Columns को नियंत्रित करता है।

int a[2][2]; for(int i=0;i<2;i++) { for(int j=0;j<2;j++) { cin>>a[i][j]; } } for(int i=0;i<2;i++) { for(int j=0;j<2;j++) { cout<<a[i][j]<<" "; } cout<<endl; }

Program for Matrix Addition

Matrix Addition में समान Size की दो Matrices के संबंधित Elements को जोड़कर नई Matrix प्राप्त की जाती है।

#include<iostream> using namespace std; int main() { int A[2][2]={{1,2},{3,4}}; int B[2][2]={{5,6},{7,8}}; int C[2][2]; for(int i=0;i<2;i++) { for(int j=0;j<2;j++) { C[i][j]=A[i][j]+B[i][j]; } } for(int i=0;i<2;i++) { for(int j=0;j<2;j++) { cout<<C[i][j]<<" "; } cout<<endl; } return 0; }

Output

6 8 10 12

Introduction to Matrix Multiplication

Matrix Multiplication में पहली Matrix के Rows तथा दूसरी Matrix के Columns का गुणा (Multiplication) करके Result Matrix बनाई जाती है। Engineering Mathematics तथा Computer Graphics में इसका व्यापक उपयोग होता है।

Matrix Multiplication Condition

पहली Matrix के Columns = दूसरी Matrix की Rows होने चाहिए।
Result Matrix का Size = पहली Matrix की Rows × दूसरी Matrix के Columns।

Difference between One Dimensional Array and Two Dimensional Array

One Dimensional Array	Two Dimensional Array
केवल एक Index का उपयोग होता है।	दो Index (Row एवं Column) का उपयोग होता है।
Data List के रूप में Store होता है।	Data Matrix के रूप में Store होता है।
Syntax: a[5]	Syntax: a[3][4]
Linear Data Store करता है।	Tabular Data Store करता है।
Searching एवं Sorting में उपयोग।	Matrix एवं Image Processing में उपयोग।

Applications of Arrays

Student Marks Management System
Employee Salary Records
Banking Software
Inventory Management
Scientific Calculations
Image Processing
Matrix Operations
Game Development
Operating System
Compiler Design
Artificial Intelligence Applications
Machine Learning Data Storage

Real Life Applications of Arrays

वास्तविक जीवन (Real Life) में Arrays का उपयोग लगभग प्रत्येक Software Application में किया जाता है। किसी विद्यालय के विद्यार्थियों के Marks Store करना, किसी कंपनी के Employees का Data रखना, Mobile Contact List तैयार करना, Online Shopping Website में Products की List बनाना तथा Banking Transactions को व्यवस्थित करना Arrays के सामान्य उदाहरण हैं।

इसी प्रकार Computer Graphics, Artificial Intelligence, Machine Learning, Robotics, Medical Imaging तथा Scientific Simulation जैसे आधुनिक क्षेत्रों में भी Arrays अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

Advantages of Using Arrays

Program को Organized बनाते हैं।
Memory का बेहतर उपयोग करते हैं।
Loop के साथ Processing आसान होती है।
Searching एवं Sorting Algorithms को सरल बनाते हैं।
Large Amount of Data को Efficient तरीके से Manage करते हैं।
Execution Speed बेहतर होती है।

Important Viva Questions

Array क्या है?
Array का पहला Index कितना होता है?
One Dimensional Array क्या होता है?
Two Dimensional Array क्या होता है?
Array और Variable में क्या अंतर है?
Array की क्या Limitations हैं?
Matrix Addition कैसे करते हैं?
Nested Loop का उपयोग क्यों किया जाता है?
Contiguous Memory क्या होती है?
Linear Search क्या है?

University Examination Questions

Array क्या है? उदाहरण सहित समझाइए।
One Dimensional एवं Two Dimensional Array में अंतर लिखिए।
Array Declaration एवं Initialization को उदाहरण सहित समझाइए।
Matrix Addition का Program लिखिए।
Largest एवं Smallest Element खोजने का Program लिखिए।
Array Traversing क्या है?
Linear Search Program लिखिए।
Memory Representation of Array समझाइए।

Summary

Array C++ Programming की सबसे महत्वपूर्ण Data Structures में से एक है। यह समान Data Type के अनेक Elements को एक ही Variable Name के अंतर्गत Store करने की सुविधा प्रदान करता है। Arrays के माध्यम से Programs अधिक Efficient, Organized तथा Readable बनते हैं। One Dimensional Array का उपयोग Linear Data के लिए तथा Two Dimensional Array का उपयोग Matrix एवं Tabular Data के लिए किया जाता है। RGPV University की परीक्षाओं में Arrays से संबंधित Theory Questions, Programs, Matrix Operations तथा Viva Questions नियमित रूप से पूछे जाते हैं, इसलिए इस Topic की अच्छी समझ प्रत्येक Engineering Student के लिए आवश्यक है।

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