Файл: Особенности и примеры использования массивов при разработке программ.pdf

Введение

Тема данного реферата «Массивы. Основные алгоритмы обработки массивов на примере языка программирования Pascal». Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что массивы очень широко используются при разработке различного рода приложений. Массивы являются распространенным и полезным способом сохранения многих различных частей связанных данных. Массивы полезны при создании отсортированных и неотсортированных списков данных, при сохранении таблиц данных и для выполнения многих других задач. С понятием «массив» приходится работать и при решении научно-технических и экономических задач, связанных с обработкой совокупностей большого количества значений.

Массив является удобным способом хранения нескольких связанных элементов данных в едином контейнере для большего удобства и эффективности программирования. Массив позволяет сохранять и манипулировать многими элементами данных посредством единственной переменной. Кроме уменьшения общего числа различных имен переменных, которые необходимо отслеживать, другим основным преимуществом использования массивов является то, что можно использовать циклы для легкой обработки различных элементов массивов. Объединяя массивы и циклы можно написать небольшое число операторов, которые обрабатывают большой объем данных. Выполнение тех же задач с использованием отдельных переменных может потребовать написания сотен операторов.В связи со всем изложенным выше цель данной работы – рассмотреть основные алгоритмы обработки массивов максимально близко к практическому их применению.

1. Определение и типы массивов

Массив - это множество однотипных элементов, объединённых общим именем и занимающих в компьютере определённую область памяти. Количество элементов в массиве всегда конечно. В общем случае массив - это структурированный тип данных, состоящий из фиксированного числа элементов, имеющих один и тот же тип.

Другими словами можно сказать, что массив представляет собой фиксированное количество упорядоченных однотипных компонент, снабженных индексами, т.е. является совокупностью конечного числа данных одного типа. В качестве элементов массива можно использовать любой тип данных, поэтому вполне правомерно существование массивов записей, массивов указателей, массивов строк, массивов и т.д.

Массивы могут быть:

• одномерными (одна строка – несколько столбцов);
• многомерными (несколько строк – несколько столбцов).

Для создания массива его предварительно необходимо описать либо в разделе var, либо в разделе type. Для задания массива используется зарезервированное слово array, после которого указывается тип индекса (-ов) компонент (в квадратных скобках) и после слова of - тип самих компонент:

Type

<имя массива>=array[<тип индекса(-ов)>] of <тип компонент>;

Или

Var

<имя массива>:array[<тип индекса(-ов)>] of <тип компонент>;

Введя тип массив, можно задавать переменные или типизированные константы этого типа. Размерность массива может быть любой, компоненты массива могут быть любого, в том числе и структурированного, типа; индекс может быть любого порядкового типа, кроме типа longint.

При задании значений константе-массиву компоненты указываются в круглых скобках и разделяются запятыми, причем, если массив многомерный, внешние круглые скобки соответствуют левому индексу, вложенные в них круглые скобки - следующему индексу и т.д.

Например,

Type

arr = array [1..3] of real;

matrix = array [1..3, 1..2] of integer;

Const

mas1: arr = (1, 2, 3);

mas2: matrix = ((1, 2), (3, 4), (5, 6));

Тип массив можно вводить и непосредственно при определении соответствующих переменных или типизированных констант.

Например,

Var

m1, m2 : array [1..3] of integer;

matr : array [1..3, 1..3] of real;

Доступ к компонентам массива осуществляется указанием имени массива, за которым в квадратных скобках помещается значение индекса (-ов) компоненты. В общем случае каждый индекс компоненты может быть задан выражением соответствующего типа.

Например, m1 [2], matr[i,j].

Для обработки массива и последовательного доступа к данным, как правило, используется цикл FOR.

Например,

for i:=1 to 10 do read(mas[i]);

Обработка элементов двумерного массива обычно выполняется с помощью двойного цикла. Один цикл управляет перебором номеров строк, другой - столбцов.

Например,

for i:=1 to 10 do

for j:=1 to 10 do read(mas[i, j]);

Над элементами массива можно производить те же операции, которые допустимы для данных его базового типа. Если два массива имеют одинаковые типы индексов и одинаковые типы элементов, то к ним применимы булевы операции (<>=).

2. Основные операции обработки массивов

2.1 Определение размерности массива, заполнение массива

Размерностью массива называется количество ячеек данного массива. При описании массива необходимо указывать конкретное число ячеек, но при реализации задачи не всегда необходимо заполнять все зарезервированные ячейки.

Например,

Задача 1. «Дан одномерный массив из 10 компонент...» - эта формулировка означает, что и при описании и при обработке массива всегда будут использоваться 10 ячеек.

Задача 2. «Дан массив размерность N…» - данная формулировка означает, что размерность массива будет определяться самим пользователем. Т.е. от разработчика такой программы требуется:

• определить максимальную размерность массива (как правило, вполне достаточно 100 ячеек);
• дать возможность пользователю указать количество требуемых ячеек (writeln(“Введите размерность массива”);

readln(n)- теперь n обозначает размерность).

Для того чтобы заполнить массив необходимо последовательно перебрать все ячейки (компоненты) массива и записать в них некоторые значения. Для перебора ячеек массива используется цикл for, в котором с помощью счетчика перебираются индексы ячеек. Заносимые в массив данные могут запрашиваться как с клавиатуры, так и выбираться случайным образом с помощью генератора случайных чисел Random.

Например,

Способ 1. Заполнение одномерного массива с клавиатуры

writeln(“Введите размерность массива”);

readln(n);

For i:=1 to n do

Begin

Writeln(“Введите ”,i,” элемент массива”);

Readln(mas[i]);

End;

Ход выполнения:

Способ 2. Заполнение массива случайными числами

writeln(“Введите размерность массива”);

readln(n); {определяем размерность массива}

Randomize; {включаем генератор случайных чисел}

For i:=1 to n do {начинаем перебирать массив}

Mas[i]:=random(100) {выбор любого числа из указанного диапазона и размещение его в массиве}

Ход выполнения:

Примечание: в случае, если размерность массива известна заранее, то чикл for выполняется от 1 до определенного числа.

Например, for i:=1 to 5 do – перебор 5 ячеек массива.

2.2 Вывод массива на экран

Для вывода массива необходимо последовательно перебрать все ячейки (компоненты) массива и вывести лежащие там значения на экран с помощью оператора write / writeln.

Оператор write выведет значения массива в строку

Оператор writeln выведет значения массива в столбец

Для перебора ячеек массива используется цикл for, в котором с помощью счетчика перебираются индексы ячеек.

Способ 1. Вывод одномерного массива размерностью 3 с помощью оператора writeln

Writeln(‘Массив’);

For i:=1 to 3 do

W

Массив

1 2 3

riteln(mas[i]);

Экранное представление

Способ 2. Вывод одномерного массива размерностью 3 с помощью оператора write

Writeln(‘Массив:’);

For i:=1 to 3 do

W

Массив

1 2 3

rite(mas[i],’ ‘);

Экранное представление

2.3 Поиск требуемого элемента в массиве

Общий алгоритм поиска в массиве определенного элемента можно представить следующим образом:

Рисунок 1. Блок-схема поиска требуемого элемента в массиве

Например,

Дан одномерный массив из 7 ячеек. Определить, сколько в нем чисел кратных 7.

Var

mas:array[1..7] of integer;

i:integer; {необходима для перебора массива}

kol:integer; {количество подходящих элементов}

begin

for i:=1 to 7 do

begin

write(‘Введите’ ,i, ‘ элемент’);

readln(mas[i]); {заполняем массив}

if (mas[i] mod 7 =0) and (mas[i]<>0) then kol:=kol+1

{если элемент делится на 7 и в остатке ноль и при этом сам элемент не равен нулю, то увеличиваем счетчик kol}

end;

writeln(“Количество чисел кратных 7 -”, kol) {вывод результата}

end.

Ход выполнения:

Введенный массив

2.4 Поиск максимального и минимального элементов массива

Общий алгоритм работы можно представить в следующем виде:

• определяются переменные (max и min), в которых в результате выполнения алгоритма разместятся соответственно максимальное и минимальное значения;
• начинается перебор массива с одновременной проверкой «является ли просматриваемый элемент больше максимального или меньше минимального»; в случае, если условие истинно – значение элемента массива присваивается соответствующей переменной;

Основной алгоритм выглядит следующим образом:

Max:= - 32000;

Min:= 32000;

For i:=1 to n do

begin

If mas[i]>max then max:=mas[i];

If mas[i]<min then min:=mas[i];

End;

Ход выполнения:

Введенный массив