Как показала практика, у начинающих кодеров возникает множество вопросов при решении задач по теме «Массивы». В данной статье затронуты вопросы, относящиеся только к массивам в классическом понимании. Работа с контейнерами STL — это отдельная тема.
Как правило, задачи сводятся к следующему: заполнить массив, произвести некие операции с элементами массива, распечатать результат. Уже в постановке задачи угадываются логические блоки её решения. Далее я постараюсь показать типовые «кирпичики», из которых можно сложить решение задачи — т. е. программу.
- Организация массива
- Использование автоматических массивов
- Использование массивов с динамическим выделением памяти
- Заполнение массива случайными числами
- Заполнение массива числами, введёнными пользователем
- Поиск максимального/максимального значения в массиве
- Поиск определённого значения в массиве
- Сумма/произведение отрицательных элементов массива
- Сумма элементов массива с чётными/нечётными индексами
Организация массива
Память под массив может выделяться автоматически или динамически.
Задачи с массивами | Pascal | Сумма и поиск элементов
Автоматическое выделение памяти используют, когда размер массива известен на этапе компиляции (т. е. при написании кода).
Динамическое выделение памяти используют, когда размер массива неизвестен на этапе компиляции (допустим, запрашивается у пользователя).
Оба типа массивов могут быть как глобальными (определёнными вне функций), так и локальными (определёнными внутри функции или блока). Здесь для автоматических массивов существует одна тонкость. Память для локального автоматического массива выделяется в стеке. Поэтому размер такого массива должен быть небольшим.
В противном случае можно получить переполнение стека и, как следствие, аварийное завершение программы. Переполнение стека также можно получить и при небольших размерах локального автоматического массива, при многократных рекурсивных вызовах функции. Поэтому, когда вы определяете в функции автоматический массив, вы должны точно знать, что делаете.
Глобальные автоматические массивы в плане переполнения стека безопасны. Но они будут видны во всём коде, лексикографически расположенному после объявления массивов, что может спровоцировать их использование напрямую, минуя их передачу в функции через параметры. Это приведёт к возникновению побочных эффектов работы функций, что затрудняет отладку и делает программы менее надёжными. Такого использования глобальных массивов следует избегать.
Для массивов, использующих динамическое выделение памяти, память распределяется из «кучи» (heap). Куча — это память, выделяемая программе операционной системой, для использования этой программой. Размер кучи, как правило, значительно больше размера стека, а для ОС, поддерживающих парадигму виртуальной памяти, размер кучи теоретически может ограничиваться только разрядностью приложения.
Паскаль с нуля [ч7]. Одномерные массивы.
Использование автоматических массивов
Автоматические массивы используют, когда размер массива известен на этапе компиляции.
Размер массива в коде настоятельно рекомендуется указывать с помощью именованной константы. Это полезно по нескольким соображениям:
- имя константы должно указывать на область её применения — самодокументирование кода;
- при необходимости изменить в коде размер массива потребуется внести правку только в одном месте;
- размер массива, как правило, используется в циклах прохода по массиву, проверки границы и пр., поэтому использование символического имени избавит от необходимости тщательной проверки и правки всего кода при изменении размера массива.
Тип константного выражения для определения размера (количество элементов) автоматического массива должен быть целочисленный: char , int , unsigned int , long , etc.
Память, отведённая под автоматические массивы, освобождается при выходе из области видимости переменной-массива. Для локальных массивов это функция или блок. Глобальные массивы уничтожаются при выходе из программы.
Пример определения глобального автоматического массива длиной 10 элементов типа int :
Пример определения локального автоматического массива длиной 10 элементов типа int :
Использование массивов с динамическим выделением памяти
Массивы с динамическим выделением памяти используют, когда размер массива не известен на этапе компиляции. Реальный размер массива может вычисляться в программе или вводиться пользователем — неважно.
Память для массива выделяется оператором new в форме new тип[количество_элементов] .
Тип выражения, определяющего размер (количество элементов) массива должен быть целочисленным. Также это выражение может быть и константным.
Когда работа с массивом закончена, память, выделенную под массив необходимо освободить. Это делается с помощью оператора delete в форме delete [] имя_переменной . После того, как память освобождена, работать с массивом нельзя.
Пример использования массива с динамическим выделением памяти:
Заполнение массива значениями
При решении учебных задач, обычно предлагается заполнить массив значениями либо введёнными с клавиатуры, либо случайными значениями из определённого диапазона. Начнём со второго случая, как более простого (Парадокс? Нет, правда жизни).
Заполнение массива случайными числами
Для начала необходим генератор случайных чисел. Ниже приведён код одной из простейших реализаций:
using namespace std; // функция генерации случайного числа из диапазона от range_min до range_max включительно int rrand(int range_min, int range_max)
Однако без дополнительных телодвижений стандартная функция rand() будет при каждом запуске программы генерировать одинаковую последовательность случайных чисел (кстати, это очень удобно при отладке!). Для того, что бы при каждом запуске программы получать уникальную последовательность случайных чисел, функцию rand() надо «разогнать» начальным случайным значением. Это делается с помощью функций srand() и time() .
Заполнение массива значениями, естественно, делаем в цикле. Помним, что элементы массива в C/C++ нумеруются с 0. Следовательно последний элемент массива имеет индекс на единицу меньший, чем размер массива.
В примере показано заполнение глобального автоматического массива из 10 элементов типа int случайными значения из диапазона от −100 до 100 включительно:
#include using namespace std; // функция генерации случайного числа из диапазона от range_min до range_max включительно int rrand(int range_min, int range_max) < return rand() % (range_max — range_min + 1) + range_min; >const unsigned int ARRSIZE = 10; const int ABSLIMIT = 100; int ary[ARRSIZE]; int main(void) < srand(static_cast(time(NULL))); // инициализация массива случайными значениями из диапазона -ABSLIMIT..ABSLIMIT for (unsigned int i = 0; i < ARRSIZE; i++) < ary[i] = rrand(-ABSLIMIT, ABSLIMIT); >return 0; >
Обратите внимание на включение заголовочных файлов!
Заполнение массива числами, введёнными пользователем
Как ни странно, это более сложный случай. Дело в том, что во-первых, наличие человека всегда может приводить к некорректному вводу данных (ошибкам), во-вторых, для человека необходимо обеспечить какой-никакой интерфейс, а в-третьих, система потокового ввода-вывода STL имеет свои неприятные особенности.
Итак, пользуясь предыдущим примером, попробуем написать фрагмент, отвечающий за ввод значений массива с клавиатуры. Добавим в начало кода заголовочный файл #include , а вместо инициализации массива случайными значениями напишем что-то типа:
> ary[i]; >
Оно как бы работает, но если вы попытаетесь в качестве числа (конечно случайно!) ввести 1111111111111111111111111111111111 или 11q, то, в зависимости от компилятора, сможете наблюдать некоторые интересные эффекты работы вашей программы.
Поэтому приходится писать более сложный код:
> ary[i]; if (cin.fail()) < cout cin.clear(); cin.ignore(); > while (fail); >
Подробный разбор данного фрагмента выходит за рамки данной статьи. Но интересующиеся могут его разобрать, вооружившись, например, известной книгой Г. Шилдта.
Вывод на консоль значений из массива
Вывод значений массива на консоль реализуется элементарно. В свете уже вышесказанного даже нечего добавить:
(time(NULL))); // инициализация массива случайными значениями из диапазона -ABSLIMIT..ABSLIMIT for (unsigned int i = 0; i < ARRSIZE; i++) < ary[i] = rrand(-ABSLIMIT, ABSLIMIT); >// вывод в cout значений элементов массива for (unsigned int i = 0; i < ARRSIZE; i++) < cout // поиск максимального значения в массиве и его индекса // при наличии нескольких минимальных значений находится первое int min_val = ary[0]; unsigned int min_idx = 0; for (unsigned int i = 1; i < ARRSIZE; i++) < if (min_val >ary[i]) < min_val = ary[i]; min_idx = i; >> cout
Pascal и одномерные массивы
Огромную роль в создании программных приложений играют массивы. Они бывают нескольких типов, каждый из которых имеет свои ключевые особенности. Далее будут изучены нюансы одномерного массива. Информация пригодится как новичкам, так и опытным программистам.
Определение
Массив a – это структура данных, которая хранит в себе набор значений (элементы массива), идентифицируемая по индексу или его наборам, принимающих целые (или приводимые к целым) значения некоторого заданного непрерывного диапазона. Это – своеобразная реализация абстрактного типа данных – вектора. В некоторых языках программирования массивы носят названия:
Массив – это упорядоченный набор (множество) данных. Хранит значения при помощи одного или нескольких индексов. Самый простой вариант рассматриваемого элемента обладает постоянной длиной. Включает в себя единицы информации одного и того же типа. В виде индексов тут выступают целые числа.
Разновидности
Различают несколько видов рассматриваемого объекта в зависимости от того, какое количество элементов в массиве будет содержаться в конечном итоге:
- Одномерный. У него всего один индекс.
- Двумерный. Содержит два индекса.
- Трехмерный и так далее.
На практике чаще всего дан одномерный массив или двумерный. Вариации с тремя и более индексами встречаются крайне редко.
В некоторых языках разработки есть динамические массивы. В них размер меняется непосредственно при выполнении программного кода. Остальные носят название фиксированных или статистических.
Одномерный массив в Паскале: особенности
Чаще всего в программе, написанной на Pascal, используют одномерные массивы. Они представлены конечным количеством однотипных элементов, объединенных общим именем. Каждый элемент имеет собственный порядковый номер. Обращение к ним осуществляется по имени массива и индексу (имеющемуся порядковому номеру).
Одномерный соответствующий элемент носит название вектора. Диапазон индексов в Паскале определяется в качестве произвольных значений любого типа данных, приводимого к целому.
В рассматриваемом языке программирования предстоит работать с линейным множеством данных. Он будет рассмотрен более подробно далее. А еще предстоит раскрыть способы заполнения одномерных множеств информации в Pascal.
Числовой одномерный вид
Одномерные массивы носят название линейных. Связано это с тем, что все его элементы располагаются друг за другом. Они с легкостью представляются в виде таблицы с двумя строчками:
- перечисление индексов;
- имеющиеся значения элементов.
Имя задается точно так же, как и в случае с переменными в приложении. Границы index задают непосредственно при описании множества данных. Делается это в квадратных скобках.
Рекомендуется задавать начальный индекс в виде единицы. Конечный определяется условием конкретной поставленной задачи. Численно выражен размеру множества данных – количеству содержащихся компонентов.
Числовой массив содержит целые и действительные числа. Тип элементов указывается непосредственно в описании. Пример – таблица выше. Множество данных может состоять из шести, трех, сотни или иного количества элементов.
Как заполнять
Вносить информацию в одномерный массив, который дан в задаче, можно несколькими способами:
- вручную;
- случайными элементами;
- ввод данных по формуле/правилу;
- из текстового файла.
Далее каждый вариант будет рассмотрен отдельно. Не важно, из шести или более элементов состоит множество. Главное, что внести в него данные не составит никакого труда.
В процессе изучения примеров даю небольшой линейный массив, который состоит не из шести, а из пяти элементов. Его описание рекомендуется провести в разделе переменных:
var a: array [1…5] of integer;
Вручную
Этот вариант хорош, когда требуется обработка небольшого линейного массива. Его элементы можно задать вручную с клавиатуры. Ввод информации организовывается с использованием любого цикла:
For i: = 1 to 5 do
Здесь – пример использования цикла с параметром. Достаточно быстрый и простой вариант. Вторая строка – это реализация непосредственного ввода с клавиатуры.
Случайное число
Иногда множества информации оказываются объемными. Тут на помощь приходит не ручной ввод, а автоматический. Первый вариант – использование случайных значений:
For i: = 1 to n do
Это – один из самых простых примеров. Интервал значений можно задать согласно условиям поставленной задачи.
По правилу
Вариант, который иногда встречается на практике. В некоторых задачах встречаются принципы и правила генерации элементов одномерного массива, который дан изначально. Вычисления компонентов проводятся по формулам.
Выше – пример, который поможет заполнить множество данных квадратами натуральных чисел.
Текст
Также можно получить данные при помощи чтения их из файлов. В Pascal соответствующий процесс требует определенной сноровки и значительного багажа знаний. Используется крайне редко.
Можно найти туториалы и видео-уроки по чтению информации для массивов одномерного типа из текстовых документов. Вот – пример и основные принципы работы с соответствующими компонентами.
Вывод и шаблон для типовых задач
В Pascal ABC отобразить элементы одномерного множества можно при помощи цикла:
А вот шаблон, который поможет решать типовые задачи на определение, заполнение и вывод одномерных множеств информации:
var i,n:integer; a: array[1..100] of integer; begin write(‘Укажите количество элементов’); readln(n); for i:=1 to n do begin a[i]:=random(100)-random(100); print (a[i]); end; end.
А вот – видео-урок, который лучше объяснит рассмотренную тему новичкам.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
Источник: otus.ru
Массивы в Паскале
Для описания совокупности однотипных данных в программировании используется массив, который являются одним из основных инструментов программирования. Массивы используются в комбинации с циклами. Основы обработки массивов данных в Паскале изучаются в курсе информатики 9 класса.
Массивы в Паскале
Кроме простых типов данных в языке программирования Паскаль есть несколько сложных, одним из которых является регулярный тип. Структура, описываемая таким типом, называется массивом.
Массивы в Паскале представляют именованную собой совокупность элементов одного типа, ранжированных по возрастанию их индексов.
Объявление массива выполняется с помощью ключевого слова ARRAY с указанием размерности массива и типа его элементов.
Например, массив в разделе описания переменных можно задать так:
Var Mass: array[1..10] of integer;
Доступ к элементу в массиве осуществляется через указание индекса. Например, число 10 в массиве Mass имеет порядковый номер 6. Обращаться к конкретной ячейке следует по имени массива, указывая в квадратных скобках номер индекса, например, Mass [6].
Массивы могут быть как одномерными, так и многомерными. Двумерный массив выглядит в виде таблицы, трехмерный массив с виду похож на кубик Рубика.
Заполнение массива данными
Заполнить пустой массив данными можно следующими способами:
- В тексте программы присвоить ячейкам числа.
- Организовать ввод с клавиатуры.
- Воспользоваться процедурой генерации случайных чисел.
Для отладки программного модуля на разных диапазонах значений, необходимо вводить новые числа в ячейки массива при каждом выполнении программы. Для этого лучше воспользоваться вводом с клавиатуры или генерацией случайных чисел. Однако, клавиатурный ввод неудобен в том случае, когда массив имеет большое количество ячеек. Поэтому удобнее всего воспользоваться генерацией.
Заполнение массива Mass (10) случайными числами можно программное реализовать так:
program Massiv ;
var i: integer; Mass: array[1..10] of integer;
begin
for i:=1 to 10 do Mass [i]:=random(100);
Чтобы увидеть на экране сгенерированный массив, можно дополнительно в основную часть программы добавить процедуру вывода элементов массива на экран:
for i:=1 to 10 do write (Mass [i],` `);
Как видно из примера, для организации перебора индексов массива, используется циклическая конструкция оператора повтора с заданным числом повторений FOR .. TO.. DO.
Действия с массивами
Работа с массивами данных основывается на решении таких типовых задач, как:
- Определение суммы или произведения элементов массива.
- Поиск элемента в соответствии с определенным критерием.
- Сортировка массива.
Рассмотрим примеры программ обработки массивов
Определение суммы элементов массива
Расчет суммы элементов массива выполняется за счёт последовательного добавления слагаемых. Для этого следует задать некоторую переменную, в которой будет сохраняться результат сложения. Для каждого элемента массива его значение складывается с текущим значением переменной-аккумулятора и снова сохраняется в этой переменной. Аналогично вычисляется и произведение.
Перед фрагментом программы, вычисляющим сумму или произведение, следует инициализировать переменную, в которой будет накапливать результат. Если вычисляется сумма, то начальное значение переменной должно быть равно нулю. Если определяется произведение, то переменная должна иметь начальное значение равное единице.
Программно определение суммы можно записать так:
var summ, i: integer; Mass: array[1..10] of integer;
for i:=1 to 10 do Mass[i]:=random(100);
for i:=1 to 10 do write (Mass[i],` `);
for i:=1 to 10 do summ:=summ+Mass[i];
writeln (‘Сумма элементов массива десяти целых чисел равна ‘, summ)
Поиск элемента массива
В программируемых задачах обычно ищут наибольшее или наименьшее число, или число равное заданному.
Для организации поиска элемента массива, равного заданному, необходимо последовательно перебирать каждый из ячеек массива и сравнивать значения ячеек с заданной величиной. Перебор элементов организуют с использованием оператора повтора.
Программа для поиска элемента в массиве может выглядеть так:
var x, i, k: integer; Mass: array[1..10] of integer;
write(‘Введите некоторое целое число k = ‘);
for i:=1 to 10 do Mass[i]:=random(100);
for i:=1 to 10 do write (Mass[i],` `);
for i:=1 to 10 do
if Mass[i]=k then n:=i;
if n=0 then write(‘В массиве нет числа, равного заданному’) else write (‘Порядковый номер искомого числа равен’,i)
Сортировка массива
Сортировка массива заключается в упорядочении элементов массива по возрастанию или убыванию. Существуют разные способы сортировок элементов массива.
Самый простой способ при сортировке по возрастанию заключается в поиске наименьшего элемента, который затем меняется местами с элементом первой ячейки. В неотсортированной части снова выбирается наименьший элемент и обменивается с первым неотсортированным. Это выполняется до тех пор, пока все элементы массива не встанут на свои места.
Что мы узнали?
Массивы представляют собой именованную совокупность данных одного типа. Ввод элементов массива удобнее всего осуществлять с клавиатуры или путем генерации случайных чисел. Обработка массива включает в себя вычисление суммы или произведения элементов массива, поиска элемента в соответствии с заданным условием и сортировку массива.
Источник: obrazovaka.ru