Каждый современный человек владеет ноутбуком, но как самому убрать возникающие...
Массив (программирование)
Индексный массив (в некоторых языках программирования также таблица , ряд ) - именованный набор однотипных переменных, расположенных в памяти непосредственно друг за другом (в отличие от списка), доступ к которым осуществляется по индексу.
Индекс массива - целое число, либо значение типа, приводимого к целому, указывающее на конкретный элемент массива.
Общее описание
Массив - Упорядоченный набор данных, для хранения данных одного типа, идентифицируемых с помощью одного или нескольких индексов . В простейшем случае массив имеет постоянную длину и хранит единицы данных одного и того же типа.
Количество используемых индексов массива может быть различным. Массивы с одним индексом называют одномерными , с двумя - двумерными и т. д. Одномерный массив нестрого соответствует вектору в математике, двумерный - матрице. Чаще всего применяются массивы с одним или двумя индексами, реже - с тремя, ещё большее количество индексов встречается крайне редко.
Пример статического массива на Паскале -
WordArray: array [ Word ] of Integer ; // Статический, размер = High(Word) + 1 multiArray: array [ Byte , 1 ..5 ] of Char ; // Статический массив, 2 измерения rangeArray: array [ 5 ..20 ] of String ; // Статический массив, размер = 16
Пример статического массива на Си -
Int Array[ 10 ] ; // Статический, размер 10, базовый тип данных - целое число (int) double Array[ 12 ] [ 15 ] ; // Статический массив, 2 измерения, базовый тип данных - число // с дробной частью (double)
Поддержка индексных массивов (свой синтаксис объявления, функции для работы с элементами и т. д.) есть в большинстве высокоуровневых языков программирования . Максимально допустимая размерность массива, типы и диапазоны значений индексов, ограничения на типы элементов определяются языком программирования и/или конкретным транслятором.
В языках программирования, допускающих объявления программистом собственных типов , как правило, существует возможность создания типа «массив». В определении такого типа может указываться размер, тип элемента, диапазон значений и типы индексов. В дальнейшем возможно определение переменных созданного типа. Все такие переменные-массивы имеют одну структуру. Некоторые языки поддерживают для переменных-массивов операции присваивания (когда одной операцией всем элементам массива присваиваются значения соответствующих элементов другого массива).
Объявление типа «массив» в Паскале -
Type TArrayType = array [ 0 ..9 ] of Integer ; (* Объявления типа "массив" *) var arr1, arr2, arr3: TArrayType; (* Объявление трёх переменных-массивов одного типа *)
Специфические типы массивов
Динамические массивы
Динамическим называется массив, размер которого может меняться во время исполнения программы. Для изменения размера динамического массива язык программирования , поддерживающий такие массивы, должен предоставлять встроенную функцию или оператор. Динамические массивы дают возможность более гибкой работы с данными, так как позволяют не прогнозировать хранимые объёмы данных, а регулировать размер массива в соответствии с реально необходимыми объёмами. Обычные, не динамические массивы называют ещё статическими .
Пример динамического массива на Delphi
ByteArray: Array of Byte ; // Одномерный массив multiArray: Array of Array of string ; // Многомерный массив
Пример динамического массива на Си
Float *array1; // Одномерный массив int **array2; // Многомерный массив array1=(float *) malloc (10 *sizeof (float ) ) ; // выделение 10 блоков по sizeof(float)байт каждый array2=(int **) malloc (16 *sizeof (int ) ) ; // выделение 16*8 блоков по sizeof(int) байт каждый for (i=0 ;i<16 ;i++) array2[ i] =(int *) malloc (8 *sizeof (int ) ) ;
Гетерогенные массивы
Гетерогенным называется массив, в разные элементы которого могут быть непосредственно записаны значения, относящиеся к различным типам данных . Массив, хранящий указатели на значения различных типов, не является гетерогенным, так как собственно хранящиеся в массиве данные относятся к единственному типу - типу «указатель». Гетерогенные массивы удобны как универсальная структура для хранения наборов данных произвольных типов. Отсутствие их поддержки в языке программирования приводит к необходимости реализации более сложных схем хранения данных. С другой стороны, реализация гетерогенности требует усложнения механизма поддержки массивов в трансляторе языка.
Массивы массивов
Многомерные массивы, как правило реализованные как одномерные массивы, каждый элемент которых, является ссылкой на другой одномерный массив.
Реализация
Стандартным способом реализации статических массивов с одним типом элементов является следующий:
- Под массив выделяется непрерывный блок памяти объёмом S*m 1 *m 2 *m 3 …m n , где S - размер одного элемента, а m 1 …m n - размеры диапазонов индексов (то есть количество значений, которые может принимать соответствующий индекс).
- При обращении к элементу массива A адрес соответствующего элемента вычисляется как B+S*(i 1p *m 1 +i 2p *m 2 +…+i (n-1)p *m n-1 +i np), где B - база (адрес начала блока памяти массива), i kp -значение k-го индекса, приведённое к целому с нулевым начальным смещением.
Таким образом, адрес элемента с заданным набором индексов вычисляется, так что время доступа ко всем элементам массива одинаково.
Первый элемент массива, в зависимости от языка программирования , может иметь различный индекс. Различают три основных разновидности массивов: с отсчетом от нуля (zero-based), с отсчетом от единицы (one-based), и с отсчетом от специфического значения заданного программистом (n-based). Отсчет индекса элемента массивов с нуля более характерен для низкоуровневых ЯП, однако этот метод был популяризирован в языках более высокого уровня языком программирорования С.
Более сложные типы массивов - динамические и гетерогенные - реализуются сложнее.
Достоинства
- легкость вычисления адреса элемента по его индексу (поскольку элементы массива располагаются один за другим)
- одинаковое время доступа ко всем элементам
- малый размер элементов: они состоят только из информационного поля
Недостатки
- для статического массива - отсутствие динамики, невозможность удаления или добавления элемента без сдвига других
- для динамического и/или гетерогенного массива - более низкое (по сравнению с обычным статическим) быстродействие и дополнительные накладные расходы на поддержку динамических свойств и/или гетерогенности.
- при работе с массивом в стиле C (с указателями) и при отсутствии дополнительных средств контроля - угроза выхода за границы массива и повреждения данных
Описание массива позволяет использовать в программе любой из его элементов. Для обозначения элементов массива в Си используются индексированные переменные.
Индексированная переменная (индексное выражение) – обозначение ячейки для хранения элемента массива. Именуется указанием идентификатора массива и индекса (индексов) элемента.
ü Внимание! Особенность обозначения элементов массива в Си - нумерация индексов от 0, а не от 1. Поэтому индексы в Си на единицу меньше заданных математически. Это обстоятельство должно учитываться в программе, особенно при формировании условия повторения (выхода из) цикла.
Схема распределения памяти для хранения одномерного массива такова:
Длина ячейки для хранения каждого элемента определяется типом массива:
· символьный – 1 байт;
· целочисленный – 2 байта;
· вещественный – 4 байта;
· двойной точности – 8 байт.
Структура обозначения индексированной переменной одномерного массива:
имя[индекс]
Где имя – идентификатор массива;
индекс – операнд целого типа, определяющий номер элемента в ряду других, составляющих массив;
– ограничители индекса.
Например, в описанном ранее массиве D(16) первый элемент обозначается индексным выражением d, второй – d, текущий – d[i], предпоследний – d и последний – d.
При необходимости индекс может задаваться арифметическим выражением. Например, d или d. В любом случае на момент использования переменной индекс должен быть определен (рассчитан) и полученное значение должно укладываться в заданный описателем диапазон.
Рассмотренный пример идентификации элементов массива D применим к любому из описанных одномерных массивов.
Индексированные переменные позволяют осуществить программную реализацию алгоритмов с использованием элементов массивов. При этом для одномерного массива индексированная переменная позволяет определить конкретный адрес каждого элемента.
Адрес любой переменной определяется операцией & . Следовательно, у элемента d адрес – &d, у d[i] – &d[i], т.е. все элементы массива располагаются в оперативной памяти линейно, начиная с адреса &d.
В языке Си идентификатор одномерного массива однозначно определяет адрес его первого элемента. Например, c º &c, d º &d.
Адрес каждого элемента одномерного массива выражается зависимостью имя+индекс (индекс определяет сдвиг элемента относительно первого на указанное им количество элементов). Например, &c[i] (адрес i-го элемента массива С) вычисляется как c+i.
Таким образом, индексное выражение полностью определяет конкретную ячейку хранения соответствующего элемента.
Часто от производителей и продавцов мебели можно услышать выражения «массив дерева», «натуральное дерево» и прочее. Но чем же на самом деле является массив дерева и насколько он натурален? Будем разбираться.Приходя в мебельный магазин, покупателю часто приходится сталкиваться с фразой «данное изделие выполнено из натурального массива дерева». Это можно прочесть и в техническом описании, и услышать заученную фразу от продавца-консультанта. Однако, мало кто разбирается в этой терминологии, и не придает словам никакого значения. Что такое ? Может ли он быть ненатуральным? Чем цельный массив отличается от клееного? Что называется ламелями? Ответы на эти и другие вопросы вы получить в данном материале, где дается конкретное определение каждому из терминов. Данная информация может пригодится вам при выборе мебели, межкомнатных дверей, напольных покрытий и других изделий из дерева.
Что называется массивом дерева
Массивом дерева считается материал, который полностью состоит из натурального дерева. Необработанный массив может иметь вид брусков, досок или деревянных полотен, из которых затем изготавливается мебельное изделие. Массив можно изготавливать различными способами, но всегда только из целых кусков дерева, а не из опилок, стружки и прочих отходов. Это ключевое отличие массива от других древесных материалов, таких как ДСП, МДФ и ДВП. Изделия из цельного дерева считаются самыми элитными, так как данный материал обладает высоким качеством и экологичностью. При этом он отличается высокой стоимостью, которая и придает мебели из натурального дерева элитности. Разобравшись с определением массива дерева, можно переходить к его видам и способам производства.
Цельный массив
На внешнюю привлекательность изделий из натурального дерева большое влияние оказывает существующая текстура поверхности. Наличие сучков, полостей и других образований негативно сказывается на внешнем виде мебели. Из-за этого следует, что более качественными считаются идеально чистые куски древесины, но их гораздо сложнее подобрать. Кусок такой древесины называется цельным, следовательно, как и сам массив.
Мебель из цельного массива дерева относится к элитной категории, что подтверждается соответствующей высокой стоимостью и престижностью. Большая цена формируется не только за счет себестоимость цельного дерева, но и за счет сопутствующей дорогостоящей фурнитуры и отделки. Если вам хочется приобрести изделие из натурального дерева, но при этом вы не готовы платить значительные суммы, можно сделать выбор в пользу другого вида древесного массива - клееного.
Клееный массив
Во время распила свежесрубленных деревьев получается огромное количество небольших кусков, из которых нельзя изготовить цельные бруски или доски, но пускать на опилки тоже нецелесообразно. То же можно сказать о досках с некоторыми дефектами в виде сучков или трещин. Из таких материалов и изготавливается клееный массив, который еще называют мебельным, или, если он имеет форму бруска - евробрусом.
Клееный массив состоит из нескольких слоев древесины, которые фиксируются между собой специальным клеящим веществом. Каждый из этих слоев называется ламелью. Важной особенностью склеивания ламелей является чередование продольного и поперечного направления волокон. Престижность мебели из клееного дерева меньше, чем из цельного, но при этом значительно выше, чем у изделий из ДСП и МДФ. Хоть массив и клееный, но это настоящее дерево, а не клееная стружка и опилки как ДСП или МДФ. По некоторым параметрам клееный массив превосходит цельный. Если говорить по правде, то настоящая мебель из древесного массива должна быть обязательно цельной, но многие производители в попытках привлечения клиентов более низкой стоимостью все чаще используют более дешевое сырье.
Таким образом, выбирая мебель из древесного массива, не стоит обращать внимания на красивые вывески типа «мебель из натурального дерева», «сделано из деревянного бруса» и т.п. По факту, такие изделия состоят из настоящего дерево, вот только главный вопрос в технологии его получения: цельная доска или клееные ламели. Именно на этом стоит концентрировать внимание.
Отличия цельного и клееного массива
Натуральное дерево требует соблюдения всех правил технологического процесса при изготовлении мебели. Самым важным и сложным этапом, который оказывает значительное влияние на качество и долговечность выпускаемой продукции, является сушка. При неправильном хранении или сушке материалов изделие в будущем может растрескиваться и терять свою привлекательность. В этом плане мебель из клееного массива гораздо менее привередлива, она значительно реже ссыхается и растрескивается.
Вторым критерием, который различен у данных типов изделий, является прочность. Благодаря разнонаправленным древесным волокнам, прочность клееных изделий выше, чем у цельных. Конечно, определенную роль играет используемая древесная порода. Еще одним преимуществом клееной древесины является более низкая стоимость. Из недостатков стоит отметить наличие клеящего вещества, и, как следствие, меньшую экологичность. Некоторые производители, стремясь сэкономить, используют не самый качественный клей, который может выделять вредные испарения.
Подводя итог, можно сделать вывод, что древесный массив является самым экологичным и прочным из натуральных материалов, который широко применяется при изготовлении различной мебели. Выбирая между клееным и цельным деревом стоит опираться на собственные возможности и желания. Наличие в клееном массиве клея не является критичным, так как оно значительно меньше, чем в менее качественных материалах, таких как ДСП и МДФ.
Массив это структура данных, представленная в виде группы ячеек одного типа, объединенных под одним единым именем. Массивы используются для обработки большого количества однотипных данных. Имя массива является , что такое указатели расскажу немного позже. Отдельная ячейка данных массива называется элементом массива. Элементами массива могут быть данные любого типа. Массивы могут иметь как одно, так и более одного измерений. В зависимости от количества измерений массивы делятся на одномерные массивы, двумерные массивы, трёхмерные массивы и так далее до n-мерного массива. Чаще всего в программировании используются одномерные и двумерные массивы, поэтому мы рассмотрим только эти массивы.
Одномерные массивы в С++
Одномерный массив — массив, с одним параметром, характеризующим количество элементов одномерного массива. Фактически одномерный массив — это массив, у которого может быть только одна строка, и n-е количество столбцов. Столбцы в одномерном массиве — это элементы массива. На рисунке 1 показана структура целочисленного одномерного массива a . Размер этого массива — 16 ячеек.
Рисунок 1 — Массивы в С++
Заметьте, что максимальный индекс одномерного массива a равен 15, но размер массива 16 ячеек, потому что нумерация ячеек массива всегда начинается с 0. Индекс ячейки – это целое неотрицательное число, по которому можно обращаться к каждой ячейке массива и выполнять какие-либо действия над ней (ячейкой).
//синтаксис объявления одномерного массива в С++: /*тип данных*/ /*имя одномерного массива*/; //пример объявления одномерного массива, изображенного на рисунке 1: int a;
где, int —целочисленный ;
А — имя одномерного массива;
16 — размер одномерного массива, 16 ячеек.
Всегда сразу после имени массива идут квадратные скобочки, в которых задаётся размер одномерного массива, этим массив и отличается от всех остальных переменных.
//ещё один способ объявления одномерных массивов int mas, a;
Объявлены два одномерных массива mas и а размерами 10 и 16 соответственно. Причём в таком способе объявления все массивы будут иметь одинаковый тип данных, в нашем случае — int .
// массивы могут быть инициализированы при объявлении: int a = { 5, -12, -12, 9, 10, 0, -9, -12, -1, 23, 65, 64, 11, 43, 39, -15 }; // инициализация одномерного массива
Инициализация одномерного массива выполняется в фигурных скобках после знака равно , каждый элемент массива отделяется от предыдущего запятой.
Int a={5,-12,-12,9,10,0,-9,-12,-1,23,65,64,11,43,39,-15}; // инициализации массива без определения его размера.
В данном случае компилятор сам определит размер одномерного массива. Размер массива можно не указывать только при его инициализации, при обычном объявлении массива обязательно нужно указывать размер массива. Разработаем простую программу на обработку одномерного массива.
// array.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include "stdafx.h"
#include
// код Code::Blocks
// код Dev-C++
// array.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include
В строках 10 — 11 объявлен и проинициализирован целочисленный одномерный массив с именем array1 , размер которого равен 16 ячейкам, то есть такой массив может хранить 16 чисел. Любая обработка массива осуществима только совместно с циклами. Какой цикл выбрать для обработки массива — это вам решать. Но лучше всего для этой задачи подходит . Переменную-счётчик counter будем использовать для обращения к элементам одномерного массива array1 . В условии продолжения цикла for стоит строгий знак неравенства, так как шестнадцатого индекса в одномерном массиве array1 нет. А так как нумерация ячеек начинается с нуля, то элементов в массиве 16. В теле цикла for оператор cout печатает элементы одномерного массива (см. Рисунок 2).
Obrabotka massiva indeks element massiva array1 5 array1 -12 array1 -12 array1 9 array1 10 array1 0 array1 -9 array1 -12 array1 -1 array1 23 array1 65 array1 64 array1 11 array1 43 array1 39 array1 -15 Для продолжения нажмите любую клавишу. . .
Рисунок 2 — Массивы в С++
Разработаем ещё одну программу на обработку одномерного массива в С++. Программа должна последовательно считывать десять введённых чисел с клавиатуры. Все введённые числа просуммировать, результат вывести на экран.
// array_sum.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include "stdafx.h"
#include
// код Code::Blocks
// код Dev-C++
// array_sum.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include
Перед тем как выполнять обработку массива его необходимо объявить, причём размер одномерного массива равен 10, так как это оговорено условием задачи. В переменной sum будем накапливать сумму элементов одномерного массива. Первый цикл for заполняет объявленный одномерный массив, введёнными с клавиатуры числами, строки 12 — 13 . Переменная счётчик counter используется для последовательного доступа к элементам одномерного массива array1 , начиная с индекса 0 и до 9-го включительно. Второй цикл for выводит на экран элементы массива, строки 15 — 16 . Третий цикл for последовательно считывает элементы одномерного массива и суммирует их, сумма накапливается в переменной sum , строки 17 — 18 . Результат работы программы смотреть на рисунке 3.
Enter elementi massiva: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 array1 = {0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 } sum = 45 Для продолжения нажмите любую клавишу. . .
Рисунок 3 — Массивы в С++
Сначала последовательно были введены все 10 чисел, после чего отобразился одномерный массив, и напечаталась сумма чисел массива.
Двумерные массивы в С++
До этого момента мы рассматривали одномерные массивы, которыми не всегда можно ограничиться. Допустим, необходимо обработать некоторые данные из таблицы. В таблице есть две характеристики: количество строк и количество столбцов. Также и в двумерном массиве, кроме количества элементов массива, есть такие характеристики как, количество строк и количество столбцов двумерного массива. То есть, визуально, двумерный массив — это обычная таблица, со строками и столбцами. Фактически двумерный массив — это одномерный массив одномерных массивов. Структура двумерного массива, с именем a , размером m на n показана ниже (см. Рисунок 4).
Рисунок 4 — Массивы в С++
где, m — количество строк двумерного массива;
n — количество столбцов двумерного массива;
m * n — количество элементов массива.
// синтаксис объявления двумерного массива /*тип данных*/ /*имя массива*/;
В объявлении двумерного массива, также как и в объявлении одномерного массива, первым делом, нужно указать:
- тип данных;
- имя массива.
После чего, в первых квадратных скобочках указывается количество строк двумерного массива, во вторых квадратных скобочках — количество столбцов двумерного массива. Двумерный массив визуально отличается от одномерного второй парой квадратных скобочек. Рассмотрим пример объявления двумерного массива. Допустим нам необходимо объявить двумерный массив, с количеством элементов, равным 15. В таком случае двумерный массив может иметь три строки и пять столбцов или пять строк и три столбца.
// пример объявление двумерного массива: int a;
- a — имя целочисленного массива
- число в первых квадратных скобках указывает количество строк двумерного массива, в данном случае их 5;
- число во вторых квадратных скобках указывает количество столбцов двумерного массива, в данном случае их 3.
// инициализация двумерного массива: int a = { {4, 7, 8}, {9, 66, -1}, {5, -5, 0}, {3, -3, 30}, {1, 1, 1} };
В данном массиве 5 строк, 3 столбца. после знака присвоить ставятся общие фигурные скобочки, внутри которых ставится столько пар фигурных скобочек, сколько должно быть строк в двумерном массиве, причём эти скобочки разделяются запятыми. В каждой паре фигурных скобочек записывать через запятую элементы двумерного массива. Во всех фигурных скобочках количество элементов должно совпадать. Так как в массиве пять строк, то и внутренних пар скобочек тоже пять. Во внутренних скобочках записаны по три элемента, так как количество столбцов — три. Графически наш массив будет выглядеть, как двумерная таблица (см. Рисунок 5).
Рисунок 5 — Массивы в С++
В каждой ячейке двумерного массива a показано значение, в нижнем правом углу показан адрес данной ячейки. Адресом ячейки двумерного массива является имя массива, номер строки и номер столбца.
Разработаем несложную программу, на обработку двумерного массива, которая называется «Лабиринт». Лабиринт должен быть построен на основе двумерного массива. Размер лабиринта выберем на свое усмотрение.
// array2.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include "stdafx.h"
#include
// код Code::Blocks
// код Dev-C++
// array2.cpp: определяет точку входа для консольного приложения.
#include
Правильный и ложный пути можно было бы обозначать одной и той же цифрой, например, нулём, но для наглядности правильный путь обозначен цифрой 2. Инициализация массива выполнялась вручную, только для того, что бы упростить программу. Так как в программе выполняется обработка двумерного массива, нужны два цикла, для переключения между элементами двумерного массива. Первый цикл for выполняет переключение между строками двумерного массива. Так как строк в двумерном массиве 33, то и переменная-счетчик i инкрементируется от 0 до 33, строка 46 . Внутри первого цикла стоит цикл for , который переключается между элементами строки двумерного массива. В теле второго цикла for внутри выполняетcя унарная операция преобразования типа данных — static_cast<>() , которая печатает символ , под номером 176. операция преобразования типов данных дублируется для увеличения ширины лабиринта. Результат работы программы (см. Рисунок 6).
Рисунок 6 — Массивы в С++
Описание многомерного массива позволяет использовать в программе любой из его элементов как индексированную переменную.
Индексированная переменная (индексное выражение) – обозначение ячейки для хранения конкретного элемента массивауказанием идентификатора массива и индексов элемента по каждому измерению.
В массивах Си/Си++ индексы элементов на единицу меньше заданных математически. Это обстоятельство должно учитываться в программе, особенно при формировании условия повторения (выхода из) цикла.
Особенность работы с массивами в Си/Си++ – любой двумерный массив можно представить в виде одномерного при условии укрупнения единицы хранения (элемента).
Например, если в качестве элементов выбрать строки (столбцы), то двумерный массив превратится в одномерный массив строк (столбцов).
Хранение двумерного массива, например X(m n), реализуется схемой распределения оперативной памяти (рис. 9.4).
Для хранения трехмерного массива, например S(k m n), схема распределения оперативной памяти представлена на рис 9.5 (первая и последняя страницы).
 | x 00 | x 01 | . | . | . | x 0j | . | . | . | x 0 n-1 |
| s 0i0 | s 0i1 | . | . | . | s 0ij | . | . | . | s 0i n-1 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
| s 0m-1 0 | s 0 m-1 1 | . | . | . | s 0 m-1 j | . | . | . | s 0 m-1 n-1 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
| s k-100 | s k-101 | . | . | . | s k-10j | . | . | . | s k-10 n-1 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
| s k-1i0 | s k-1i1 | . | . | . | s k-1ij | . | . | . | s k-1i n-1 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
| s k-1m-10 | s k-1 m-1 1 | . | . | . | s k-1 m-1 j | . | . | . | s k-1 m-1 n-1 |
Рис. 9.5. Хранение элементов трехмерного массива
Анализ схем показывает, что все элементы многомерного массива располагаются в оперативной памяти линейно (непрерывно и последовательно). При этом двумерный массив представляется последовательностью строк, трехмерный – последовательностью страниц, каждая из которых в свою очередь является последовательностью строк.
Изменение индексов происходит последовательно – справа налево . Например, для трёхмерного массива вначале полностью перебирается крайний правый индекс (столбцов), затем средний (строк) и последним – левый (страниц).
Длина ячейки хранения каждого элемента определяется типом массива.
Таким образом, любой трехмерный массив представляется в виде одномерного массива двумерных матриц (страниц), каждая из которых, в свою очередь, рассматривается как одномерный массив строк (столбцов).
Следовательно, n-мерный массив в Си/Си++ интерпретируется как совокупность массивов (n-1) размерности, которые также могут быть представлены совокупностью массивов еще меньшей размерности.
Структура обозначения индексированной переменной многомерного массива:
где имя – идентификатор массива;
индекс_i – целая константа, задающая номер элемента по i-му измерению;
– ограничители индекса элемента по каждому измерению.
Так, в описанном ранее массиве D(20 30) элемент, расположенный в первом столбце первой строки, обозначается индексным выражением d, во втором столбце той же строки – d, в первом столбце второй строки – d, текущий – d[i][j], элемент последнего столбца, последней строки – d.
Рассмотренный пример идентификации элементов массива D применим к любому из двумерных массивов, указанных в соответствующем описателе.
Для трехмерных массивов обозначение элементов выполняется аналогично. Например, в массиве S(10 5 15) (описан ранее) элемент первой страницы на пересечении первой строки и первого столбца обозначается индексным выражением s, элемент второго столбца первой строки той же страницы – s, второго столбца второй строки первой страницы – s, текущий – s[k][i][j], а элемент последнего столбца, последней строки, последней страницы – s.
Индекс, при необходимости, может задаваться арифметическим выражением. Например, d, d[i], s, s[i].
ü Внимание! Индекс на момент использования переменной должен быть определен (рассчитан) и укладываться в заданный описателем диапазон.
Рассмотренные формы представления индексированных переменных позволяют осуществить программную реализацию элементов алгоритма с использованием многомерных массивов.
Непрерывное и последовательное расположение элементов многомерного массива в оперативной памяти позволяет адрес каждого элемента представить зависимостью:
а = а1 + смещение,
где а – адрес некоторого текущего элемента массива;
а1 – адрес первого элемента массива;
смещение – номер текущего элемента относительно первого.
Смещение рассчитывается для массивов различной размерности по аналогичным методикам.
Так для двумерного массива
т.е. произведение номера текущей строки на ее размер (число столбцов) плюс номер текущего столбца. Первое слагаемое определяет число элементов в вышерасположенных строках, второе – число элементов в текущей строке от ее начала до искомого включительно.
Для трехмерного массива
смещение = индекс_1*(разм_2* разм_3) +
Первое слагаемое определяет число элементов в ранее расположенных страницах, второе – в предыдущих строках текущей страницы, третье – число элементов в текущей строке текущей страницы.
ü Внимание! Для любого массива размер первого измерения (разм_1) в расчете смещения не используется.
В качестве сомножителей (разм_i) используются значения, указанные в описателях массивов.
Описатели массивов определяют максимально возможные значения (размеры) каждого измерения. Это позволяет использовать зарезервированное пространство оперативной памяти полностью, либо частично, обеспечивая универсальность размеров в сторону уменьшения. Для двумерного массива это утверждение поясняется схемой (рис. 9.6):
| Размер, заданный в описателе (максимальное число столбцов n max) | ||||||||||||
| Размер, используемый в расчетах (n) | ||||||||||||
| Размер, использу-емый в расчетах (m) | Размер, заданный в описателе (максимальное число строк m max) | |||||||||||
Рис. 9.6. Соответствие реальных размеров описанным
Размеры, указанные в описателе определяют количество зарезервированных в оперативной памяти ячеек. При этом ячейки создаваемого двумерного массива располагаются последовательно и линейно (построчно). Если в расчетах зарезервированное пространство используется частично (с меньшим числом строк и/или столбцов), то участки с хранимыми значениями будут чередоваться с неиспользуемыми, количество которых должно быть учтено при указании длины каждой строки в индексном выражении. Суммарное количество элементов каждой строки задано в описателе массива. Поэтому адреса любой ячейки определяется индексным выражением, использующим в качестве одного из параметров указанный в описателе размер.
Так, если двумерный массив z описан как z, а в задаче используется с размерами m=7, n=12, то адрес текущего элемента &z[i][j] = z + i * 20 + j, а не &z[i][j] = z + i * n + j.
Исходя из изложенного, адрес i-го, j-го элемента массива D(20х30) вычисляется по формуле
&(d[i][j]) = d + i * 30 + j,
а адрес k-го, i-го, j-го элемента массива S(10х5х15) вычисляется как
&(s[k][i][j]) = s + k * (5 * 15) + i * 15 + j
Таким образом, индексное выражение полностью определяет адрес конкретной ячейки для хранения соответствующего элемента через параметры описателя, а не укороченные, реально заданные.
С учетом изложенного идентификация переменных алгоритма и создаваемой программы представлена в табл. 9.1.
Таблица 9.1
На основании схемы алгоритма и таблицы идентификации составим программу решения задачи.
Классический вариант программирования задачи
#include
#include
#include
#define M 10 /* увеличенные */
#define N 12 /* размеры массивов */
main() /* заголовок головной функции */
char buf; /*описание символьного массива*/
CharToOem(" Введите m (m<= ",buf); /* запрос */
printf("\n %s %d):",buf,M); /* и */
scanf("%d", &m); /* ввод */
CharToOem(" Введите n (n<= ",buf); /* фактических */
printf("\n %s %d):",buf,N); /* размеров */
scanf("%d", &n); /* массивов */
printf("\n n=%d m=%d ", n, m); /*вывод размеров массивов*/
for(i = 0; i < m; i++) /*заголовок внешнего цикла ввода x[i][j]*/
for(j = 0; j < n; j++) /*заголовок внутр. цикла ввода x[i][j]*/
CharToOem(" Введите значение ",buf); /* ввод */
printf("\n %s x[%d][%d]:",buf,i+1, j+1); /* элементов */
scanf("%f", & x[i][j]); /*массива Х*/
CharToOem(" Массив X",buf); /* вывод */
for(i = 0; i < m; i++)/* заголовок внешн. цикла вывода x[i][j]*/
for(j=0; j < n; j++)/*заголовок внутр. цикла вывода x[i][j]*/
printf(" %5.2f", x[i][j]);
for(i = 0; i < m ; i++ /*заголовок внешн. цикла расчета y[i][j]*/
for(j = 0; j < n; j++)/*заголовок внутр. цикла расчета y[i][j]*/
CharToOem(" Массив Y",buf); /* вывод */
printf("\n %s \n",buf); /*заголовка*/
for(i = 0 ; i < m ; i++)/*заголовок внешн. цикла вывода y[i][j]*/
for(j = 0; j < n; j++) /*заголовок внутр. цикла вывода y[i][j]*/
printf(" %5.2f", y[i][j]);
2 3 – размеры массива;
Результаты решения представлены в приложении 9.1.
Программирование задачи с графическим интерфейсом
Программирование задачи при использовании графического интерфейса предварим его разработкой.
|
|
Для ввода количества столбцов и строк массива планируем однострочные поля редактирования (EditN, EditМ). Для ввода элементов массива Х – многострочное поле редактирования (EditХ). Вывод элементов массивов X и Y реализуем в поля-списки (ListBoxXi, ListBoxYi).
Управление процессом решения реализуем двумя командными кнопками, расположенными в нижней части окна. Назначение каждой определяется ее названием.
Использование графического интерфейса для вывода числовых элементов двумерных массивов в виде таблицы требует:
· представления каждого числового данного соответствующей символьной строкой;
· формирования общей символьной строки (из полученных для каждого элемента строк), соответствующей числовой строке массива;
· размещение сформированной общей символьной строки в окне вывода.
Представление числовых данных символьными строками комментариев не требует.
Формирование элементов выводимой строки в единое целое выполняется функцией «склеивания» строк strcat.
Функция «склеивания» символьных строк strcat()
Функция предназначена для получения результирующей строки из двух исходных строк. Структура функции:
strcat(buf1, buf2)
где strcat – обозначение функции;
buf1 – имя исходной (результирующей) символьной строки;
buf2 – имя добавляемой символьной строки;
() – ограничители аргумента.
Функция располагается в библиотеке string.h.
Правила записи и использования
1. Операнды buf1 и buf2 – символьные строки. Строка buf1 увеличивает свое значение после выполнения функции на величину buf2.
2. Обязательное условие формирования строк buf1 и buf2 – окончание каждой символом «\0».
3. Пробелы, при необходимости, формируются структурой соответствующей строки (включением в нее).
4. Однократное использование функции – чтение строки buf1, добавление к ней строки buf2 и занесение результата в buf1. Поэтому размер buf1 в описателе создается увеличенным (на величину добавляемых компонентов).
5. Многократное использование функции – последовательное добавление второго операнда (buf2) к предварительно полученной строке buf1.
6. Повторное использование функции для создания новой результирующей строки требует предварительной очистки первого аргумента функции. Один из вариантов – присваивание строке buf1 пустой строки: sprintf(buf1,"%s","");
7. Проверка результирующей строки на переполнение не выполняется.
8. Функция используется как операнд арифметического выражения (присваивания) или самостоятельный оператор.
Общий вид фрагмента программы «склеивания» символьных строк str и buf:
#include
char str, buf; /*описатель символьных строк*/
EditStr->
EditBuf->GetText(buf, 10); /*ввод buf из поля EditBuf*/
Описатель типа определяет массивы str и buf как символьные максимальной длины 25 и 10 символов. Пятая и шестая строки предписывает ввод строк str и buf из полей EditStr и EditBuf соответственно. Оператор strcat(str, buf); формирует «склеенную» строку и хранит ее под именем str .
Многократное использование функции позволяет создать результирующую строку с любым количеством компонентов в пределах, предусмотренных размером buf1.
Вариант 1: последовательное соединение нескольких строк
#include
char str, buf1, buf2;/*описатель символьных строк*/
EditStr->GetText(str, 10); /*ввод строки str из поля EditStr*/
EditBuf1->GetText(buf1, 10); /*ввод buf1 из поля EditBuf1*/
EditBuf2->GetText(buf2, 10); /*ввод buf2 из поля EditBuf2*/
strcat(str, buf1); /*формирование результирующей строки str «склеиванием» исходных строк str и buf1*/
strcat(str, buf2); /*формирование результирующей строки str «склеиванием» полученных str и buf2*/
Описатель типа определяет массивы str, buf1 и buf2 как символьные, максимальной длины 25, 10 и 5 символов, соответственно. Пятая, шестая и седьмая строки предписывает ввод str, buf1 и buf2 из полей EditStr, EditBuf1 и EditBuf2 соответственно. Операторы strcat(str, buf1); и strcat(str, buf2); последовательно формируют «склеенную» строку из str, buf1 и buf2. Полученная строка имеет имя str .
Вариант 2: использование функции в теле цикла.
#include
char str = “ ”, buf;/*описание и инициализация
символьных строк*/
for(j = 0 ; j < 5 ; j++) /* заголовок цикла ввода buf и формирования str*/
EditBuf->GetLine(buf, 10, j); /* ввод buf */
strcat(str, buf); /*формирование результирующей строки str «склеиванием» исходных строк str и buf*/
Описатель типа определяет массивы str и buf как символьные максимальной длины 50 и 10 символов соответственно и инициализирует str пустой строкой. Оператор EditBuf->GetLine (buf, 10, j); предписывает ввод buf из j-й строки многострочного поля EditBuf. Оператор strcat(str, buf); формирует в теле цикла, из последовательно вводимых строк buf, «склеенную» строку и хранит ее под именем str .
С учетом планируемого интерфейса выполним программирование задачи.
#include
#include
#include
void TSumprDlgClient::Ok()
// INSERT>> Your code here.
float x[M][N], y[M][N]; /* описатели массивов */
char buf,buf1=" "; /*описание символьного массива*/
ListBoxYi->
ListBoxXi->ClearList(); /*очистка поля вывода*/
EditN->
n = atoi(buf); /* столбцов массива*/
EditM->GetText(buf, 10); /*ввод количества*/
m = atoi(buf); /* строк массива*/
for(i = 0 ; i < m ; i++) /* заголовок внешн. цикла ввода x[i][j] */
for(j = 0 ; j < n ; j++) /* заголовок внутр. цикла ввода x[i][j] */
EditX->GetLine(buf, 30, i*n+j); /* ввод элементов */
x[i][j]=atof(buf); /* массива Х*/
for(i = 0; i < m; i++) /*заголовок внешн. цикла вывода x[i][j]*/
for(j = 0; j < n; j++)/*заголовок внутр. цикла вывода x[i][j]*/
sprintf(buf,"%11.3f",x[i][j]); /* вывод текущих*/
ListBoxXi->AddString(buf1); /*значений xi*/
sprintf(buf1,"%s","");
for(i = 0; i < m; i++)/*заголовок внешн. цикла расчета y[i][j]*/
for(j = 0; j < n; j++) /*заголовок внутр. цикла расчета y[i][j]*/
y[ i ][ j ] = x[ i ][ j ] / 2.;
for(i = 0 ; i < m ; i++)/*заголовок внешн. цикла вывода y[i][j]*/
for(j = 0; j < n; j++)/*заголовок внутр. цикла вывода y[i][j]*/
sprintf(buf,"%11.6f",y[i][j]); /* вывод текущих*/
strcat(buf1, buf); /*склеенных*/
ListBoxYi->AddString(buf1); /*значений yi*/
sprintf(buf1,"%s","");
3 2 – размеры массива;
10. 20. 30. – элементы первой строки;
100. 200. 300. – элементы второй строки.
Под закрывающей скобкой приведены исходные данные для решения задачи.
Результаты решения представлены в приложении 9.2.
Похожая информация.
