Массивы представляют собой упорядоченную совокупность конечного числа однотипных и однородных компонентов с общим для всех элементов именем. В массиве можно обеспечить доступ к любому элементу простым указанием порядкового номера. Элементами массива могут быть данные любого типа Турбо Паскаля, в том числе данные структурированного типа.
Массив должен иметь имя, а каждый элемент массива – имя и порядковый номер, называемый индексом элемента в массиве.
Массивы, каждый элемент которых имеет один порядковый номер, называют одномерными или векторами, а несколько порядковых номеров –многомерными.
В Паскале число элементов массива должно задаваться заранее. Если необходимо использовать массивы переменной размерности, то их надо описать максимально возможным в данной задаче числом элементов, либо воспользоваться динамическими массивами данных.
В Паскале различают массивы-типы, определяющие тип данных, входящих в массив, и массивы-переменные, содержащие данные указанного типа. Оба вида массивов имеют имена, но различаются областью применения в программе. Поэтому необходимо быть очень внимательными, используя массивы при написании программ.
Описание массива данных можно выполнить двумя способами: с присвоением и без присвоения имени типу массива.
Первый способ описания массива считают более строгим, т.к. он позволяет использовать имя массива в качестве параметра процедуры и функции. В этом случае сначала необходимо описать тип массива, присвоив ему имя в разделе описания типов, а затем в разделе описания переменных описать его как переменную этого типа, присвоив массиву-переменной собственное имя (идентификатор).
Во втором способе массив описывают непосредственно в разделе описания переменных. При этом массив приобретает безымянный или анонимный тип. Этот способ описания массива является более простым и коротким, чем первый, и используется чаще.
В первом случае форма описания массива имеет вид:
Type
<имя типа массива> = array [<тип индекса>] of<тип элемента>;
Var
<имя массива как переменной>: <имя типа массива>;
Во втором случае форма описания массива имеет вид:
Var
<имя массива как переменной>:array [<тип индекса>]of <тип элемента>;
Здесьarrayозначает массив (дословный перевод – "строй", "порядок"),<тип индекса> – тип порядкового номера (обозначения) элементов массива, of– "состоящий из элементов типа", <тип элемента> – базовый тип элементов массива – тип данных, хранящихся в массиве.
Междуначальным и конечным значениями индекса массива должны быть поставлены две точки. В качестве типа индекса можно использовать любые порядковые типы, кроме longint и интервального. Весьма удобно начальные и конечные значения индексов обозначать с помощью идентификаторов и выражений. Это позволяет изменять размерности всех согласованных массивов, изменяя значения идентификаторов и входящих в выражения переменных. Идентификаторы и переменные должны быть определены до начала обращения к элементам массивов.
Базовый тип элементов массива – любой тип данных Турбо Паскаля.
Например, в программе описание одномерного массива может иметь вид:
а) с использованием разделов типа и переменных:
Type
am = array [1..50] of real;
Var
A1 : am;
б) с использованием только раздела переменных:
Var
A1 :array [1..50] of real;
Массив как структурированный тип данных может иметь своим компонентом другой компонент структурированного типа, т.е. массив. Глубина вложенности структурированных типов данных есть величина произвольная. Количество выражений вида array[интервал]of в описании многомерного массива (имеющего два и более порядковых номеров у каждого элемента) не ограничено, однако суммарная длина внутреннего представления каждого массива не может быть больше 65520 байт.
В тех случаях, когда массивы двумерные или более высокого порядка, описание типа массива можно выполнить также двумя способами:
а) с использованием раздела типов и раздела переменных:
Type
<имя типа массива> = array [<тип 1 индекса>] ofarray [<тип 2 индекса>] ofarray [<тип 3 индекса>] … ofarray [<тип n индекса>] of<базовый тип элементов>;
Var
<имя переменной>: <имя типа массива>;
б) с использованием только раздела переменных:
Var
<имя переменной>: array [<тип 1 индекса>] ofarray [<тип 2 индекса>] ofarray [<тип 3 индекса>] . . ofarray [<тип n индекса>] of<базовый тип элементов>;
Например, в программе многомерные массивы можно описать с использованием:
а) разделов типа и переменных в виде
Type
Bm = array [1..50] of array [-3..5] of integer; {Двумерныймассивцелыхчисел}
Mass_3 = array [7..25] of array [-1..5] of array ['a' .. 'd'] ofreal; {Трёхмерный массив действительных (вещественных) чисел}
Var
d: Bm;
mas_0: Mass_3;
б) только раздела переменных в виде
Var
d: array [1 .. 50] of array [-3 .. 5] of integer;
mas_0: array [7 .. 25] of array [-1 .. 5] of array ['a' .. 'd'] of real;
Переменную d можно трактовать как массив, состоящий из двух одномерных массивов, либо как один двумерный массив (матрица). Для сокращения записи при описании многомерных массивов можно использовать эквивалентную форму определения регулярных типов, где в квадратных скобках указывается список типов индексов, разделенных запятыми. Например, с использованием:
а) разделов типа и переменных в виде
Type
Bm = array [1 .. 50, -3 .. 5] of integer;
Mass_3 = array [7 .. 25, -1 .. 5, 'a' .. 'd'] of real;
Var
d, f : Bm;
mas_0: Mass_3;
б) только раздела переменных в виде
Var
d, f : array [1 .. 50] of array [-3 .. 5] of integer;
mas_0: array [7 .. 25] of array [-1 .. 5] of array ['a' .. 'd'] of real;
Кроме перечисленных способов, массив можно описать в разделе описания констант как типизированную константу. Список значений элементов массива в этом случае должен быть указан в круглых скобках после указания типа данных. Например,
Const
a: array [1..5] ofinteger = (1, 3, 5, 7, 9); {Одномерныймассив}
b: array [1..2, 1..5] ofchar = (‘a’, ’b’, ’c’, ’d’, ’e’), (’m’, ’n’, ‘o’, ‘p’, ‘q’); { Двумерныймассивиздвухстрокипятистолбцов}
В этом случае элементы массива "а" получат значения 1, 3, 5, 7 и 9, а элементы массива "b" – abcde
mnopq .
Действия над массивами
В Паскале различают действия над массивами как над целыми переменными и действия над элементами массивов.
Над массивами как целыми объектами допускается только одна операция – операция присваивания, в которой массивы одного типа являются операндами. Например, если раздел описаний программы имеет вид
typemas1 = array [1 .. 50] ofinteger;
mas2 = array [1 .. 50] of integer;
var a, b: mas1;
c, d: mas2;
то в разделе операторов программы допустимы операции a := b; и d := c; но недопустимы c := a; и d := a;
Здесь массив "а" будет являться точной копией массива "b", а массив "d" – точной копией массива "с", так как они имеют одинаковые типы друг с другом. Операции c := a; и d := a; недопустимы, так как массивы в левых и правых частях операторов имеют разные типы, а именно mas1 и mas2.
Действия над массивами как над целыми используют довольно редко.
Ввод данных в массивы
До начала работы необходимо заполнить массивы, то есть ввести в них данные. Ввод значений элементов массива можно выполнить несколькими способами: 1) с клавиатуры в ручном режиме, 2) в автоматическом режиме, предусмотренном программой, и 3) считыванием данных из файла в автоматическом режиме. Но во всех этих случаях для ввода данных должен использоваться цикл. Наиболее удобным, как правило, является цикл с параметром, так как размерность массива известна. Если массивы многомерные, то следует использовать вложенные циклы.
При вводе данных с клавиатуры желательно использовать диалоговый режим с целью уменьшения возможных ошибок.
Доступ к элементам массива осуществляется путём указания идентификатора массива-переменной и индекса в квадратных скобках для одномерных массивов или перечня разделённых запятыми индексов для многомерных массивов. В качестве индексов могут выступать произвольные выражения, тип которых должен соответствовать типу индексов в описании массива.
Например,
b [3] – третий элемент одномерного массива "b",
b [( i + l )*2] – элемент номера ( i + l )*2 одномерного массива "b",
d [5, 2] – элемент матрицы "d", расположенный в пятой строке и во втором столбце,
d [i, j] или d [i] [j] – элемент матрицы "d", расположенный в i-й строке и в j-м столбце.
В операциях ввода-вывода могут участвовать только отдельные элементы массива, но не сам массив.
Порядок выполнения работы
1. Разработайте алгоритм решения задачи в соответствии со своим вариантом.
2. Откройте текстовый редактор TurboPascal.
3. Напишите программу решения задачи по разработанному ранее алгоритму. В программе предусмотреть вывод справочной информации (информация об авторе, наименование и назначение программы), возможность многократных вычислений.
4. Отладьте программу.
5. Сохраните результаты работы программы.
Содержание отчета
Отчет оформляется индивидуально и содержит:
- титульный лист;
- наименование, цель и содержание работы;
- алгоритм и текст программы
- изображения экранов монитора с результатами работы программы;
- выводы по результатам работы.
Варианты заданий
I. Разработайте алгоритм и программувыполняющую действия над одномерными массивамив соответствии с заданным вариантом. В программе предусмотреть вывод справочной информации (назначение программы, вид выполняемого действия, автор), возможность повторного выполнения программы. Размер массива – фиксированный.
1. Сформировать и вывести на экран последовательность из n элементов, заданных датчиком случайных чисел на интервале [-23, 34].
2. Найти произведение элементов одномерного массива, состоящего из n элементов. Элементывводятсясклавиатуры.
3. Найти сумму элементов одномерного массива. Элементы вводятся с клавиатуры.
4. Задан массив А, состоящий из n чисел. Найти среднее арифметическое его элементов. Элементывводятсясклавиатуры.
5. Найти сумму элементов массива с четными номерами, содержащего N элементов. Элементывводятсясклавиатуры.
6. Сформировать и вывести на экран массив, элементы которого заданы датчиком случайных чисел на интервале [-19, 26]. Найти произведение элементов с нечетными номерами.
7. Сформировать и вывести на экран массив, элементы которого заданы датчиком случайных чисел на интервале [-56, 47]. Найти произведение элементов с четными номерами, которые превосходят некоторое число t.
8. Найти наименьший элемент одномерного массива, состоящего из n элементов. Элементывводятсясклавиатуры.
9. Найти номер наименьшего элемента в массиве, заданного датчиком случайных чисел на интервале [-20, 25].
10. В заданном одномерном массиве, состоящем из n целых чисел, подсчитать количество нулей.
11. В заданном одномерном массиве, состоящем из n целых чисел, подсчитать количество четных элементов.
12. Найдите среднее арифметическое элементов массива, состоящего из 10 чисел, которые превышают по величине число С. Элементы вводятся с клавиатуры.
13. Найти произведение элементов целочисленного одномерного массива с четными номерами, состоящего из n элементов. Элементывводятсясклавиатуры.
14. В заданном одномерном массиве поменять местами соседние элементы.
15. Массив А вводится с клавиатуры. Сформировать новый массив В, состоящий из четных элементов массива А. Элементы вводятся с клавиатуры.
16. Массив А вводится с клавиатуры. Найти сумму его элементов.
17. Найти произведение элементов, кратных 3 в массиве, заданном датчиком случайных чисел на интервале [-28, 27].
18. Массив А вводится с клавиатуры. Найти среднее арифметическое его элементов с нечетными номерами.
19. Массив А вводится с клавиатуры. Найти сумму его элементов с четными номерами, произведение отрицательных элементов, количество нечетных элементов.
20. Найти наибольший элемент и его номер в последовательности, элементы которой вводятся с клавиатуры.
21. Найти средне арифметическое элементов последовательности, превосходящих некоторое число С. Массив задан датчиком случайных чисел на интервале [-44, 35]. Значение С вводится с экрана.
22. Массив А вводится с клавиатуры. Вывести только нечетные элементы.
23. Упорядочить данную последовательность по убыванию. Элементы вводятся с клавиатуры.
24. Упорядочить данную последовательность по убыванию. Массив задан датчиком случайных чисел на интервале [-54, 33].
25. Массив А вводится с клавиатуры. Сформировать новый массив В, состоящий из положительных элементов массива А.
26. Массив задан датчиком случайных чисел на интервале [-31, 45]. Сформировать новый массив В, состоящий из нечетных элементов массива А.
27. Массив А вводится с клавиатуры. Сформировать новый массив В, состоящий из положительных элементов массива А и найти в нем наибольший элемент.
28. Массив задан датчиком случайных чисел на интервале [-37, 66]. Найти наименьший нечетный элемент.
II. Разработайте алгоритм и программувыполняющую действия над двумерными массивами в соответствии с заданным вариантом. В программе предусмотреть вывод справочной информации (назначение программы, вид выполняемого действия, автор), возможность повторного выполнения программы. Вывод-вывод матриц организовать с использованием процедур или функций. Размерность матриц – 5х6, если не указано иное.
1. Сортировка произвольного столбца матрицы по убыванию.
2. Замена двух произвольных строк матрицы.
3. Нахождение максимального и минимального элемента матрицы.
4. Подсчёт кол-во столбцов в 2-мерном массиве, содержащих элемент равный заданному.
5. Найти и поменять местами максимальный и минимальный элементы матрицы.
6. Найти и поменять местами максимальный и минимальный элементы произвольной строки матрицы.
7. Подсчёт кол-во столбцов в 2-мерном массиве, содержащих элемент не превышающий заданное значение.
8. Суммирование двумерных матриц.
9. Замена двух произвольных столбцов матрицы.
10. Подсчёт кол-ва элементов в 2-мерном массиве равных заданному
11. Умножение двумерных матриц, размерность матриц 4х3 и 3х4.
12. Транспонирование матрицы.
13. Подсчёт кол-во строк в 2-мерном массиве, содержащих элемент превышающий заданное значение.
14. Сортировка произвольной строки матрицы по возрастанию.
15. Сортировка произвольной строки матрицы по убыванию.
16. Подсчёт кол-ва элементов в 2-мерном массиве в диапазоне, вводимом пользователем
17. Найти и поменять местами максимальный и минимальный элементы произвольного столбца матрицы.
18. Изменить все элементы матрицы на заданную пользователем величину.
19. Нахождение максимального и минимального элемента произвольной строки матрицы.
20. Подсчёт кол-ва элементов в 2-мерном массиве меньше заданного
21. Сортировка произвольного столбца матрицы по возрастанию.
22. Подсчёт кол-во строк в 2-мерном массиве, содержащих элемент не превышающий заданное значение.
23. Нахождение максимального и минимального элемента матрицы находящегося на главной диагонали матрица. Размерность матрицы 6х6.
24. Поэлементное умножение двух произвольных срок матрицы с записью результатов умножения в строку указанную пользователем.
25. Поэлементное умножение двух произвольных столбцов матрицы с записью результатов умножения в столбец указанный пользователем.
26. Вычисление суммы, произведения и среднего арифметического всех элементов матрицы.
27. Нахождение максимального и минимального элемента произвольного столбца матрицы.
28. Подсчёт кол-во строк в 2-мерном массиве, содержащих элемент равный заданному.
29. Подсчёт кол-ва элементов в 2-мерном массиве больше заданного
30. Подсчёт кол-во столбцов в 2-мерном массиве, содержащих элемент превышающий заданное значение.
6 Контрольные вопросы
1. Поясните, что такое массив, приведите примеры использования массивов.
2. Перечислите основные типы массивов.
3. Перечислите основные варианты описания одномерных массивов в среде TurboPascal.
4. Перечислите основные варианты описания двумерных массивов в среде TurboPascal.
5. Перечислите основные варианты описания многомерных массивов в среде TurboPascal.
6. Приведите синтаксис инициализации одномерного массива с использованием раздела определения типов.
7. Приведите синтаксис инициализации одномерного массива с использованием раздела описания переменных.
8. Приведите синтаксис инициализации двумерного массива с использованием раздела определения типов.
9. Приведите синтаксис инициализации многомерного массива с использованием раздела описания переменных.
10. Поясните, какие действия можно выполнять над массивами целиком.
11. Приведите основные правила ввода-выводов массивов.
12. Укажите, каким способом можно получить доступ к произвольному элементу массива.
Рекомендуемая литература
1. Степанов А.Н. Информатика. Базовый курс. Учебник для ВУЗов. - Издательство "Питер", 2007. – 768с.
2. Острейковский, В.А. Информатика : учебник для вузов / В.А.Острейковский .— 3-е изд.,стер. — М. : Высш.шк., 2005 .— 511с. : ил. — Библиогр.в конце кн. — ISBN 5-06-003533-6 /в пер./ : 128.74.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14
Динамическая память, указатели, создание динамических массивов в TurboPascal. Работа с динамическими массивами (2 часа)
Цель работы
Ознакомление с понятиями динамическая память, динамическая переменная, указатель. Получение практических навыков написания и отладки программ в среде TurboPascal для работы с динамическими массивами.
2 Краткая теоретическая справка