Семинар 5. Ссылочные типы данных в языке с#

Класс представляет собой шаблон, по которому определяется форма объекта. В нем указываются данные и код, который будет оперировать этими данными.

В языке С# класс относится к ссылочным типам данных, то есть экземпляр класса (объект) располагается только в динамической памяти, а ссылка на него – в стеке, поэтому создание экземпляра любого класса начинается с выделения памяти под него.

Оператор new динамически (т.е. во время исполнения программы) распределяет память для экземпляра класса (объекта) и возвращает ссылку на него.

Класс Random и его функции

Умение генерировать случайные числа требуется во многих приложениях. Класс Random содержит все необходимые для этого средства. Класс Random имеет конструктор класса: для того, чтобы вызывать методы класса, нужно вначале создавать экземпляр класса. Этим Random отличается от класса Math, у которого все поля и методы статические, что позволяет обойтись без создания экземпляров класса Math.

Как и всякий «настоящий» класс, класс Random является наследником класса Object, а, следовательно, имеет в своем составе и методы родителя. Рассмотрим только методы класса Random со статусом public, необходимые для генерирования последовательностей случайных чисел. Класс имеет защищенные методы, знание которых полезно при необходимости создания собственных потомков класса Random, но этим мы заниматься не будем.

Начнем рассмотрение с конструктора класса. Он перегружен и имеет две реализации. Одна из них позволяет генерировать неповторяющиеся при каждом запуске серии случайных чисел. Начальный элемент такой серии строится на основе текущей даты и времени, что гарантирует уникальность серии. Этот конструктор вызывается без параметров. Он описан как public Random(). Другой конструктор с параметром - public Random (int) обеспечивает важную возможность генерирования повторяющейся серии случайных чисел. Параметр конструктора используется для построения начального элемента серии, поэтому при задании одного и того же значения параметра серия будет повторяться.

Перегруженный метод public int Next() при каждом вызове возвращает положительное целое, равномерно распределенное в некотором диапазоне. Диапазон задается параметрами метода. Три реализации метода отличаются набором параметров:

- public int Next() - метод без параметров выдает целые положительные числа во всем положительном диапазоне типа int;

- public int Next(int max) - выдает целые положительные числа в диапазоне [0,max];

- public int Next(int min, int max) - выдает целые положительные числа в диапазоне [min,max].

Метод public double NextDouble() имеет одну реализацию. При каждом вызове этого метода выдается новое случайное число, равномерно распределенное в интервале [0-1).

Еще один полезный метод класса Random позволяет при одном обращении получать целую серию случайных чисел. Метод имеет параметр - массив, который и будет заполнен случайными числами. Метод описан как public void NextBytes (byte[ ] buffer). Так как параметр buffer представляет массив байтов, то, естественно, генерированные случайные числа находятся в диапазоне [0, 255].

Приведем теперь пример работы со случайными числами. Как обычно, для проведения экспериментов по генерации случайных чисел создадим метод Rand в классе Testing. Вот программный код этого метода:

/// <summary>

/// Эксперименты с классом Random

/// </summary>

public void Rand() {

const int initRnd = 77;

Random realRnd = new Random();

Random repeatRnd = new Random(initRnd);

// случайные числа в диапазоне [0,1)

Console.WriteLine("случайные числа в диапазоне[0,1)");

for (int i = 1; i <= 5; i++) { //1

Console.WriteLine (“Число " + i + "=" + realRnd.NextDouble());

}//for1

// случайные числа в диапазоне[min,max]

int min = -100, max = -10;

Console.WriteLine("случайные числа в диапазоне [" + min + "," + max + "]");

for (int i = 1; i <= 5; i++) { //2

Console.WriteLine("Число " + i + "= " + realRnd.Next(min, max));

}//for2

// случайный массив байтов

byte[ ] bar = new byte[10];

repeatRnd.NextBytes(bar);

Console.WriteLine("Массив случайных чисел в диапазоне [0, 255]");

for (int i = 0; i < 10; i++) {//3

Console.WriteLine("Число " + i + "= " + bar[i]);

}//for3

} //Rand

Результаты вывода можно увидеть на рис. 1.

Рисунок 1. Генерирование последовательностей случайных чисел в процедуре Rand