2.1. Вектор

Вектор является наиболее простой структурой хранения мно­гоэлементных структур данных. Вектор размещается в одной сплошной области памяти. Элементы структуры данных в векто­ре физически размещаются последовательно один за другим. По­этому в элементе структуры данных (см. рисунок 1) имеется только элемент данных и отсутствует элемент отношений, показываю­щий связи элемента структуры данных с другими элементами.

Такая структура хранения наиболее близко соответствует ре­альной организации памяти большинства ЭВМ. Все элементы структуры данных имеют одинаковую длину. Доступ к отдельно­му элементу осуществляется с использованием базового адреса (адреса начала) вектора и номера этого элемента. Обычно в век­торной памяти размещаются массивы (одномерные и многомер­ные), строки, стеки, очереди, таблицы и т.п.

Для манипулирования со структурой данных, хранимой в век­торе, требуется управляющая информация, определяющая адрес начала вектора, тип элементов структуры данных и их количество в векторе и т.п. Для хранения управляющей информации создает­ся дескриптор (описатель) вектора, или информационный вектор.

Таким образом, структура вектора, состоит из двух частей: дескриптора и непосредственно вектора, в котором последова­тельно размещаются элементы структуры данных (рисунок 2).

Дескриптор содержит: адрес начала вектора, тип элементов структуры данных или их длину, число элементов или их началь­ный и конечный индексы. Адрес элемента с индексом i определя­ется выражением А_i = A_m+(i - m)*L.

В большинстве случаев отображение структур данных в струк­туры хранения в виде вектора можно выполнить, используя та­кой тип данных, как «массив». При этом транслятор создает как дескриптор вектора, так и сам вектор, а обращение к элементам вектора сводится к обращению к элементам массива. Однако транслятор создает статический массив с фиксированными раз­мерами, что может явиться ограничивающим фактором его при­менения. В прикладной программе можно организовать хранение данных в динамическом векторе.

Рисунок 3 - Структура вектора

Для этого нужно выполнить ряд операций: определить структуру дескриптора, получить ди­намическую память под дескриптор и заполнить дескриптор уп­равляющей информацией. Используя данные из дескриптора, оп­ределить размер памяти для вектора и получить динамическую память. При необходимости инициализировать элементы струк­туры данных в векторе. Адреса элементов для доступа к ним вы­числяются с использованием управляющей информации из деск­риптора. В программе доступ к структуре данных, хранимой в виде вектора, осуществляется посредством указателя на дескрип­тор (рисунок 3).

Рисунок 3 - Доступ к вектору через дескриптор

Иногда вместо дескриптора используется только указатель на начало вектора. Тогда остальные параметры структуры данных (тип или длина элементов, число элементов и т.п.) должны быть известны каждой из процедур обработки структуры данных, что может усложнить их реализацию.

Приведем пример программы организации хранения струк­туры данных в векторной памяти и обработки ее элементов.

Элементами структуры данных являются вещественные чис­ла, обработка элемента сводится сначала к занесению в элемент некоторого значения, а затем к выводу его значения на печать. Доступ к элементам структуры данных осуществляется по их ин­дексам, значения которых меняются от т до п.

Пример 1.

// Использование векторной памяти

#include <stdio.h>

#include <alloc.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

#define DESC struct D_s // Дескриптор вектора

DESC

{

float *ptr_v; // Указатель начала вектора

int len; // Длина элемента структуры

int m; // Индекс начального элемента

int n; // Индекс конечного элемента

};

int main()

{

DESC *d1; // Указатель на дескриптор

float *ptr_i; // Указатель на элемент структуры

float a; // Для выборки элемента

int i;

// Получение памяти под дескриптор

d1 = (DESC*) calloc(1,sizeof(DESC));

if (d1==NULL) // память под дескриптор не выделена

return -1; // неудачное завершение программы

// Занесение в дескриптор управляющей информации

d1->len = sizeof(float);// Длина элемента

d1->m = -3; // Индекс начального элемента

d1->n = 5; // Индекс конечного элемента

// Получение памяти под вектор размером (n-m+1 )*len

d1->ptr_v = (float*)malloc((d1->n — d1->m +1)*d1->len);

if (d1->ptr_v == NULL) // память под вектор не выделена

{

free (d1); // освобождение памяти из-под дескриптора return -1; // неудачное завершение программы

}

// Инициализация элементов структуры

for (i=d1->m; i<=d1->n; i++)

{

// Адрес i-гo элемента структуры

ptr_i = d1->ptr_v + i — d1->m;

// Занесем в i-й элемент число

*ptr_i = random(101)-50;

}

// Выборка и обработка элементов структуры

for (i = d1->m; i <= d1->n; i++)

{

ptr_i = d1->ptr_v + i -d1->m; // адрес элемента

a = *ptr_i; // Выборка элемента

printf(«\n %d -i element = %f»,i,a); // Печать

}

getchar(); // Ждем нажатия ввода

}