§ 7. Введение в строки
Строку можно рассматривать как обычный одномерный статический или динамический массив, тип элементов которого символьный (char). Строку можно объявить как обычный статический одномерный массив с фиксированной размерностью: const n=20; char T[n]; Здесь n — наибольшая длина строки. Вводить и обрабатывать можем и более короткие строки, но память объёмом 20 байт на всё время выполнения функции или блока занята для указанного здесь количества символов. Напомним, что каждый символ занимает один байт. Реальную длину строки можно получить с помощью функции strlen(T). Нумерация символов, как и в числовом массиве, с нуля.
Для ввода строки вместо cin лучше использовать специально предназначенную для этого стандартную функцию gets(T); так как cin вводит строку до первого пробела. Для ввода одной строки в отличие от ввода числового массива цикл не нужен.
Строка заканчивается специальным символом “конец строки”, который в тексте программы обозначается ‘\0’ с одинарными кавычками. Он формируется автоматически при вводе строки после нажатия на клавишу “Enter” или добавляется к записанной строковой константе.
Рассмотрим следующую программу.
const m=20; char T[m]; gets(T);cout<<strlen(T)<<” “ << sizeof(T)<<endl;
Если введём текст “математика” без никаких кавычек, то выведем 10 20.
Как и обычный числовой массив, строку также можно инициализировать при объявлении. Для этого указываем размерность, достаточную для размещения текста и символа конца строки (‘\0’). Этот символ надо явно записать, например: char T[11]={‘м’,’а’,’т’,’е’,’м’,’а’,’т’,’и’,’к’,’а’,’\0’}; Так как для каждого символа надо записывать кавычки и разделять символы запятой, то есть более простой способ: char T[11]=“математика”; В этом случае нулевой символ добавляется к концу строки автоматически. Более того, размерность строки можно не указывать: char T[]=“математика”; Тогда она определяется в зависимости от реальной длины строки.
Для вывода строки кроме cout и printf с форматом “%s” можно использовать специальную функцию puts(T). После вывода курсор перемещается в начало следующей строки окна вывода.
В функцию строку можно передать как обычный одномерный массив.
Пример 4. Составить и проверить функцию, которая в одной строке находит количество цифр и количество введённого символа.
void STRDIGIT (char t[],char , int &, int &);
// или void STRDIGIT (char *t,char , int &, int &);
int main()
{ /* Объявляем строку наибольшей длины 50 */ char str[50];
gets(str); // Ввод строки
char c1; /*Переменная для одного символа */
int KDig, KC; cout<<"Input the symbol ";
c1=getchar(); // ввод одного символа
STRDIGIT(str,c1,KDig,KC); cout<<"In the string ";
puts(str); /* Вывели строку, или printf ( “%s\n”, str) */
cout<< KDig<< " digits and " <<KC << " of simbols "<<c1;
getch(); return 0; }
void STRDIGIT(char t[],char Ch,int &K1, int &K2)
{ K1=0; K2=0;
for (int i=0; i<strlen(t); i++) // 1
// strlen возвращает длину строки
{ if (t[i]>='0' && t[i]<='9') K1++; // 2
if (t[i]==Ch) K2++; }
}
В качестве упражнения подумайте, почему в STRDIGIT не написали else после первого if. Для какого анализируемого символа Ch функция будет одинаково работать, а для какого — нет, если написать else?
Цикл //1 для работы со строкой можно записать по-другому, используя символ конца строки ( ‘\0’ ) for (int i=0; t[i] !=’\0’; i++) { …}. Этот символ, как и числовой нуль, играет роль false при сравнении. Поэтому это же можно записать короче: for (int i=0; t[i]; i++) { …}
Так как символы для цифр располагаются в кодовой таблице подряд (коды 48,49, … , 57) и тип char совместим с целым типом, то вместо // 2 можно
if (t[i]>=48 && t[i]<=57) K1++;
Анализ одного символа можно выполнить, используя встроенную функцию isdigit, возвращающую true или false в зависимости от того, является один символ цифрой или нет. Поэтому можно предложить более компактный другой вариант нашей функции:
void STRDIGIT (char *t, char Ch, int &K1, int &K2)
{ K1=K2=0; for (int i=0; t[i];) // 1
{ if ( isdigit(t[i])) K1++; // 2
if (t[i++]==Ch) K2++; }
}
Записать i++ при выволнении первого if будет неправильно. Почему?
Вместо for в строке // 1 можно записать while:
K1=K2=0; int i=0; while (t[i]) {…}
Кроме функции isdigit, есть другие функции, анализирующие один символ, но не строку. Некоторые из них приведены ниже:
islower — является ли аргумент символом нижнего регистра (маленькой буквой, например);
isupper — является ли аргумент символом верхнего регистра (большой буквой, например);
isalpha — является ли аргумент буквой алфавита (верхнего или нижнего регистра);
isgraph — является ли аргумент печатным символом, отличным от пробела;
isprint — является ли аргумент печатным символом, включая пробел.
Эти и другие подобные функции, имена которых начинаются с is, возвращают true или false в зависимости от того, принадлежит ли символ соответствующей группе. Кроме этого, в эти функции передаётся один символ, а не строка. Поэтому анализ всех символов строки выполняется в цикле, а в функцию передаётся элемент символьного массива ( t[i]).
Во второй части книги будет рассмотрен профессиональный подход для работы со строками, основанный на использовании указателей для организации циклов в любых, не обязательно символьных массивах и большого количества строковых функций.
Упражнения и тесты
1. Пусть const n=10;
int a[n]={-1,-2,33,44,-5,-6,77,8}, *q;
Какие из следующих присваиваний допустимы и что они означают?
1) q=a; 2) q=*a[0]; 3) q=a[0]; 4) q=&a[0]; 5) q=n;
6) int i=5; q=*a[i]; 7) int i=n/2; q=a[i]; 8) int i=n/2; q=&a[i];
9) int i=n-1; q=a[i]; 10) q=&a[n]; 11) q=&a[n];
2. Дан код:
void F2 (int *x, int N, int &S)
{ S=0; for (int i=0; ; )
{ S+=x[i++];
if (x[i]==0 || i ==N ) return; }
}
int main( )
{ const n=10;
// Вариант a)
int a[n]= {11, -2, 30, 44, 5, -60, 7, -8, 0, 100 };
/* или другие варианты
b) int a[n]={11, -2, 30, 0, 5, -60, 7, -8, 9, 100 };
с) int a[n]={11, -2, 0, 44, 5, 0, 7, -8, 9, 100 };
d) int a[n]={11, -2,30, 4,5, -60,7, -8,9,100 }; */
int &S1; F2 (a,n,S1); cout<<S1; //1
int S2; F2 (&a[0],n/2,S2); cout<<S2; //2
int S3; F2 (a,n,S3); cout<<S3; //3
int S4; F2 (&a[5], 5, S4); cout<<S4; //4
int *S5; F2 (a,n,S5); cout<<S5; //5
int *q=a[5], S6; F2 (q, n/2, S6); cout<<S6; //6
int* q=&a[n/2], S7; F2 (q, 5, S7); cout<<S7; //7
int* q; q=&a[n/2], S8=0; F2 (q, n/2, S8); cout<< S8;//8
getch(); return 0; }
В каких вариантах (//1 — //8) правильно вызвана функция F2? Что будет выведено для каждого из вариантов массива (a — d)?
3. Дан код: void F3 (int *x, int N, int S)
{ S=0; for (int i=0; i<N-1; )
{ if (x[++i]>0) S+=x[i];
cout<<S<<” “; }
}
int main( ) { const n=10;
int a[n]= {11, -2, 0, 44, 5, 60, 7, -8, 9, 100 };
/* Записано 8 вариантов вызова функции F3 (см. упр. 2)*/
getch(); return 0; }
В каких вариантах (//1 — //8) правильно вызвана функция F3? Что будет выведено?
4. Описана функция:
void OutChar (int *a, int N, int k)
{ for (int i=0; i<N; i++) printf ("%d %c %c", a[i], a[i], ( i+1)%k ? '\n': ' ' ); }
/*Какие из следующих вызовов правильные? Что и где, в каких строках, будет выведено? */
main() { const n=10; int k=5;
int a[n]= {48, 49,50,51, 52, 53, 54, 55, 56, 57};
OutChar (a,n,k); /* 1 */ OutChar(a, k, n); //2
OutChar(&a[0], k,k/2); /* 3 */ OutChar(&a[k], k,k/2); //4
OutChar( a[0], k, n); /* 5*/ OutChar (a,2*k,k); //6
OutChar(a[0], n, k); /* 7 */ OutChar(*a[0], n, k); //8
getch(); return 0; }
5. Описана функция:
void OutChar (int *a, int N, int k)
{ for (int i=0; i<N; i++) printf("%X %c %c", a[i], a[i], i%k ? ' ‘: '\n' ); }
/*Какие из следующих вызовов правильные? Что и где, в каких строках, будет выведено? */
main() { const n=10; int k=2;
int a[n]= {65,66,67,68,69,70,71,72,73,74};
/* дальше см. упр. 4*/ }
6. В одномерном целочисленном массиве найти все числа с наибольшим количеством единиц в его двоичном представлении.
Это пример задачи, которую за один просмотр массива решить нельзя. Первый раз анализируем все числа для нахождения наибольшего количества единиц. При повторном просмотре массива найдём и выведем на экран все числа с наибольшим таким количеством. В отличие от однопроходного такой алгоритм называется двухпроходным.
unsigned NUM (unsigned);
main() { const n=5; unsigned maxnum=0, num2, A[n]={10,7,14,2,19};
/* Находим наибольшее количество единиц для чисел массива (maxnum) */
for(int i=0; i<n; i++) { num2=NUM(A[i]); if (num2>maxnum)
maxnum = num2; }
/* Выводим все числа с наибольшим количеством единиц в его двоичном представлении. */
for(int i=0; i<n; i++) if (NUM(A[i])==maxnum) cout<<A[i]<<" ";
getch(); return 0; }
/* Функция находит количество единиц в двоичном представлении одного целого числа */ unsigned NUM (unsigned a)
{ unsigned num=0;
while (a) { num+=a%2; a/=2; }
return num; }
Задачи
1. Задан массив из n точек плоскости, т. е. два одномерных массива X[n] и Y[n], где (Xi, Yi) — координаты iй точки. Составить следующие функции:
логическую функцию Test с параметрами x, y, k для определения, принадлежит ли одна точка с координатами (x, y) kй четверти;
функцию Num, которая с помощью первой функции в массиве точек определяет их количество в kй четверти;
функцию main, которая определяет массив точек при объявлении и с помощью второй функции находит количество точек в каждой четверти.
const n = 10;
bool Test (float , float , unsigned );
unsigned Num (float* x, float* y, unsigned k);
main() { float X[n]= {1.1,2.2,3,44,0.5,-6.6, -0.7, -88, -9, -10},
Y[n]={11, 0.2, 33, 0.4,-5.5, 66, 77, -8.8,-9.9,-10};
cout<<" Number of points in\n";
for(unsigned K=1; K<=4;K++) cout<<endl<<K<<” “<<Num(X,Y,K);
getch(); return 0; }
bool Test (float x, float y, unsigned k)
{ switch (k) { case 1: return x>0 && y>0;
case 2: return x<0 && y>0;
case 3: return x<0 && y<0;
case 4: return x>0 && y<0; } }
unsigned Num (float* x, float* y, unsigned k)
{ unsigned number=0;
for (int i=0; i<n; i++) if (Test (x[i], y[i], k)) number++;
return number; }
2. В одномерном вещественном массиве найти среднее значение. Числа из отрезка [a, b] увеличить в 10 раз, а остальные оставить без изменения. Составить и использовать следующие функции: ввод массива; вывод массива; вычисление среднего значения элементов массива; изменение массива; main.
void INP(float x[], int n);
void OU1(float x[], int n);
float AVER(float x[], int n);
void CHANGE(float a, float b, float x[], int n);
main()
{ const N=5; float arr[N], a, b; INP(arr, N);
cout<<"Исходный массив \n"; OU1(arr, N);
cout<<"Среднее значение \t" <<AVER(arr, N)<<endl;
cout<<"a="; cin>>a; cout<<"b="; cin>>b;
CHANGE(a, b, arr, N);
cout<<"Измененный массив \n"; OU1(arr, N);
getch(); return 0; }
void INP(float x[], int n)
{ for (int i=0; i<n; i++)
{ cout<<(i+1) <<" element -\t"; cin>>x[i]; } }
void OU1(float x[], int n)
{ cout<<endl;
for (int i=0; i<n; i++) cout<<x[i]<<” “; }
float AVER(float x[], int n)
{ float s=0;
for (int i=0; i<n; s+=x[i++]);
return s/n; }
void CHANGE(float a,float b, float x[], int n)
{ for (int i=0; i<n; i++)
if(a<=x[i] && x[i]<=b) x[i]*=10;
}
3. Составить следующие функции для работы с одномерным массивом: ввод массива с контролем ввода; вывод массива; логическую функцию, которая проверяет, рассортирован ли массив по возрастанию. В main вызвать эти функции.
void MyInp(int* x, int size);
void MyOut(int* x, int size);
bool Sorted(int* x, int size);
main( )
{ const n=10; int A[n]; MyInp(A, n);
cout<<" Integer array"; MyOut(A, n);
if (Sorted(A, n)) cout<<" \n Yes”; else cout<<" \n No”;
getch(); return 0; } ;
void MyInp(int x[],int size)
{ for(int i=0; i<size; i++)
/* Цикл do для ввода одного числа с проверкой */
do { textcolor (15); cin>>x[i];
if (x[i]>0) break;
textcolor (12); cprintf("Error. Repeat. ");
} while (1);
} ; // The end of function
/* При вводе неположительных чисел выводим сообщение об ошибке, и программа повторяет ввод этого же элемента массива, не меняя индекс */
void MyOut(int x[], int size) { cout<<endl;
for(int i=0; i<size; i++) cout<<x[i]<<" "; } ;
bool Sorted(int x[], int size)
{ for (int i=0; i<size-1; i++) if (x[i]>x[i+1])
return false; // else не надо!
return true; }
Упражнение. Как будет работать последняя функция, если оставить else?
4. Рассортировать заданный массив точек по возрастанию расстояния до начала координат. Если расстояния одинаковы, то вначале должны быть точки области, ограниченной параболой y=x2 и прямой y=2, а затем — точки, не принадлежащие этой области. Составим следующие методы класса:
MyInp для ввода координат точек;
MyPoint для определения расстояния от одной точки до начала координат (d1) и принадлежности точки указанной области (b1);
ArrPoint для построения массива расстояний и логического массива, определяющего принадлежность каждой точки области;
RR для перестановки двух величин. Эта функция дважды перегружена для вещественного и логического типов;
MySort для сортировки массива с использованием функций RR; Используемый здесь алгоритм обменной сортировки описан в гл.7, пункт 1.1;
MyOut для вывода координат точек.
const nmax=20;
class clCoord
{ float *x, *y, *d; bool *b; int n;
void MyPoint(float x1, float y1, float &d1, bool &b1)
{ d1=sqrt(x1*x1 + y1*y1);
b1= y1>=x1*x1 && y1<2; };
void RR(float &u, float &v)
{ float t=u; u=v; v=t; } ;
void RR(bool &u, bool &v)
{ bool t=u; u=v; v=t; };
public:
clCoord (int , float *, float *); void ArrPoint();
void MySORT();
void MyOut();
~clCoord() // Дeструктор
{ cout<<"\nThe destructor deletes array\n" ;
getch(); delete []x; delete []y;
delete []d; delete []b;
} // The end of destructor
}; // The end of class
clCoord::clCoord (int m, float *u, float *v)
{ n=m; if (n>nmax || n<1) n=nmax;
x= new float[n]; y= new float[n];
d= new float[n]; b= new bool[n]; //??
for(int i=0; i<n; i++) { x[i]=u[i]; y[i]=v[i]; } } ;
void clCoord::ArrPoint ()
{ for(int i=0; i<n; i++)
MyPoint (x[i],y[i],d[i],b[i]); };
void clCoord::MySORT( ) { int k=n; bool flag;
do { k--; flag=false;
for(int i=0; i<k; i++)
if (d[i]>d[i+1] || d[i]==d[i+1] && b[i]<b[i+1])
{ flag=true; RR(x[i],x[i+1]); RR(y[i],y[i+1]);
RR(d[i],d[i+1]); RR(b[i],b[i+1]); }
} while (flag); } ;
void clCoord::MyOut()
{ cout<< "\n \n";
cout<< " T A B L E \n";
cout<< " x y d b \n";
cout<< " \n";
for ( int i=0; i<n; i++)
printf (" %7.2f %7.2f %8.3f %1d \n",
x[i], y[i], d[i], b[i]);
} ;
int main() { int N; cout<<”\n N=”; cin>>N;
float *X= new float[N], *Y= new float[N];
for (int i=0; i<N; i++)
{ cin>>X[i]; cin>>Y[i];}
clCoord OBJ (N,X, Y);
OBJ.ArrPoint (); OBJ.MyOut();
OBJ.MySORT(); OBJ.MyOut();
getch(); return 0; }
Функции MyPoint и RR имеют атрибут доступа private по умолчанию. Они доступны, как и поля, только в функциях этого класса и недоступны в других функциях. Например, из функции main их вызвать нельзя.
Массивы координат точек вводятся в main и передаются в объект с помощью конструктора через параметры. Кроме этого, их можно ввести или задать с помощью датчика случайных чисел в методе класса.
5. В одномерном целочисленном массиве найти, сколько раз повторяется наибольшее число, сколько раз повторяется наименьшее и вывести жёлтым цветом то из них, которое повторяется чаще. Например, в массиве {99, 8, 99, 99, 2} наибольшее число 99 повторяется чаще (три раза), чем наименьшее 2, которое встречается только один раз. Поэтому число 99 выделяем жёлтым цветом. Для другого теста {99, 7, 99, 7, 7} жёлтым цветом выделим число 7.
Составим и используем следующие функции: ввод массива (ReadArr); обычный, не “цветной” вывод массива (WriteArr); функцию ColorWriteArr, которая выводит число w массива цветом color1, остальные числа массива — цветом color2; поиск наибольшего и наименьшего элементов массива (MaxMin); функцию Num, которая определяет, сколько раз число w повторяется в массиве; main, проверяющую перечисленные выше функции.
void ReadArr(int [], int );
void WriteArr(int [], int );
void ColorWriteArr(int a[], int , int , int , int );
void MaxMin(int [], int , int &mx, int &mn);
int Num(int [], int , int );
main() { const n = 5; int a[n], MyMax, MyMin, num1, num2;
ReadArr(a, n); WriteArr(a, n);
MaxMin(a, n, MyMax, MyMin);
num1 = Num(a, n, MyMax); num2 = Num(a, n, MyMin);
cout<<"\nMax "<<MyMax <<" Min "<<MyMin<<endl;
cout<<"\nNumMax "<<num1 <<" NumMin "<<num2<<endl;
if (num1>num2) ColorWriteArr(a, n, MyMax, 14, 11);
else if (num1<num2) ColorWriteArr(a, n, MyMin, 14, 11);
else cout<<" Number of max = number of min ";
getch(); return 0; }
void ReadArr(int x[], int size)
{ for (int i=0; i<size; i++) { cout<<"a["<<i<<"]="; cin>>x[i]; } }
void WriteArr(int x[], int size)
{ for (int i=0; i<size; i++) cout<<x[i]<<" "; printf("\n"); }
void MaxMin(int x[], int size, int& mx, int& mn)
{ mx=x[0]; mn=x[0];
for (int i=0; i<size; i++) if (x[i]<mn) mn = x[i];
else if (x[i]>mx) mx = x[i]; }
int Num(int x[], int size, int w)
{ int k=0; for (int i=0; i<size; i++) if (x[i] == w) k++; return k; }
void ColorWriteArr(int x[],int size,int w,int c1,int c2)
{ for (int i=0; i<size; i++)
{ if (x[i] == w) textcolor(c1); else textcolor(c2);
cprintf("%5d ", x[i]); } printf("\n"); }
Уровень В
Составить несколько функций, не включённых в класс.
Дан одномерный вещественный массив a[n]. Вычислить
Составить одну функцию типа void с тремя результатами, которая в одном цикле вычисляет наибольшее число массива, сумму всех его элементов и их произведение. В головной функции определить массив при объявлении и с помощью одной функции вычислить f.
Для одномерного массива вычислить то же самое (см. задачу 1). Составить следующие три вещественные функции, каждая из которых имеет один результат: 1) вычисление наибольшего числа массива, 2) вычисление суммы всех его элементов, 3) нахождение их произведения. В головной функции определить массив при объявлении и с помощью трёх функций вычислить f.
Даны массивы a[5], b[5], c[5]. Вычислить
Даны два массива x[10] и y[10]. Построить третий массив z[10]:
Функции: вычисление наименьшего из двух чисел r = min(u, v); вычисление r = max(u, v); построение массива; main().
Ввести два одномерных массива. В каждом из них найти наибольшее количество одинаковых подряд идущих элементов и этот элемент.
Ввести три одномерных массива — a[n], b[n], c[n]. Получить массив d[n] по формуле d=(a+b) ∙ (b+c), где сложение и умножение выполняются поэлементно. Составить и использовать функции для ввода массива, поэлементного сложения двух массивов, их поэлементного умножения, функцию main.
Найти периметр (площадь) выпуклого многоугольника, если в виде двух одномерных массивов заданы координаты его вершин в порядке обхода. е Функции: вычисление длины отрезка по координатам двух вершин; вычисление периметра (площади) одного многоугольника; головную функцию, в которой с помощью второй функции находим периметр (площадь) многоугольника.
Рассортировать массив по возрастанию первых двух цифр числа. Функции: ввод массива, нахождение первой и второй цифры для одного целого числа, построение массива первых и вторых цифр, сортировка массивов, вывод массивов в виде таблицы, функцию main.
Рассортировать массив следующим образом: сначала должны размещаться палиндромы по возрастанию их значений, а затем не палиндромы тоже по возрастанию их значений. Палиндром – это целое симметричное число, которое одинаково читается слева направо и справа налево.
Рассортировать целочисленный массив по убыванию количества единиц в двоичном представлении числа.
Рассортировать целочисленный массив по убыванию общего количества пар соседних различных цифр в двоичном представлении числа. Например, число 7410 = 10010102 содержит пять таких пар.
Рассортировать целочисленный массив по убыванию количества букв в шестнадцатеричном представлении числа.
Массив точек плоскости рассортировать по убыванию первой координаты.
Уровень С
Разработать объектно - ориентированный вариант программ для работы с одним или несколькими динамическими массивами (см. задачи уровня B). Предусмотреть конструктор и деструктор.