Ситкин. Информатика. Программирование в DELPHI

Лабораторная работа № 8

МАССИВЫ

Цель работы приобретение умений разработки и программной реализации алгоритмов обработки массивов.

Если в проекте осуществляется хранение и обработка большого количества переменных одного типа, то удобно использовать структуру данных массив, а не вводить в употребление большое количество переменных. Достаточно объявить массив. В программировании

массив совокупность пронумерованных однотипных переменных.

Объявление массива

При объявлении массива нужно указать его характеристики:

имя массива общее имя переменных, составляющих массив;

диапазон изменения номера переменной (индекса), тем самым определяется число элементов массива, т.к. значения индекса заполняют без пропусков через единицу весь интервал;

тип элементов массива.

В общем виде объявление (описание) массива выглядит так var имя_массива : array[нижн_индекс..верхн_индекс] of тип ;

здесь array и of служебные слова; имя массива выбирает программист; в квадратных скобках указывают границы изменения индекса, обычно это целые числа; тип тип переменных, составляющих массив. Объявление массива служит командой компилятору для выделения указанного числа пронумерованных ячеек памяти при компиляции для последующего хранения в них значений переменных

91

указанного типа. Сами ячейки пока не содержат значений, они только пронумерованы и имеют общее имя. Т.е. массив не инициализирован.

Реальный массив может быть меньше (но не больше) объявленного.

Рассмотрим примеры объявлений массивов. 1. Через объявление переменной

var x:array[1..10] of byte; //массив из десяти переменных целого типа y:array[0..9] of real; //массив из десяти переменных вещественного

//типа, пронумерованных от 0 до 9 z:array[-5..5] of char; //массив из одиннадцати переменных

//символьного типа, пронумерованных от -5 до 5 d:array[byte] of string; //массив из 256 переменных строкового типа,

//пронумерованных от 0 до 255

2. Через объявление пользовательского типа данных массив, а

затем объявление переменной этого типа type mass = array[1..10] of integer;

var x:mass;

3. С использованием имён констант const m=1; n=25;

type mas1 = array[m..n] of single; mas2 = array[-n..n] of double;

var x:mas1; //массив из 25-ти вещественных переменных (элементов) y, z:mas2; //два массива из 51-го вещественного элемента каждый

В программном коде для обращения к элементу массива запи-

сывают имя массива с указанием номера элемента в квадратных скоб-

ках. В качестве индекса может выступать константа, переменная или выражение. Все они должны быть целого (порядкового) типа, напри-

мер: x[1]; x[i]; x[i+1] и т.п.

92

Обработка массивов

Для обработки массивов используют операторы циклов, в теле

которых индекс пробегает ряд значений. Рассмотрим некоторые ти-

повые примеры (фрагменты). Пусть имеются следующие описания const n=10;

type vector = array[1..n] of real; var x:vector;

S, max:real; i:byte;

1. Сформировать массив из n случайных вещественных чисел в диа-

пазоне от нуля до единицы

Чтобы воспользоваться генератором случайных чисел, его нуж-

но сначала инициализировать оператором Randomize, после этого можно вызывать стандартную функцию Random. В работе с массива-

ми удобен оператор цикла for (частный случай оператора while, спе-

циально созданный для работы с массивами).

93

2. Найти сумму элементов массива (элементы уже введены в память)

3. Найти номер первого отрицательного элемента (полагаем, что эле-

менты массива введены и хотя бы один из них отрицательный)

94

4. Найти наибольший элемент массива Алгоритм, фрагмент блок-схемы которого представлен на рис. 8.1,

и т.д., пока не закончатся элементы. В результате к концу процесса

«вытягивается» максимальное значение массива.

95

96

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

const m=100;

var x: array[1..m] of real;

i, n, h:byte;

k:real;

begin

n:= Memo1.Lines.Count; //определение числа элементов в массиве

for i:=1 to n do

begin //начало тела цикла

{считывание i-го элемента в память из i 1-ой строки компонента Memo1, т.к. нумерация строк в Memo от нуля}

if x[i]<0 then begin //начало действий в случае отрицательного элемента

x[i]:=k*x[i];

h:=h+1;

end; //конец действий для отрицательного элемента

Label3.Caption:=Label3.Caption+#13+FloatToStr(x[i]); {вывод i-го

элемента на отдельной строке с сохранением выведенных ранее элементов} end; //конец тела цикла

Label4.Caption:='отриц. эл-ов '+IntToStr(h);

end;

В случае вывода элементов в компонент Memo2 нужно записать

Memo2.Lines[i-1]:= FloatToStr(x[i]) + #10;

Отметим, что при работе приложения (рис. 8.3) память была от-

ведена при компиляции под сто элементов массива, а реально исполь-

зовалась только под девять, что нерационально.

97

Динамические массивы

При написании программы для обработки массива часто заранее неизвестно реальное будущее количество элементов в нём. Но при объявлении обычного (статического) массива в разделе описаний необходимо указывать число элементов, под это число при компиля-

ции будет выделена память для хранения массива. Исходя из логики,

можно ориентироваться на какое-то предельное число. Однако если реальное число элементов окажется больше, то приложение исполь-

зовать уже нельзя. А если меньше, то программа работать будет, но занято памяти будет меньше, чем выделено, что неэффективно.

Для рационального использования памяти при работе с масси-

вами используют динамические массивы. В отличие от обычных (ста-

тических), при объявлении динамического массива не указывают число элементов. Кроме того, память под такой массив выделяется не во время компиляции, а по ходу работы программы, когда число эле-

ментов становится известно. Для выделения памяти вызывают проце-

дуру SetLength( имя_массива , число элементов ); например,

var x:array of real; //объявляется динамический веществ. массив

n:byte;

begin //раздел операторов

………… //какие-то вычисления до работы с массивом

n:=….. //вычисление количества элементов по ходу работы программы

SetLength(x, n);//выделение памяти под массив сколько и когда нужно

………….//ввод элементов и какие-то действия с массивом

SetLength(x, 0); //высвобождение памяти

…………..//какие-то вычисления, программа ещё работает

end;

98

Под эффективным использованием памяти понимают, что памя-

ти выделяется ровно столько, сколько нужно, и ровно в те моменты работы программы, когда это нужно.

Нижний индекс динамического массива всегда равен нулю,

верхний можно определить функцией High( имя_массива ), её зна-

чение равно числу элементов в массиве минус единица.

Подпрограмма с открытым параметром-массивом

Над массивами часто выполняются типовые для них действия

(поиск максимального элемента, вычисление суммы элементов и т.д.).

В связи с этим целесообразно типовые действия оформлять в виде пользовательских подпрограмм. При описании пользовательской подпрограммы целесообразно в списке формальных параметров у па-

раметра-массива не указывать число элементов, т.е. использовать от-

крытый параметр-массив. Это позволит подпрограмме обрабатывать массивы любой длины, передаваемые ей целиком в качестве фактиче-

ского массива. Должны лишь совпадать типы элементов формального открытого параметра-массива и фактического массива.

Как и обычные параметры подпрограмм, параметры-массивы могут быть параметрами-значениями (по умолчанию они таковые и есть) или параметрами-переменными. Во втором случае перед пара-

метром-массивом должно стоять слово var. Первые передают массив только в подпрограмму, вторые и обратно. Примеры заголовков

procedure ar (t: array[1..5] of real); //обычный массив, параметр-значение procedure ar (t: array of real); //открытый массив, параметр-значение function ar (t: array of real):real; //открытый массив, параметр-значение procedure ar (var t: array of real); //открытый массив, параметр-переменная

99

Пример 8.2

Разработаем проект для ввода двух массивов из компонентов

Memo и вычисления произведения элементов каждого из них.

Заранее неизвестно какое число элементов введёт пользователь в компоненты Memo, это значит, что следует объявить оба массива динамическими и выделить под них память, когда число элементов в каждом массиве станет известно, т.е. уже по ходу работы приложе-

ния. Это позволит эффективнее расходовать память.

Над обоими массивами выполняется одно и то же действие

налицо целесообразность оформить его в виде подпрограммы. Уже

отметили, что число элементов в массивах на стадии разработки про-

екта неизвестно, да и количество элементов в них наверняка будет

разное. По этой причине следует в качестве формального параметра

100