Используемые алгоритмы обработки данных
Некоторые часто используемые алгоритмы обработки данных содержат арифметические операторы. Многие из них применяются настолько часто, что программисты даже не думают о них как об алгоритмах. Два наиболее важных из них называются «счетчиком» и «аккумулятором».
Счетчики
Счетчик — это переменная, которая увеличивает свое значение на единицу каждый раз, когда происходит определенное событие. Алгоритм счетчика таков:
variable = variable + 1
Учитель математики скажет вам, что эта формула бессмысленна, так как соответствующее уравнение не имеет решений, но в программировании на компьютере такая инструкция является вполне законной.
Рис.
6.9. Алгоритм счетчика
Компьютер сначала вычислит значение в правой части, а потом присвоит полученное значение переменной в левой части (рис.6.9). Таким образом, одна и та же переменная никогда не будет иметь два значения одновременно. С точки зрения компьютера, смысл выражения можно передать так:
Новое значение переменной равно старому значению плюс 1
Давайте проследим за работой алгоритма счетчика, так, как она показана на рис.6.10. У нас есть переменная count, которой присвоено начальное значение, равное нулю:
int count;
count=0;
Теперь вступает в действие алгоритм
count = count + 1;
Рис.
6.10. Выполнение алгоритма счетчика
Компьютер выполняет эту инструкцию так:
count = 0 + 1
К начальному значению переменной count, которое равно 0, добавлен литерал, имеющий значение 1. В результате вычислений получено значение 1, которое теперь присваивается переменной count. Значение переменной изменяется с 0 на1. Затем та же процедура повторяется снова:
count = count + 1;
Компьютер выполняет эту операцию как
count = 1 + 1
К текущему значению переменной count, равному 1, прибавляется литерал со значением 1. В результате они дают 2, и это новое значение присваивается переменной. С каждым новым выполнением этой операции, значение переменной count возрастает на единицу (инкремент).
Разумеется, можно присвоить переменной любое начальное значение и увеличивать его на любое отличное от единицы число. Если присвоить переменной count начальное значение, равное 1, при выполнении инструкции
count = count + 2;
значение переменной всегда будет нечетным числом: 1, 3, 5, 7 и так далее. Используя переменную count, можно считать пятерками, count = count + 5, или десятками, count = count + 10, или как угодно еще.
Чтобы считать в сторону уменьшения, достаточно слегка изменить алгоритм:
variable = variable - 1
Теперь при каждом выполнении операции значение переменной будет уменьшаться на единицу (декремент).
Операторы инкремента
Счетчики используют настолько часто, что в языке Си существуют специальные операторы инкремента и декремента переменной. Оператор ++variable увеличивает значение переменной на единицу еще до выполнения соответствующей инструкции. Оператор выполняет то же действие, что и инструкция
variable = variable + 1;
В качестве примера действия оператора инкремента, рассмотрим следующую программу:
/*count.c*/
main()
{
int count = 0;
printf("Первое значение переменной \
count равно %d", count);
printf("Второе значение переменной \
count равно %d", ++count);
printf("Последним значением переменной \
count является %d", count);
}
Результат работы программы отображается в виде сообщений:
Первое значение переменной count равно 0
Второе значение переменной count равно 1
Последним значением переменной count является 1
Перед выполнением второй функции printf() компилятор увеличивает значение переменной count на 1. Тот же эффект был бы достигнут и при использовании инструкции
count = count + 1;
printf("Второе значение переменной
count равно %d\n", count);
Использование оператора инкремента позволяет увеличить значение переменной без введения в текст программы отдельной инструкции присваивания.
Необходимо помнить, что оператор инкремента реально изменяет значение переменной. Проверьте, понимаете ли вы разницу между оператором инкремента ++count и выражением, приведенным в следующей строке:
printf("Второе значение переменной count равно %d\n", count+1);
Выражение count+1 не изменяет значения, присвоенного переменной count. В результате выполнения этой инструкции значение переменной, увеличенное на единицу, только отображается на экране, но не заносится в память. Пример программы, в которой используются выражения вместо операторов инкремента, приведен в Листинге6.6.
Листинг 6.6. Использование выражений вместо операторов инкремента.
main()
{
int count = 0;
printf("Первое значение переменной \
count равно %d", count);
printf("Второе значение переменной \
count равно %d", count+1);
printf("Последним значением переменной \
count является %d", count);
}
В результате работы программы мы увидим следующие сообщения:
Первое значение переменной count равно 0
Второе значение переменной count равно 1
Последним значением переменной count является 0
Значение выражения count+1 представлено на экране как 1, но полученный результат не был внесен в соответствующую область памяти. Поэтому третья функция printf() вывела на экран монитора исходное значение переменной, равное 0.
Оператор инкремента можно использовать так же, как и выражение, значение которого будет присвоено переменной, стоящей в левой части инструкции присваивания. Например, следующая инструкция увеличивает значение переменной count, а затем присваивает полученное значение переменной number:
number = ++count;
те же операции можно было выполнить и так:
count = count + 1;
number = count;
Оператор ++ можно использовать с именем переменной как инструкцию:
++number;
Если же знаки ++ помещены справа от имени переменной,
variable++;
то приращение значения переменной произойдет после завершения соответствующей инструкции. Посмотрите на слегка модифицированную программу из Листинга6.6:
main()
{
int count = 0;
printf("Первое значение переменной \
count равно %d", count);
printf("Второе значение переменной \
count равно %d", count++);
printf("Последним значением переменной \
count является %d", count);
}
Оператор ++ увеличит значение переменной count после выполнения второй инструкции, использующей функцию printf(). Вторая функция printf() отобразит на экране исходное значение переменой, и сообщения, выведенные на экран, будут выглядеть так:
Первое значение переменной count равно 0
Второе значение переменной count равно 0
Последним значением переменной count является 1
Во время выполнения первой и второй функций printf(), значение переменной равно 0 и увеличивается на 1 только перед выполнением третьей функции printf().
Используя оператор инкремента, можно сохранить начальное значение переменной в другой переменной и одновременно увеличить его, как показано в программе:
main()
{
int number, storage;
puts("Введите значение числа:");
scanf("%d", &number);
storage = number++;
printf("Начальное значение числа: %d\n", storage);
printf("Новое значение числа: %d", number);
}
В инструкции
storage = number++;
мы, во-первых, присваиваем значение number переменной storage, а во-вторых, увеличиваем переменную number на единицу.
Оператор декремента работает аналогичным образом, но уменьшает значение переменной на единицу. Синтаксис использования оператора таков:
--variable
уменьшает значение переменной на 1 до выполнения инструкции
variable--
уменьшает значение переменной на 1 после выполнения инструкции