 |
Лабораторная работа № 6. Двумерные массивы
|
|
|
|
Продолжительность – 4 часа.
Максимальный рейтинг – 8 баллов.
Цель работы
Освоить способ динамического захвата и освобождения памяти под двумерные массивы данных (матрицы) – при помощи оператора new и посредством функций malloc() и calloc(). Повторить понятия, операции и закрепить умения и навыки матричной алгебры. Уяснить практическую разницу и сходство в языке С++ понятий «массив» и «указатель». Повысить навыки отладки программного кода на С++, трассировки программы и просмотра значений переменных в окне Watch.
Задание на лабораторную работу
1. Написать, отладить и протестировать программу, выполняющую следующие операции с одномерными и многомерными массивами данных (в соответствии со своим вариантом, см. Таблица 6)
2. Во втором столбце таблицы индивидуальных заданий (Таблица 6) – способ выделения памяти под матрицу: 1 – хранение матрицы в памяти построчно в виде одномерного массива (как на Рис. 18); 2 – массив указателей, содержащий адреса строк матрицы (как на Рис. 19).
3. Операции выделения памяти под матрицы и вектора, вывод на экран, операции матричной арифметики, освобождение памяти и т.п. организовать в виде подпрограмм (функций).
4. При выполнении операции обращения к элементам матрицы обеспечить защиту от выхода за границы диапазона строк и столбцов.
5. При выполнении операций матричной алгебры размерность вектора и второй матрицы задать самостоятельно таким образом, чтобы была возможность эти операции производить. Организовать в подпрограммах проверку корректности размерностей матриц: при произведении – проверять сцепленность матриц, при сложении – совпадение размерностей.
6. При демонстрации преподавателю работающей программы необходимо провести пошаговую трассировку указанного преподавателем участка программы с комментариями производимых программой действий. При трассировке адреса динамических переменных и их значения необходимо выводить в окне Watch.
|
|
|
7. По выполненной лабораторной работе подготовить отчет, включающий блок-схемы алгоритмов процедур и рисунок, отражающий распределение памяти под матрицу. Отчет в обязательном порядке снабдить комментариями.
8. Повышенный балл выставляется за выполнение программы с контролем адресов и выделяемой под динамические объекты памяти.
Варианты индивидуальных заданий к лабораторной работе содержит Таблица 6.
Таблица 6. Варианты индивидуальных заданий к лабораторной работе
| № | cпособ выделения памяти | тип данных элементов матрицы | размерность массива А [NxM] | операции с вектором х | операции с матрицами А и В | вычислить |
| 1. | double | [6,6] | 3x*A | А+2*B | сумму элементов основной диагонали | |
| 2. | unsigned long | [6,5] | A*2x | A-4*B | сумму элементов последнего столбца | |
| 3. | int | [5,5] | x*3A | 2*(A+B) | произведение элементов основной диагонали | |
| 4. | unsigned int | [4,5] | 4A*x | 3*(A-B) | произведение элементов последнего столбца | |
| 5. | long | [3,5] | 4x*A | 2*A+3*B | сумму элементов основной диагонали | |
| 6. | unsigned long | [2,5] | A*5x | 3*A-2*B | произведение элементов первой строки | |
| 7. | float | [6,4] | x*2A | B-3*A | сумму элементов первой строки | |
| 8. | double | [5,4] | 3A*x | B+4*A | минимальный элемент последней строки | |
| 9. | int | [4,4] | 4x*A | 3*B-A | удвоенную сумму элементов основной диагонали | |
| 10. | unsigned int | [3,4] | A*6x | 5*B+2*A | максимум сумм элементов строк | |
| 11. | float | [2,4] | x*5A | 3*(В+A) | максимальный элемент первой строки | |
| 12. | double | [6,3] | 3A*x | 4*(B-A) | минимум сумм элементов строк | |
| 13. | int | [5,3] | 4x*A | 3*B-2*A | максимальный элемент последней строки | |
| 14. | unsigned int | [4,3] | A*4x | 5*B-4*A | максимум сумм элементов столбцов | |
| 15. | float | [3,3] | x*3A | А+3*B | утроенное произведение элементов основной диагонали | |
| 16. | double | [2,3] | 2A*x | A-5*B | минимальный элемент первой строки | |
| 17. | long | [6,2] | 6x*A | 4*(A+B) | минимум сумм элементов в столбцах | |
| 18. | unsigned long | [5,2] | A*5x | 2*(A-B) | максимум произведений элементов по столбцам | |
| 19. | float | [4,2] | x*4A | 4*A+3*B | минимальный элемент первого столбца | |
| 20. | double | [3,2] | 3A*x | 3*A-4*B | максимум произведений элементов по строкам | |
| 21. | int | [2,2] | 2x*A | B-5*A | сумму элементов дополнительной диагонали | |
| 22. | unsigned int | [3,3] | A*3x | B+2*A | минимальный элемент последнего столбца | |
| 23. | float | [3,4] | x*4A | 4*B-A | минимум произведений элементов в столбцах | |
| 24. | double | [3,5] | 5A*x | 3*B+2*A | максимальный элемент последнего столбца | |
| 25. | long | [3,6] | 6x*A | 2*(В+A) | утроенную сумму элементов первого столбца | |
| 26. | unsigned long | [4,4] | A*5x | 5*(B-A) | сумму элементов дополнительной диагонали | |
| 27. | float | [4,5] | x*4A | 6*B-3*A | максимальный элемент первого столбца | |
| 28. | double | [4,6] | 3A*x | 2*B-3*A | минимум произведений элементов в строках |
|
|
|
Работа со строками
- Эй, очкарик! Как пройти в библиотеку?
- С:WINDОWS\Sуstеm32\SYSТЕМ.dll
Строки в языке С++ позволяют работать с символьными данными и текстом.
Символьный массив
Строку символов можно хранить в виде массива элементов типа char. Переменная типа char хранит в себе 1 символ, точнее – код 1 символа. Размер массива символов для хранения такой строки должен быть на 1 больше, т.к. последний элемент массива содержит NULL (пустая переменная без значения), который обозначает символ конца строки.
Пример:
| char name[50]; cin>>name; cout<<"Hello "<<name<<endl; |
При использовании строк такого типа необходимо помнить, что компилятор языка С работает с массивами как с указателями: присваивает и сравнивает лишь адреса массивов, но не содержимое, например в результате работы данного фрагмента программы:
| char name1[5]= {'к','у','-','к','у'}; char name2[5]= {'к','у','-','к','у'}; if (name1==name2) { cout << "строки равны" << endl; } else { cout << "строки НЕ равны" << endl; } |
на экран будет выведено: "строки НЕ равны", так как полностью идентичные строки name1 и name2 имеют разные адреса в памяти.
Поэтому программисту необходимо брать на себя написание функций поэлементного (в цикле) сравнения строк, присваивания значений и объединения строк, поиска в строках символов и т.п. Кроме того, сложностью при работе со строками такой архитектуры является необходимость постоянно контролировать размер массива и невозможность его изменять.
|
|
|
6.2. Библиотека <string.h>
К счастью, имеется возможность использовать готовые подпрограммы для работы со строковыми переменными. Прототипы функций работы со строками содержатся в файле string.h (см. Таблица 7). Все функции работают со строками, завершающимися нулевым байтом '\0'. Для функций, возвращающих указатели, в случае ошибки возвращается NULL. Типизированный модификатор size_t определен как тип unsigned.
Таблица 7 Функции для работы со строками
| Функция | Описание |
| strcat | char *strcat(char *dest, const char *src); конкатенация (склеивание) строки src с dest |
| strncat | char *strncat(char *dest, const char *src, size_t maxlen); добавить не более n символов из src в dest |
| strchr | char *strchr(const char *s, int c); найти первое вхождение символа с в строку s и вернуть указатель на найденное |
| strrchr | char *strrchr(const char *s, int c); найти последнее вхождение символа c в строку s и вернуть указатель на найденное |
| strcmp | int strcmp(const char *s1, const char *s2); сравнить две строки. Возвращаемое значение меньше 0, если s1 лексикографически (алфавитно) предшествует s2. Возвращается 0, если s1=s2, и возвращается число больше нуля, если s1 больше s2. |
| strncmp | int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n); сравнить две строки, учитывая не более n первых символов |
| stricmp | int stricmp(const char *s1, const char *s2); сравнить две строки, считая латинские символы нижнего и верхнего регистров эквивалентными |
| strnicmp | int strnicmp(const char *s1, const char *s2, size_t n); сравнить две строки по первым n символам, считая латинские символы нижнего и верхнего регистров эквивалентными |
| strcpy | char *strcpy(char *dest, const char *src); копировать строку src в dest, включая завершающий нулевой байт |
| strncpy | char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n); копировать не более n символов из src в dest |
| strdup | char *strdup(const char *s); дублирование строки с выделением памяти |
| strlen | size_t strlen(const char *s); возвращает длину строки в символах |
| strlwr | char *strlwr(char *s); преобразовать строку в нижний регистр (строчные буквы) |
| strupr | char *strupr(char *s); преобразовать строку в верхний регистр (заглавные буквы) |
| strrev | char *strrev(char *s); инвертировать (перевернуть) строку |
| strnset | char *strnset(char *s, int ch, size_t n); установить n символов строки s в заданное значение ch |
| strset | char *strset(char *s, int ch); установить все символы строки s в заданное значение ch |
| strspn | size_t strspn(const char *s1, const char *s2); ищет начальный сегмент s1, целиком состоящий из символов s2. Вернет номер позиции, с которой строки различаются. |
| strсspn | size_t strspn(const char *s1, const char *s2); ищет начальный сегмент s1, целиком состоящий из символов, НЕ входящих в s2. Вернет номер позиции, с которой строки различаются. |
| strstr | char *strstr(const char *s1, const char *s2); найти первую подстановку строки s2 в s1 и вернуть указатель на найденное |
| strtok | char *strtok(char *s1, const char *s2); найти следующий разделитель из набора s2 в строке s1 |
| strerror | char *strerror(int errnum); сформировать в строке сообщение об ошибке, состоящее из двух частей: системной диагностики и необязательного добавочного пользовательского сообщения |
Пример: дублирование строки с выделением памяти.
|
|
|
| char *dup_str, *string = "abcde"; dup_str = strdup(string); |
Пример иллюстрирует действие функции strtok, позволяющей разбивать строку на лексемы:
| char input[16] = "abc,d"; char *p; /* strtok помещает нулевой байт вместо разделителя лексем, если поиск был успешен */ p = strtok(input, ","); printf("%s\n", p); //будет выведено "abc"; /* второй вызов использует NULL как первый параметр и возвращает указатель на следующую лексему */ p = strtok(NULL, ","); printf("%s\n", p); //будет выведено "d" |
Разумеется, число выделяемых лексем и набор разделителей могут быть любыми. В коде, приведенном ниже, лексемы могут разделяться пробелом, запятой или горизонтальной табуляцией, а прием и синтаксический разбор строк завершается при вводе пустой строки.
| #include <string.h> #include <stdio.h> #define BLANK_STRING "" void main(void) { char *token, buf[81],*separators = "\t,. "; int i; puts("Вводите строки\n\Завершение - нажатие ENTER.\n"); while(strcmp(gets(buf),BLANK_STRING)!=0) { i = 0; token = strtok(buf, separators); while(token!= NULL) { printf("Лексема %d - %s\n", i, token); token = strtok(NULL, separators); i++; } } } |
|
|
|
