 |
Задания для самостоятельной работы
|
|
|
|
Введение
Алгоритмические языки используют различные приемы объявления данных. Все данные при решении задачи на ЭВМ могут классифицироваться по разным признакам. Если под одним именем переменной хранится одно значение данных (число, запись), то оно занимает одну “ячейку” оперативной памяти. Указание только этого имени в каком-либо операторе достаточно для обращения к этому данному. Такие данные называются простыми переменными. Если же используется набор данных одного типа и по своей функциональной значимости в логике они однозначны, то каждому элементу давать свое уникальное имя неэффективно. Такие данные объединяются в массивы и им присваивают одно уникальное имя для всего набора этих данных.
Практически во всех составленных программах обязательно используются массивы, поэтому студенты должны хорошо усвоить этот оператор овладеть практическими навыками в программировании задач, совершенствовать навыки в редактировании программ при помощи данных методических указаний.
В работе описывается лишь несколько способов применения массивов. Если возникнет потребность в более глубоком изучении этого раздела программирования, необходимо обратиться к специальной литературе для соответствующего алгоритмического языка.
Теоретические сведения
Массивы
Массив – это набор чисел, которому дано общее имя. Каждое число в массиве называют элементом. Массив является структурным типом данных. В данной работе рассмотрены только одно- и двумерные числовые массивы.
Ввод элементов массива
Пример 1. Допустим число сотрудников в различных отделах некоторого предприятия следующее:
| 1 отдел | 2 отдел | 3 отдел | 4 отдел | 5 отдел | 6 отдел |
| 32 чел. | 11 чел. | 24 чел. | 10 чел. | 17 чел. | 26 чел. |
Набор этих данных можно представить как одномерный массив с шестью элементами. Пусть этому массиву дано имя L. Тогда элементы массива L можно записать в виде переменных с индексами:
|
|
|
L(1) L(2) L(3) L(4) L(5) L(6)
или L(I), где I = 1, 2, 3, 4, 5, 6. Индекс данного массива будет один – I. Каждая переменная будет иметь свое значение:
L(1) = 32 L(2) = 11 L(3) = 24 L(4) = 10 L(5) = 17 L(6) = 26
Пример 2. В качестве примера двумерного массива рассмотрим матрицу:
В этой матрице две строки, три столбца и ее элементы можно представить как двумерный массив. Индексация элементов двумерного массива производится таким образом: первый индекс обозначает номер строки матрицы, в которой находится данный элемент, второй индекс – это столбец в строке. Пусть имя заданного массива – R. Тогда элементы массива обозначаются как R(I,J), где I = 1,2 и J = 1,2,3.
R(1,1) = 1 R(1,2) = 3 R(1,3) = 7
R(2,1) = 6 R(2,2) = 9 R(2,3) = 10
Заметим, что индекс не имеет ничего общего с содержимым ячейки. Пара индексов служит для адресации заданной ячейки памяти.
В Basic элементы массивов располагаются в последовательных ячейках памяти. Это означает, что массив занимает непрерывную область памяти. Прежде, чем мы сможем обратиться к массиву из программы, надо указать, сколько памяти необходимо для размещения массива. Описание размера массива выполняется с помощью оператора DIM, который имеет следующий синтаксис:
DIM переменная (индексы) [, переменная (индексы)]...
Здесь имя переменной является именем массива, индексы – это список числовых выражений, определяющих максимальное значение соответствующих индексов, разделенных запятыми. В одном операторе DIM возможно описание нескольких массивов, разделенных запятыми.
Опишем заданные в примерах массивы:
DIM L(6), R(2,3)
где L, R – имена массивов; 6, 2, 3 – их индексы.
Этот оператор предписывает интерпретатору отвести достаточно памяти для размещения массива L с шестью элементами и двумерного массива R из двух строк и трех колонок.
|
|
|
Элементам массива мы можем присвоить значение точно таким же образом как и обычным переменным. И так же, как обычные переменные, элемент массива имеет значение 0 с того момента, когда массив определен, и до того, как он получит какое-то другое значение. Чаще всего элементы массива получают значения с помощью оператора присваивания или оператора ввода.
Приведенные ниже программы присваивают значения элементам массива L с помощью оператора присваивания LET, операторов DATA-READ и оператора INPUT. Строки с оператором INPUT введены в программы для просмотра содержимого массивов.
Поочередно наберите и запустите программы 1–3. Перед набором очередной программы не забывайте очищать память ЭВМ (команда NEW) и экран (команда CLS).
ПРОГРАММА 1
10 DIM L(6)
15 L(1) = 32:L(2) = 11:L(3) = 24:L(4) = 10:L(5) = 17:L(6) = 26
20 PRINT L(1), L(2), L(3), L(4), L(5), L(6)
25 END
ПРОГРАММА 2
10 DIM L(6)
15 DATA 32,11,24,10,17,26
20 READ L(1), L(2), L(3), L(4), L(5), L(6)
30 PRINT L(1), L(2), L(3), L(4), L(5), L(6)
35 END
ПРОГРАММА 3
10 DIM L(6)
15 INPUT L(1), L(2), L(3), L(4), L(5), L(6)
20 PRINT L(1), L(2), L(3), L(4), L(5), L(6)
30 END
Возможно присваивание значений не всем элементам массива. Тогда оставшиеся элементы будут иметь начальное нулевое значение.
Если загрузить значения в большой массив, то эти методы работы с массивами становятся непрактичными. Можно значительно упростить программу, если привлечь для присвоения значений оператор цикла FOR.
Выполните и проанализируйте действие программы 4.
ПРОГРАММА 4
10 DIM L(6)
15 FOR I = 1 TO 6
20 INPUT "Введите элемент массива ",L(I)
25 NEXT I
30 FOR I = 1 TO 6
35 PRINT L(I)
40 NEXT I
45 END
В этой программе печать элементов массива на экран реализована тоже с помощью оператора FOR. Поставьте в конце строки 35 точку с запятой (;) и запустите программу. Найдите и запомните отличия в действиях программ. Затем замените в программе 4 точку с запятой (;) на запятую (,) и снова запустите программу. Сделайте выводы об особенностях работы оператора PRINT и не забывайте о них, так как именно этот оператор формирует формат выходных данных в программе.
Ввод нескольких массивов одного размера можно осуществить в одном цикле (программа 5).
ПРОГРАММА 5
10 PRINT “Введите массивы А, С”
20 PRINT “ Набирайте элементы массива поочередно”
|
|
|
30 DIM A(6),C(5)
35 FOR I = 1 TO 6
20 INPUT A(I),C(I)
25 NEXT I
35 END
При выполнении программы 5 данные вводятся попарно: А(I), С(I). После ввода каждой пары значений нажимается клавиша Enter. Однако такой способ ввода часто является причиной ошибок. Более естественно вводить сначала все элементы одного массива, а затем другого. Для этого ввод каждого массива нужно осуществлять в отдельном цикле, как показано в программе 6.
ПРОГРАММА 6
10 DIM A(5), C(5)
20 PRINT “Введите массив А”
30 FOR I = 1 TO 6
20 INPUT A(I)
30 NEXT I
40 PRINT “Введите массив С”
50 FOR I = 1 TO 6
60 INPUT C(I)
70 NEXT I
80 END
Если вводимые массивы имеют различные размеры, то последний способ ввода данных является оптимальным. Аналогичным образом можно вводить любое количество массивов. Действия со строковыми массивами аналогичны действиям c числовыми массивами, но не забывайте, что имена строковых массивов должны оканчиваться символом $, например, L$, PROBA$, S$ и т. д.
Вывод массивов
При выводе массивов необходимо обеспечить наглядность и удобство восприятия полученных результатов. В программах 1–4 использовался вывод элементов массивов при помощи оператора PRINT. Рассмотрим это более подробно.
Вывод одномерного массива, как правило, целесообразно осуществлять в строку, сопровождая поясняющим текстом (программа 7).
ПРОГРАММА 7
200 PRINT “Массив А”
210 FOR I = 1 TO N
220 PRINT A(I);
230 NEXT I
240 PRINT
Число N в программе 7 обозначает размерность массива А. В приведенной программе вывод массива А в строку обеспечивается использованием точки с запятой (;) в операторе PRINT (строка 220). PRINT без списка (строка 240) осуществляет вывод пустой строки после окончания вывода массива А.
При выводе двух или нескольких одномерных массивов одного размера часто удобно вывести их как параллельно расположенные столбцы (программа 8).
ПРОГРАММА 8
200 PRINT “Массив А”, “Массив В”
210 FOR I = 1 TO N
220 PRINT A(I), B(I);
230 NEXT I
Вывод двух или более массивов различных размеров, как правило осуществляется в строку. Вывод нового массива начинается с новой строки. В программе 9 обеспечивается печать элементов массива А в ту же строку, в которую выводится заголовок “Массив А:”, что реализуется использованием точки с запятой в строке 200. Аналогично для массива В.
|
|
|
ПРОГРАММА 9
200 PRINT “Массив А:”;
210 FOR I = 1 TO N
220 PRINT A(I);
230 NEXT I
240 PRINT
250 PRINT “Массив В:”;
260 FOR I=1 TO M
270 PRINT B(I);
280 NEXT I
290 PRINT
Задания для самостоятельной работы
1. Составить программу, которая выводит в одномерный числовой массив десять последовательных целых чисел, начиная с числа К (число К запрашивается программой) и выводит содержимое массива в строку.
2. Составить программу по условию задания 1, вывести содержание массива в виде столбца.
3. Составить программу, которая выводит в одномерный строковый массив список из пяти фамилий, а затем выводит их в столбец.
4. Составить программу “Вычислитель календаря”. Программа должна запрашивать номер месяца и в ответ выводить название месяца и количество дней в нем.
Вложенные циклы
Циклы могут быть вложенными друг в друга, то есть один цикл выполняется внутри другого цикла. Если циклы вложены, то каждый цикл должен иметь уникальное имя счетчика цикла. Оператор NEXT, заканчивающий внутренний цикл, должен появляться раньше, чем оператор NEXT, заканчивающий внешний цикл. Пример работы программы с вложенными циклами показан в программе 10.
ПРОГРАММА 10
...
50 FOR I=1 TO 4
...
80 FOR J=1 TO 4
...
100 NEXT J
...
125 NEXT I
При I = 1 переменная J поочередно принимает значения от 1 до 4, затем I увеличивается на 1 и переменная J опять принимает значения от 1 до 4 и так далее, пока I не примет последнее значение 4. В итоге получаем цикл в цикле. Для усвоения этой темы можно выполнить программу 11.
ПРОГРАММА 11
5 CLS
10 FOR I = 1 TO 6
20 FOR J = 1 TO 4
30 PRINT "I = ";I,"J = ";J
40 NEXT J
50 NEXT I
В Basic не делается ограничений на число вложенных циклов.
1.3. Двумерные массивы
Значения элементам двумерного массива могут быть присвоены любым из способов, которые мы использовали для присвоения значений переменным (см. программы 1, 2). Наиболее естественный путь присваивания значений двумерным массивам – использование этих операторов в теле цикла FOR. Счетчик одного цикла I пробегает по строкам массива, счетчик другого цикла J – по столбцам. При этом используются так называемые вложенные циклы. Этот прием показан в программе 12.
ПРОГРАММА 12
10 DIM R(2,3)
15 FOR I=1 TO 2
20 FOR J=1 TO 3
25 READ R(I,J)
30 NEXT J
35 NEXT I
...
90 REM значения элементов массива
95 DATA 1,3,7,6,9,10
100 END
Двумерные массивы необходимо вводить в привычном виде (по строкам), начиная ввод новой строки массива в новую строку экрана.
Для распечатки значений элементов двумерного массива удобнее пользоваться вложенными циклами. После вывода очередной строки матрицы оператор PRINT (строка 75 в программе 13) обеспечивает переход на новую строку.
|
|
|
ПРОГРАММА 13
10 DIM R(2,3)
...
50 REM печать значений элементов на экран
55 FOR I = 1 TO 2
60 FOR J = 1 TO 3
65 PRINT R(I,J);
70 NEXT J
75 PRINT
80 NEXT I
...
100 END
Рассмотрим несколько примеров программ с использованием двумерных массивов.
В программе 14 в переменную S поочередно складываются значения элементов матрицы B(I,J) размерностью N строк на M столбцов. После окончания работы программы в переменной S будет содержаться искомая величина элементов матрицы.
ПРОГРАММА 14
90 REM Вычисление суммы элементов матрицы
100 S = 0
110 FOR I = 1 TO N
120 FOR J = 1 TO M
130 S = S+B(I,J)
140 NEXT J
150 NEXT I
В программе 15 производится суммирование элементов матриц А и В одинаковой размерности (N x M), в результате которого получается суммарная матрица С той же размерности. Суммирование производится при использовании вложенных циклов.
ПРОГРАММА 15
90 REM Суммирование матриц
100 FOR I = 1 TO N
110 FOR J = 1 TO M
120 C(I,J) = A(I,J)+B(I,J)
130 NEXT J
140 NEXT I
В программе 16 в переменную S поочередно складываются элементы матрицы В, принадлежащие строке 1.
ПРОГРАММА 16
90 REM Вычисление суммы I-й строки матрицы
100 S = 0
110 FOR J = 1 TO M
120 S = S+B(I,J)
130 NEXT J
|
|
|
