Лекции 11 – 12. Сложные типы данных: массивы презентация

ЛЕКЦИИ 11 – 12 Сложные типы данных: массивы

Сложные (векторные) типы данных Значения сложного типа могут состоять из нескольких значений одного или различных типов данных (как простых, так и сложных). В языке С присутствуют следующие сложные типы: массивы, строки, перечисления, структуры, объединения, поля бит.

Массивы Массив – это сложный тип данных, представляющий собой упорядоченную совокупность элементов одного типа. Упорядоченность проявляется в том, что доступ к каждому элементу массива осуществляется посредством его индекса (номера) в массиве. Индекс представляет собой одно или несколько целых чисел, в зависимости от размерности массива.

Массивы Объявление массивов на языке С имеет следующий синтаксис: тип имя[предел №1][предел №2]...[предел №N]; Примеры: int a[10]; double b[5][20]; char c[5][5][10];

Массивы Объявление массива в языке С является обычным оператором объявления, поэтому в одном операторе допускается объявлять несколько массивов и обычных переменных, например: double x[5][10], y[10][10]; int a[10], i, j; Обращение к элементам массива в языке С осуществляется путем указания имени массива и, следом за ним, индексов элемента в парных квадратных скобках. Индексация в языке C начинается с нуля. Поэтому, в массиве a обращение к первому элементу будет иметь вид: a[0], а к последнему – a[9]. Соответственно в массиве b: b[0][0] и b[4][19].

Массивы На практике наиболее часто используются только: одномерные массивы (векторы); двумерные массивы (матрицы).

Одномерные массивы Объявление одномерного массива (далее просто массив) имеет следующий синтаксис: тип имя[размер]; В качестве размера массива может указываться любое положительное целочисленное значение. В стандарте С89 значение могло являться только константой. В стандарте С99 было введено понятие динамического массива.

Одномерные массивы Динамический массив - массив, при создании которого в качестве размера указывается значение некоторого выражения, в которое входят переменные, объявленные и инициализированные ранее (выражение должно иметь положительный целочисленный результат). Например: int n; printf(“Введите размер массива: ”); scanf(“%d”,&n); double x[n];

Одномерные массивы При объявлении статических массивов допускается производить инициализацию элементов массива. Синтаксис такого объявления: тип имя[размер] = {значение №1, ... значение №N}; Примеры: int a[5] = {1,2,3,4,5}, b[5] = {1,2}; double x[10] = {0.0}; int c[] = {1,2,3,4,5}; char d[] = {’a’,’b’,’c’}; int e[5] = {1,2,,4,5}; //Неправильно - ошибка

Одномерные массивы Объявление константных массивов (значения их элементов изменить нельзя) начинается с ключевого слова const, за которым следует объявление массива с инициализацией. Примеры: const int array[] = {1,2,3,4,5}; const double vector[5] = {1.0,2.0,3.0};

Одномерные массивы Обращение к элементу массива осуществляется путем указания имени массива, а после имени в квадратных скобках индекса элемента: имя[индекс] Индексация в языке С начинается с нуля, поэтому для массива размером, например, десять элементов правильными будут индексы от нуля до девяти включительно. Каждый отдельный элемент массива может рассматриваться как простая переменная и, соответственно, выступать в выражениях в качестве RValue или LValue значений.

Одномерные массивы Ввод и вывод массивов в языке С осуществляется поэлементно в цикле. Например, ввод и вывод целочисленного массива из десяти элементов будет иметь вид: int a[10]; for(int i=0;i<10;i++) scanf(“%d”,&a[i]); ... for(int i=0;i<10;i++) printf(“%d\t”,a[i]);

Одномерные массивы Присвоение массива массиву также осуществляется поэлементно. Например, необходимо присвоить вещественный массив x вещественному массиву y. Фрагмент программы: double x[15], y[15]; ... for(int i=0;i<15;i++) y[i] = x[i]; ...

Одномерные массивы В языке  С во время выполнения программы не производится контроль за допустимыми значениями индексов элементов. Поэтому, если индекс элемента выходит за рамки массива, то в программе возможно появление ошибок. Ошибки могут быть: простыми (например «случайное» изменение переменных); критическими (выход за пределы пространства памяти, отведенной для программы). Например: int a[10]; for(int i=0;i<=10;i++) a[i] = i;

Пример 1 Дан вещественный массив размера N. Размер массива и значения его элементов вводятся пользователем. Найти сумму всех локальных минимумов массива. Локальный минимум – элемент массива меньший по значению двух соседних элементов данного массива (исключая крайние элементы).

Пример 1 #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { int N; printf("Введите количество элементов: "); scanf("%d",&N); if(N<3) {printf("Мало элементов!\n"); return 0;} printf("Введите массив: "); double arr[N]; for(int i=0;i<N;i++) scanf("%lf",&arr[i]); double summa = 0.0; for(int i=1;i<N-1;i++) if((arr[i]<arr[i-1])&&(arr[i]<arr[i+1])) summa += arr[i]; printf("Сумма локальных минимумов: %.3lf\n",summa); return 0; }

Пример 2 Дан целочисленный массив размера N. Найти элемент массива, значение которого наиболее близко к числу К и вывести его позицию на экран. Если таких элементов несколько, то только последний из них. #include <stdio.h> #include <stdlib.h>

Пример 2 int main(int argc, char *argv[]) { int N,K; printf("Введите N: "); scanf("%d",&N); int arr[N]; printf("Введите массив:\n"); for(int i=0;i<N;i++) scanf("%d",&arr[i]); printf("Введите K: "); scanf("%d",&K); int pos = 0; for(int i=0;i<N;i++) if(abs(arr[i]-K)<=abs(arr[pos]-K)) pos = i; printf("Значение: %d, Позиция: %d\n",arr[pos],pos); return 0; }

Пример 3 Дан целочисленный массив размера N. Размер массива и его элементы вводятся пользователем. Упорядочить все элементы, расположенные до максимального элемента массива по возрастанию, а после максимального элемента по убыванию.

Пример 3 #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { int N; printf("Введите количество элементов: "); scanf("%d",&N); if(N<3) {printf("Слишком мало элементов!\n"); return 0;} printf("Введите массив: "); int arr[N]; for(int i=0;i<N;i++) scanf("%d",&arr[i]); int pos = 0; for(int i=1;i<N;i++) if(arr[i]>arr[pos]) pos = i;

Пример 3 if(pos > 1){ int flag = 1; while(flag){ flag = 0; for(int i=0;i<pos-1;i++) if(arr[i]>arr[i+1]){ int r = arr[i]; arr[i] = arr[i+1]; arr[i+1] = r; flag = 1; } } }

Пример 3 printf("Результат: "); for(int i=0;i<N;i++) printf("%d ",arr[i]); printf("\n"); return 0; }

Пример 4 Дан вещественный массив размера N. Удалить из массива максимальный элемент. Если таких элементов несколько, то только первый из них. #include <stdio.h>

Пример 4 int main(int argc, char *argv[]) { int N; printf("Введите N: "); scanf("%d",&N); double arr[N]; printf("Введите массив:\n"); for(int i=0;i<N;i++) scanf("%lf",&arr[i]); int pos = 0; for(int i=0;i<N;i++) if(arr[i]>arr[pos]) pos = i; for(int i=pos;i<N-1;i++) arr[i] = arr[i+1]; N--; printf("Результат:\n"); for(int i=0;i<N;i++) printf("%.2lf ",arr[i]); printf("\n"); return 0; }

Пример 5 Дан целочисленный массив размера N. Вставить перед вторым отрицательным элементом массива нулевое значение. Если такого элемента нет, то дописать нулевой элемент в конец массива. #include <stdio.h>

Пример 5 int main(int argc, char *argv[]) { int N; printf("Input N: "); scanf("%d",&N); int arr[N+1]; printf("Input array:\n"); for(int i=0;i<N;i++) scanf("%d",&arr[i]); int pos = N; for(int i=0,j=0;i<N;i++){ if(arr[i]<0) j++; if(j==2) {pos = i; break;} } if(pos!=N) for(int i=N;i>pos;i--) arr[i] = arr[i-1]; arr[pos] = 0; N++; printf("Result:\n"); for(int i=0;i<N;i++) printf("%d ",arr[i]); printf("\n"); return 0; }

Двумерный массив Объявление двумерного массива (далее матрица) имеет следующий синтаксис: тип имя[размер №1][размер №2]; Размеры матрицы указываются в отдельных парных квадратных скобках после имени и могут быть любыми положительными целочисленными значениями. На практике принято значение первой размерности называть строками, а второй – столбцами. Как и в случае одномерного массива, в стандарте С89 регламентируется, что размеры матрицы должны быть целочисленными константами.

Двумерный массив Стандарт С99 допускает объявление динамических матриц, путем использования выражений при указании размеров матрицы, если в это выражение входят значения определенных ранее переменных (выражение должно иметь положительный целочисленный результат). Например: int n,m; printf(“Введите размеры матрицы: ”); scanf(“%d %d”,&n,&m); double a[n][m];

Двумерный массив При объявлении матриц допускается производить инициализацию значений элементов матрицы: тип имя[размер №1][размер №2] = { {значение № 11, ... значение № 1N}, ... {значение № M1, ... значение № MN} };

Двумерный массив Примеры объявлений с инициализацией: int a[2][4] = { //Объявлена матрица {1,2,3,4}, // 1 2 3 4 {5,6}}; // 5 6 0 0 double b[3][5] = { //Объявлена матрица {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0}, // 1 2 3 4 5 {6.0, 7.0} // 6 7 0 0 0 }; // 0 0 0 0 0

Двумерный массив Пропускать значения инициализации строк нельзя. Например, следующий фрагмент кода программы неправильный: int a[3][5] = {{1,2,3,4,5},,{6,7,8,9,0}}; Допускается не указывать количество строк в матрице (указываются пустые квадратные скобки). В таком случае размер массива будет определен по числу инициализирующих значений строк. Количество столбцов матрицы всегда необходимо указывать. Например: double b[][4] = {{1,2,3,4},{5,6,7,8}};

Двумерный массив Объявление константных матриц (значения их элементов изменить нельзя) начинается с ключевого слова const, за которым следует объявление матрицы с инициализацией. Пример: const int matrix[][5] = { {1,2,3,4,5}, {6,7,8,9} };

Двумерный массив Обращение к элементу матрицы осуществляется путем указания имени матрицы, а после имени в отдельных парных квадратных скобках индексы элемента (строка и столбец): имя[строка][столбец] Индексация в языке С начинается с нуля, поэтому для матрицы размером, например, пять строк и десять столбцов правильными будут индексы строк от нуля до четырех, а столбцов – от нуля до девяти включительно. Каждый отдельный элемент матрицы может рассматриваться как простая переменная и, соответственно, выступать в выражениях в качестве RValue или LValue значений.

Двумерный массив Ввод и вывод матриц в языке С осуществляется поэлементно. Так как матрица имеет двойную размерность, то ввод и вывод осуществляется во вложенных циклах. Например: double a[5][10]; for(int i=0;i<5;i++) for(int j=0;j<10;j++) scanf(“%lf”,&a[i][j]); ... for(int i=0;i<5;i++){ for(int j=0;j<10;j++) printf(“%8.2lf\t”,a[i][j]); printf(“\n”); }

Двумерный массив Присвоение матрицы матрице также осуществляется поэлементно. Например, необходимо присвоить целочисленную матрицу x целочисленной матрице y. Фрагмент программы: int x[5][10], y[5][10]; ... for(int i=0;i<5;i++) for(int j=0;j<10;j++) y[i][j] = x[i][j]; ...

N-мерный массив В языке  С допускается создание массивов размерностью три и более. Например, объявление трехмерного целочисленного массива с инициализацией будет иметь вид: int a[2][2][2]={ {{1,2},{3,4}}, {{5,6},{7,8}} }; Ввод, вывод и прочая обработка такого массива осуществляется в трех вложенных циклах.

Пример 1 Дана квадратная вещественная матрица размера N. Вычислить среднее значение элементов матрицы, расположенных на главной диагонали и выше. Размер матрицы и ее элементы вводятся пользователем. #include <stdio.h>

Пример 1 int main(int argc, char *argv[]) { int N; printf("Введите N: "); scanf("%d",&N); double arr[N][N]; printf("Введите матрицу:\n"); for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<N;j++) scanf("%lf",&arr[i][j]); double sum = 0.0; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=i;j<N;j++) sum += arr[i][j]; sum /= (N*(N+1)/2); printf("Среднее значение: %.2lf\n",sum); return 0; }

Пример 2 Даны две вещественные матрицы. Вычислить произведение этих матриц, если это возможно. В противном случае вывести сообщение о невозможности перемножения матриц. Размеры матриц и их элементы вводятся пользователем. #include <stdio.h>

Пример 2 int main(int argc, char *argv[]) { int N1, M1; printf("Введите размеры 1-ой матрицы: "); scanf("%d %d",&N1,&M1); double A[N1][M1]; printf("Введите элементы 1-ой матрицы:\n"); for(int i=0;i<N1;i++) for(int j=0;j<M1;j++) scanf("%lf",&A[i][j]); int N2, M2; printf("Введите размеры 2-ой матрицы: "); scanf("%d %d",&N2,&M2); double B[N2][M2]; printf("Введите элементы 1-ой матрицы :\n"); for(int i=0;i<N2;i++) for(int j=0;j<M2;j++) scanf("%lf",&B[i][j]); if(M1 != N2){ printf("Матрицы перемножить нельзя!\n"); return 0; }

Пример 2 double C[N1][M2]; for(int i=0;i<N1;i++) for(int j=0;j<M2;j++){ C[i][j] = 0.0; for(int k=0;k<M1;k++) C[i][j] += A[i][k]*B[k][j]; } printf("Результат:\n"); for(int i=0;i<N1;i++){ for(int j=0;j<M2;j++) printf("%6.2lf ",C[i][j]); printf("\n"); } return 0; }

Пример 3 Дана целочисленная матрица размера N×M. Размер матрицы и элементы вводятся пользователем. Поменять местами строки матрицы, содержащие максимальный и минимальный элементы матрицы. Если максимум и минимум находятся в одной строке, то строку обнулить. Полученную матрицу вывести на экран.

Пример 3 #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { int N,M; printf("Введите размеры матрицы: "); scanf("%d %d",&N,&M); if((N<2)||(M<2)) { printf("Размеры введены некорректно!\n"); return 0; } printf("Введите матрицу:\n"); int matrix[N][M]; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<M;j++) scanf("%d",&matrix[i][j]); int max = matrix[0][0], min = matrix[0][0]; int imax = 0, imin = 0; for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<M;j++){ if(max < matrix[i][j]) {max = matrix[i][j]; imax = i;} if(min > matrix[i][j]) {min = matrix[i][j]; imin = i;} }

Пример 3 if(imin != imax){ for(int j=0;j<M;j++){ int tmp = matrix[imin][j]; matrix[imin][j] = matrix[imax][j]; matrix[imax][j] = tmp; } }else{ for(int j=0;j<M;j++) matrix[imin][j] = 0; } printf("Результат:\n"); for(int i=0;i<N;i++){ for(int j=0;j<M;j++) printf("%4d ",matrix[i][j]); printf("\n"); } return 0; }

Пример 4 Дана вещественная матрица размера N на M. Продублировать столбец матрицы с минимальной суммой элементов. Значения N, M и элементы матрицы вводит пользователь. #include <stdio.h>

Пример 4 int main(int argc, char *argv[]) { int N,M; printf("Введите N & M: "); scanf("%d %d",&N,&M); double matrix[N][M+1]; printf("Введите матрицу:\n"); for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<M;j++) scanf("%lf",&matrix[i][j]); double min = 0.0; int pos = 0; for(int j=0;j<M;j++){ double sum = matrix[0][j]; for(int i=1;i<N;i++) sum += matrix[i][j]; if((j==0)||(sum < min)) {min = sum; pos = j;} }

Пример 4 for(int j=M;j>pos;j--) for(int i=0;i<N;i++) matrix[i][j] = matrix[i][j-1]; M++; printf("Результат:\n"); for(int i=0;i<N;i++){ for(int j=0;j<M;j++) printf("%6.2lf ",matrix[i][j]); printf("\n"); } return 0; }

Пример 5 Дана целочисленная матрица размера N на M. Удалить из матрицы строку, сумма элементов которой минимальна. Размер матрицы и ее элементы вводит пользователь. #include <stdio.h>

Пример 5 int main(int argc, char *argv[]) { int N, M; printf("Введите размеры матрицы: "); scanf("%d %d",&N,&M); int A[N][M]; printf("Введите элементы матрицы:\n"); for(int i=0;i<N;i++) for(int j=0;j<M;j++) scanf("%d",&A[i][j]); int min = 0, pos = -1; for(int i=0;i<N;i++){ int sum = 0; for(int j=0;j<M;j++) sum += A[i][j]; if((pos==-1)||(min>sum)) {min = sum; pos = i;} }

Пример 5 for(int i=pos;i<N-1;i++) for(int j=0;j<M;j++) A[i][j] = A[i+1][j]; N--; printf("Результат:\n"); for(int i=0;i<N;i++){ for(int j=0;j<M;j++) printf("%5d ",A[i][j]); printf("\n"); } return 0; }