Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра автоматизированных систем управления
ОБРАБОТКА МАССИВОВ ДАННЫХ В СРЕДЕ TURBOPASCAL
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторному практикуму по курсу
“Информатика и программирование”
Составители: Ю.Б. Головкин, Р.А. Ярцев
УФА 2007
УДК 681.3
Обработка массивов данных в среде TurboPascal: Методические указания к лабораторному практикуму по курсу “Информатика и программирование”/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: Ю.Б.Головкин, Р.А.Ярцев. -Уфа, 2007. - 14 с.
Представленный лабораторный практикум посвящен вопросам разработки программ на языке TurboPascalна основе использования массивов данных. Рассматриваются особенности хранения данных в массивах, способы объявления переменных, действия над элементами массивов, ввод и вывод массивов. Практическое применение одномерных и многомерных массивов иллюстрируется на примере написания двух программ на языке TurboPascal. В приложении приводятся варианты заданий на лабораторную работу.
Библиогр.: 5 назв.
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. А.М.Сулейманова;
канд. техн. наук, доц. Р.В.Насыров
© Уфимский государственный
авиационный технический
университет, 2007
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цель работы
2. Теоретическая часть
2.1 Понятие массива данных
2.2 Одномерные массивы
2.3 Многомерные массивы
2.4. Действия над элементами массивов
2.5 Ввод и вывод элементов массива
2.6 Контроль ошибок при работе с массивами
3. Решение задач - примеров
4. Порядок выполнения работы
5. Требования к отчету
6. Контрольные вопросы
Библиографический список
Приложение. Варианты заданий на лабораторную работу
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью настоящей работы является приобретение студентами умений и навыков работы с массивами данных в среде TurboPascal.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Понятие массива данных
На практике, при функционировании автоматизированных систем управления, информационных систем, измерительных комплексов и др., возникает необходимость обрабатывать большое количество различной информации. Например, показания температуры воздуха окружающей среды, стоимость товаров, значения координат движущихся объектов, характеристики приборов и других технических устройств и т.д. Программное обеспечение таких систем должно обеспечивать обработку, хранение, ввод-вывод больших объемов всевозможных данных. Интегрированная среда TurboPascal позволяет эффективно разрабатывать, тестировать и отлаживать программы, связанные с обработкой массивов данных самой различной структуры.
В языке Pascal под массивом понимается упорядоченный набор фиксированного количества однотипных данных.
Массивы, наряду с записями, строками, множествами, относятся к структурированному типу данных языка. Массивы могут быть одномерные и многомерные. При этом размер массива не ограничивается. Размерность массивов на практике ограничивается лишь объемом рабочей памяти конкретного компьютера. В памяти компьютера элементы массива располагаются в последовательных соседних ячейках памяти.
2.2 Одномерные массивы
Переменные массивов можно задавать двумя способами:
а) через объявление типа в формате
TYPE
< имя типа > = ARRAY[тип индекса] OF< тип элементов >;
VAR
< идентификатор >: < имя типа >;
б) через объявление переменных в формате
VAR
< идентификатор >: ARRAY [тип индекса] OF< тип элементов >;
Элементы массива могут быть любого, в том числе и структурированного, типа. Следует отметить, что вещественный тип не относится к упорядоченным типам данных. В качестве типа индекса может использоваться любой порядковый тип, кроме типа Longint. Обычно в качестве индексного типа используется целочисленный тип-диапазон, в котором задаются границы изменения индексов.
Примеры объявления массивов:
CONST
N = 25; { размерность массива }
TYPE
X = ARRAY [1.. 100] OF INTEGER;
Y = ARRAY [1.. N] OF REAL;
Z = RECORD
R, I: REAL
END;
VAR
M: X; { целочисленный массив }
V1, V2: Y; { вещественные массивы }
L1, L2: ARRAY[1.. 20 ] OFZ; { массивы записей }
K: ARRAY [ BYTE ] OF CHAR; { массивсимволов }
R: ARRAY [ 1.. 5 ] OF STRING [25]; { массивстрок }
T: ARRAY[-10.. 9] OFBYTE; { массив целых чисел }
S: ARRAY [ BOOLEAN ] OF REAL; { вещественныймассив }
F: ARRAY [ GREEN, RED, BLUE ] OF INTEGER; { целыймассивсперечислимымтипом-индексом}
G: ARRAY [ 1.. N ] OF (MO, TU, WE, TH, FR, SA, SU );
{ массив перечислимого типа }
Типизированная константа-массив объявляется в программе следующим образом:
CONST
A: ARRAY [1.. 5] OF INTEGER = ( 1, 2, 3, 4, 5 );
B: ARRAY[1.. 4] OFREAL = ( 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 );
2.3 Многомерные массивы
Элементами массивов могут быть также массивы. В этом случае мы имеем двухмерный массив ( матрицу ).
Двухмерные массивы задаются в программе следующим образом:
а) через объявление типа в формате
TYPE
< имя типа > = ARRAY[тип индекса 1] OFARRAY [тип индекса 2] OF< тип элементов >;
или
< имя типа > = ARRAY [ тип индекса 1, тип индекса 2 ] OF <тип элементов>;
Обе формы описания равносильны, но вторая употребляется чаще.
VAR
< идентификатор >: < имя типа >;
б) через объявление переменных в формате
VAR
< идентификатор >: ARRAY [тип индекса 1, тип индекса 2] OF< тип элементов >;
Необходимо отметить, что индексы не обязательно должны иметь один и тот же тип. В общем случае индексы по каждому измерению могут быть разных типов как, например, в следующем фрагменте раздела описаний.
Примеры объявления двухмерных массивов:
CONST
N = 5;
M = 10;
TYPE
A = ARRAY [ 1.. N, 1.. M ] OF WORD;
B = ARRAY [ 1.. 10, 1.. 20 ] OF REAL;
VAR
C: ARRAY [ 1.. N, BOOLEAN ] OF -20.. 20;
D1, D2: A;
F1, F2: B;
Типизированная константа-матрица объявляется в программе следующим образом:
CONST
M: ARRAY [1.. 3, 1.. 2] OF INTEGER = ((1, 2), (3, 4), (5, 6));
Массивы могут быть не только одномерными или двухмерными, но и 3-х, 4-х и n-мерными. В этом случае они описываются в программе следующим образом:
VAR
M: ARRAY [ 1.. 10, -10.. 9, CHAR ] OF BYTE;
N: ARRAY [ 1.. 5, 1.. 10, 1.. 15, 1.. 20 ] OFSHORTINT;
В памяти компьютера элементы размещаются друг за другом так, что при переходе от младших адресов к старшим наиболее быстро изменяется самый правый индекс массива. Например, для матрицы 2х2: A[1,1], A[1,2], A[2,1], A[2,2].
2.4 Действия над элементами массивов
Для обеспечения эффективной работы с отдельными элементами необходимо прежде всего обеспечить правильный доступ к элементам массива. Доступ (обращение) к отдельным элементам массива осуществляется путем указания имени переменной массива, за которым в квадратных скобках помещается значение индекса (порядкового номера) элемента.
Примеры задания индекса:
M [5] - непосредственно числом;
M [x] - косвенно через переменную x;
M [y+5] - косвенно через выражение;
M [Succ(i)] - косвенно через значение функции.
Всем элементам одного массива можно присвоить значения элементов другого массива с помощью одного оператора присваивания, в том случае, когда массивы имеют идентичный тип. Так, если заданы следующие массивы:
VAR
X, Y: ARRAY [1.. 10] OFINTEGER;
Z: ARRAY[1.. 10] OFINTEGER;
то допустим следующий оператор присваивания:
X: = Y;
но недопустим оператор
Z: = X;
так как массивы X и Z не идентичных типов.
В Паскале над массивами не определены операции отношения. Сравнивать массивы можно только поэлементно. К отдельным элементам массива можно применять стандартные процедуры и функции, предусмотренные в языке. Перечень допустимых стандартных подпрограмм зависит от типа элементов массива.
2.5 Ввод и вывод элементов массива
Ввод и вывод элементов массивов происходит поэлементно. Значения элементам массива можно присвоить с помощью оператора присваивания или путем считывания из файла, но на практике они чаще всего вводятся с клавиатуры или с помощью генератора случайных чисел. Последний способ целесообразно использовать тогда, когда количество элементов массива достаточно велико.
Примеры ввода одномерных массивов:
а) ввод с клавиатуры
FOR I: = 1 TO N DO READ ( M [I] );
б) ввод с помощью генератора случайных чисел
RANDOMIZE; { инициализация генератора случайных чисел }
FOR I: = 1 TO N DO M [I]: = - 25 + RANDOM (D);
Стандартная функция Random формирует случайное целое число из диапазона от 0 до D-1. При этом i-му элементу массива будет присвоена сумма выбранного случайного числа и -25. Таким образом, массив будет заполняться целыми случайными числами от -25 до -25 + (D-1). Например, если выбрать D равным 51, то массив будет заполняться случайными числами от -25 до +25.
Вывод одномерных массивов происходит аналогичным образом, например:
FOR I: = 1 TO N DO WRITELN ( M [I] );
Ввод двумерных массивов (матриц) производится с помощью вложенного оператора FOR:
FOR I: = 1 TO N DO
FOR J: = 1 TO K DO
READ ( M [I, J] );
Вывод значений элементов двухмерных массивов производится аналогичным образом с использованием операторов вывода WRITE или WRITELN:
FOR I: = 1 TO N DO
FOR J: = 1 TO K DO
WRITELN ( M [I, J] )
Таким же образом, поэлементно, происходит ввод и вывод многомерных массивов.
2.6 Контроль ошибок при работе с массивами
Самой распространенной ошибкой при работе с массивами является выход индексов за допустимые диапазоны. Для исключения таких ошибок в среде TurboPascal предусмотрена директива компилятора {R}. При указании в программе директивы {$R+} все массивы проверяются на предмет нахождения их внутри указанных границ. Если обнаруживается нарушение диапазона, программа завершает свою работу, выводя сообщение об ошибке выполнения. Если директива не используется (этот режим принят по умолчанию), выход индекса за пределы допустимого диапазона не приведет к прекращению работы программы. Но при обращении к ’’несуществующему’’ элементу массива даст неопределенный результат, что может сделать ход дальнейшего выполнения программы непредсказуемым.
Следует заметить, что применение директивы {R+} несколько замедляет выполнение программы и увеличивает ее размер. Поэтому рекомендуется использовать эту директиву при отладке, а затем ее удалить из текста программы.