Урок 14. Одномерные массивы. Работа с элементами

Сегодня мы с вами наконец-то начинаем новую тему — одномерные массивы.

Одномерные массивы. Определение.

Одномерный массив — это фиксированное количество элементов одного и того же типа, объединенных одним именем, где каждый элемент имеет свой номер. Обращение к элементам массива осуществляется с помощью указания имени массива и номеров элементов.

var 
   a : array [1..N] of integer;

//или
type 
  arr = array[1..N] of integer;

var
  a: arr;

Между именем типа и именем переменной ставится знак «двоеточие». Array — служебное слово (в переводе с английского означает «массив», «набор»); [1..N] — в квадратных скобках указывается номер первого элемента, затем, после двух точек, номер последнего элемента массива; of — служебное слово (в переводе с английского «из»); integer — тип элементов массива.

Индексом могут быть не только натуральные числа: мы можем написать так: [0..10], [-29..45], [‘a’..’z’], [false..true] — то есть нам подходят любые символы и числа — главное соблюсти следующее условие: левая часть меньше правой. Для того чтобы определить, что меньше — восклицательный знак(‘!’) или точка(‘.’) используем таблицу ASCII и функции Ord() и Chr().

Как же производится ввод одномерного массива?

Для того чтобы ввести или вывести значения элементов такого массива, используем цикл с параметром(или с постусловием, или с предусловием — в общем, любой цикл. ).

for i := 1 to N do
   read(a[i]); //где a[i] -- элемент одномерного массива a с индексом (порядковым номером) i.

Как видите, ничего страшного в массивах нет. Массивы применяют в тех случаях, когда нельзя обойтись одной-двумя переменными (примеры таких задач мы рассматривали в решении задач из блока Series). В случаях, когда после ввода последовательности целиком пользователю необходимо обратиться к переменным в середине последовательности, в начале, поменять их значения местами, отсортировать.

Раз уж мы затронули тему задач из блока Series, давайте решим пару задачек оттуда с помощью массивов, а не тем увечным способом, которым нам приходилось пользоваться.

Одномерные массивы. Решение задач.

Series8. Дано целое число N и набор из N целых чисел. Вывести в том же порядке все четные числа из данного набора и количество K таких чисел.

Исходное решение: Series8.

Модифицированное решение:

var
  a: array[1..1000] of integer; {мы не знаем заранее N, поэтому берем с запасом.}
  k, N, i: integer;

begin
  write('N = '); 
  readln(N);  
  write('Введите ', N, ' целых чисел: '); 
  for i := 1 to N do read(a[i]); {заполняем масссив}
  
  {Начинаем выбирать чётные числа}
  write('Чётные числа: ');
  for i := 1 to N do
  begin
    if a[i] mod 2 = 0 then 
    begin
      Inc(k);
      write(a[i], ' ');
    end;
  end;  
  writeln();
  writeln('Количество четных чисел - ', k); 
end.

Series28.  Дано целое число N и набор из N вещественных чисел: A₁, A₂, …, A_N. Вывести следующие числа:

(A₁)^N, (A₂)^N−1, …, (A_N−1)², A_N.

Исходное решение: Series28.

Более подробно про возведение числа в степень мы говорили в решении задачи for36.

Модифицированное решение:

var
  a: array[1..1000] of integer; 
  N, i, j, n_pow: integer;
  d, r: real;

begin
  write('N = ');
  readln(N);
  write('Введите ', N, ' целых чисел: '); 
  for i := 1 to N do read(a[i]);
  
  {Возводим элементы массива в степень}
  for i := 1 to N do
  begin
    n_pow := N + 1 - i;
    d := a[i];
    if n_pow mod 2 <> 0 then r := d else r := 1; //в r будет записываться результат
    while n_pow > 1 do
    begin
      n_pow := n_pow div 2;
      d := d * d;
      if n_pow mod 2 <> 0 then r := r * d;
    end;
    writeln(a[i], ' в степени ', N + 1 - i, ' равно ', r);
  end;
end.

Ну и напоследок давайте разберём веселенькую задачу на длинную арифметику.

Задача. Найти факториал числа. 

Мы уже решали эту задачу здесь(for19).

Научимся вычислять факториал натурального числа N. Факториал числа — это произведение чисел 1*2*3*…*(N-1 )*N (обозначается как N!).  Сложность задачи в том, что уже 8!=40320, а 13!=6227020800. Типы данных Integer, Longlnt применимы весьма в ограниченном диапазоне натуральных чисел. Для представления факториала договоримся использовать массив. Пример:

В массиве записано значение 11!=39916800. Каким образом? В А[0] фиксируется число занятых элементов массива, в А[1] — цифра единиц результата, в А[2] — цифра десятков результата, в А[3] — цифра сотен результата и т. д. Почему так, а не наоборот? Такая запись позволяет исключить сдвиг элементов массива при переносе значений в старший разряд. А сейчас наберите, как обычно, текст программы, выполните компиляцию и, выполните ее в пошаговом режиме, отслеживая изменение значений переменных при не очень большом значении N. Добейтесь полного понимания логики работы программы.

Для того чтобы выполнить программу в пошаговом режиме, нажмите «шаг без входа в подпрограмму» и перейдите в «локальные переменные».

const 
  MaxN = 300;

var
  A: array [0..MaxN] of integer;
  i, j, r, w, N: integer;

begin
  Write('Введите число, факториал которого необходимо подсчитать: ');
  Read(N);
  A[0] := 1;
  A[1] := 1; 
  j := 2; {Начальные присвоения, начинаем вычислять 2! }
  while (j <= N) and (A[0] < MaxN) Do {Второе условие 
  позволяет избежать выхода из границ диапазона, если 
  количество цифр в факториале превзойдет 300.}
  begin
    r := 0;
    i := 1;
    {r - перенос из разряда в разряд при
    выполнении умножения числа j на очередную цифру
    A[i] предыдущего результата.}
    while (i <= A[0]) or (r <> 0) Do 
    begin
      {Пока не
      «прошли» все цифры предыдущего результата или
      есть перенос цифры в старший разряд}
      w := A[i] * j + r;{Умножаем очередную цифру и
      прибавляем цифру переноса из предыдущего
      разряда}
      A[i] := w mod 10; {Оставляем остаток от деления на 10}
      r := w div 10;{Вычисляем значение переноса}
      if A[A[0] + 1] <> 0 then Inc(A[0]);{Изменяем 
      количество элементов, если их количество увеличилось.}
      Inc(i);
    end;
    Inc(j);
  end;
  write('Факториал: ');
  for i := A[0] downto 1 Do Write(A[i]);{Вывод результата}
end.

Подведем итоги:

Одномерный массив — это конечное упорядоченное множество элементов. За первым элементом идет второй, за вторым — третий и т. д. Индекс может быть чем угодно — и целым числом, и символом. Но чаще мы всё-таки будем пользоваться следующим диапазоном:  [1.. N].

На сегодня все! Если у вас еще остались вопросы о том, как работает программа выше, оставляйте их в комментариях. И очень скоро мы начнем решать задачи на массивы из задачника М. Э. Абрамяна.