Отчет должен содержать: титульный лист; цель работы; условие задачи; текст программы с комментариями; в зависимости от задачи для проверки правильности работы алгоритма представить результаты работы программы по расчету контрольного примера вместе с ручным расчетом контрольного примера или результаты работы программы и заранее известное точное значение решения задачи; выводы по работе.
Вопросы для самоконтроля
1. Разновидности операторов циклов в языке Си.
2. Итерация цикла.
3. Условие выполнения цикла.
4. Тело цикла.
Лабораторная работа № 3. Изучение массивов в языке Си
Цель и задачи работы, требования к результатам ее выполнения
Цель работы состоит в овладении навыками разработки программ на языке Си, использующих массивы как одномерные, так и многомерные. Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
- изучить учебный материал, посвященный массивам в языке Си [1, 3];
- разработать программу на языке Си для решения заданных вариантов заданий;
- отладить программу;
- выполнить решение контрольного примера небольшой размерности с помощью программы и ручной расчет контрольного примера;
- подготовить отчет по лабораторной работе.
Краткая характеристика объекта изучения
Дадим следующее определение массива
Массив – это производный тип, представляющий собой множество элементов, все элементы массива имеют один и тот же тип и следуют в памяти друг за другом.
Массивы бывают одномерными и многомерными.
Одномерные массивы
Формат определения одномерного массива:
<type> <имя_массива>[<конст_выражение>];
Примеры:
int A[100]; // Объявление массива из 100 элементов типа int
char C1[20], C2[150]; // Объявляются 2 массива элементов типа char из
// 20 и 150 элементов
Описание массива может не содержать число элементов.
extern float y[]; // Описание
…….
float y[20]; // Определение
Обращение к элементам массива осуществляется с помощью специальной операции [] – обращение по индексу.
int m[10];
m[0]=1; // Элементу массива с индексом 0 присваивается значение 1
m[1]=2; // Элементу массива с индексом 1 присваивается значение 2
…;
m[9]=10; // Элементу массива с индексом 9 присваивается значение 10
Индексация всегда начитается с 0, последний элемент имеет индекс n-1.
Элемент массива может участвовать в любом выражении, где допустимо использование переменной соответствующего типа.
m[5]=m[3]+m[4]*100;
Инициализация массива
Массив может иметь инициализацию, если массив имеет инициализацию, то размерность можно не указывать, она определяется по умолчанию.
int a1[4]={ 2, 5, 9, 10 }; // Массив из 4-х элементов
int a2[7]={ 3, 4, 5 }; // Массив из 7 элементов, проинициализированы первые 3
char c1[]={ ‘A’, ‘g’, ‘1’, ‘y’, ‘I’ }; // Массив из 5 элементов,
// размерность определяется по умолчанию
Если массив объявлен за пределами блоков, то по умолчанию его элементы инициализируются 0.
Массивы и указатели
Имя массива, используемое внутри выражения без [], является указателем на первый элемент массива (элемент с индексом 0). Данный указатель является константным, т.е. его значение нельзя изменять.
Для некоторого массива, например
int A[10];
выполняется равенство A==&A[0]
Доступ к элементу массива возможен или через индексное выражение или через операцию обращения по адресу.
for (int i=0; i<10; i++) A[i]=2*i;
for (int i=0; i<10; i++) *(A+i)=2*i; // Наличие скобок обязательно,
// так как приоритет операции * выше,
// чем операции +
Кроме того имя массива без скобок является указателем, тип которого соответствует указателю на тип элемента массива. Допустим следующий порядок работы с массивом:
int a[10];
int *p;
p=a;
for(int i=0; i<10; i++) p[i]=i*i;
или
for(int i=0; i<10; i++) *(p+i)=i*i;
Строки
Строка – это символьный массив, заканчивающийся символом с кодом 0 (символ NULL) – это служебный символ, являющийся признаком конца строки.
Практически все стандартные функции, работающие со строками, используют это свойство для определения конца строки.
Примеры:
char str[]=“ABCD”; // Это строка, выделяется память под 5 символов (последний 0)
char c[]={‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’ }; // Это просто массив из 4-х символов
char *s=“Пример строки”; // Допустимо такое определение строки
Зная признак конца строки можно, например, вычислить длину строки.
int len=0; // Длина строки
for(; s[len]; len++);
Динамические массивы
Память для массива может выделяться и уничтожаться динамически с помощью специальных функций, например, для выделения памяти могут использоваться функции: malloc, calloc, realloc, а для освобождения памяти функция free (в Си++ существуют специальные операторы new и delete). Особенно это удобно в том случае, когда число элементов заранее не известно, а становится известным только во время выполнения программы, например, число элементов может вычисляться при работе программы, вводиться с клавиатуры и т.д.
Функция malloc имеет заголовок, определенный в заголовочном файле stdlib.h:
void * malloc(unsigned int _Size);
Данная форма заголовка является упрощенной, функция имеет один параметр, определяющий размер выделяемой динамически области памяти в байтах, функция возвращает указатель на выделяемую область памяти, тип указателя void *, что обеспечивает его неявное приведение к указателям на любые стандартные типы.
Возвращает выделенную память обратно операционной системе функция с упрощенным заголовком (заголовочный файл stdlib.h):
void free(void * _Memory);
Функция имеет один параметр – указатель на блок освобождаемой памяти.
Ниже представлен пример выделения памяти под массив, размерность которого вводится с клавиатуры, далее массив заполняется случайными числами, выводится на печать, в конце работы программы выделенная память освобождается. Пример реализован на языке Си (файл с расширением. c). Если реализовывать его на языке Си++ (файл с расширением .cpp), то при использовании malloc необходимо применять операцию явного преобразования типа.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void main()
{
int *p; // Указатель, может быть использован для выделения памяти под массив динамически
int n; // Заранее неизвестное число элементов массива
int i; // Индексная переменная
printf_s("n="); scanf_s("%d", &n); // Ввод с клавиатуры числа элементов массива
p = malloc(n*sizeof(int)); // Выделяем память под массив динамически в Си
// p=(int *) malloc(n*sizeof(int)); в Си++ требуется преобразование типа!!!!!!
// Заполняем массив случайными числами и печатаем его
for (i = 0; i<n; i++)
{
p[i] = rand() % 100; // Получаем псевдослучайное целое число в интервале
// 0..99
printf_s("%d ", p[i]);
}
free(p); // Возвращаем выделенную память операционной системе,
// когда она не нужна
system("pause");
}
Многомерные массивы
Многомерный массив – это массив массивов.
Пример определения:
int A[2][3];
Данное определение можно раскрыть следующим образом: А – массив из двух элементов, элементами массива являются массивы из трех элементов типа int.
Элементы следуют в памяти в следующем порядке:
A[0][0], A[0][1], A[0][2], A[1][0], A[1][1], A[1][2]
Обращаться к элементам массива можно с помощью индексного выражения или с помощью указателей
A[0][1]=5;
A[i][j]=i+j; // или
*(*(A+i)+j)=i+j;
