Ветвления. Массивы. Циклы

Массивы

Теперь мы приступаем к изучению массива - наиболее широко используемого структурированного типа данных, предназначенного для хранения нескольких однотипных элементов.

Описание массива

Для того чтобы задать массив, необходимо в разделе описания переменных (var) указать его размеры и тип его компонент.

Общий вид описания (одномерного) массива:

array[<тип_индексов> ]3Напоминаем, что жирная квадратная скобка является обязательным элементом синтаксиса.  of <тип_компонент>;

Чаще всего это трактуется так:

array[<левая_граница>..<правая_граница>] of <тип_компонент>;

Например, одномерный ( линейный) массив, состоящий не более чем из 10 целых чисел, можно описать следующим образом:

var a1: array [1..10] of integer;

Нумерация

Нумерация компонент массива не обязана начинаться с 1 или с 0 - вы можете описывать массив, пронумерованный любыми целыми числами. Необходимо лишь, чтобы номер последней компоненты был больше, чем номер первой:

var a1: array [-5..4] of integer;

Собственно говоря, нумеровать компоненты массива можно не только целыми числами. Любой порядковый тип данных (перечислимый, интервальный, символьный, логический, а также произвольный тип, созданный на их основе) имеет право выступать в роли нумератора. Таким образом, допустимы следующие описания массивов:

type char = 'a','c'..'z'; (- отсутствует символ "b")

var a1: array[char] of integer; - 256 компонент

a2: array [char] of integer; - 256 целых компонент

a3: array [shortint] of real; - 256 вещественных компонент

Общий размер массива не должен превосходить 65 520 байт. Следовательно, попытка задать массив a4:array[integer]of byte ; не увенчается успехом, поскольку тип integer покрывает 65 535 различных элементов. А про тип longint в данном случае лучше и вовсе не вспоминать.

Тип компонент массива может быть любым:

var a4: array[10..20] of real; - массив из компонент простого типа

a5: array[0..100] of record1; - массив из записей^{4См. лекцию 7.}

a6: array[-10..10] of ^string; - массив из указателей^{5См. лекцию 12.} на строки

a7: array[-1..1] of file; - массив из имен файловых переменных^{6См. лекцию 6.}

a8: array[1..100] of array[1..100] of char; - двумерный массив (массив векторов)

Для краткости и удобства многомерные массивы можно описывать и более простым способом:

var a9: array[1..10,1..20] of real; - двумерный массив 10 х 20

a10: array[boolean, -1..1,char, -10..10] of word; - четырехмерный массив 2 х 3 х 256 х 21

Общее ограничение на размер массива - не более 65 520 байт - сохраняется и для многомерных массивов. Количество компонент многомерного массива вычисляется как произведение всех его "измерений". Таким образом, в массиве а9 содержится 200 компонент, а в массиве а10 - 32 256 компонент.

Описание переменных размерностей

Если ваша программа должна обрабатывать матрицы^{7Матрица - двумерная таблица, состоящая из чисел.} переменных размерностей (скажем, N по горизонтали и М по вертикали), то вы столкнетесь с проблемой изначального задания массива, ведь в разделе var не допускается использование переменных. Следовательно, самый логичный, казалось бы, вариант

var m,n: integer;
    a: array[1..m,1..n] of real;

придется отбросить.

Если на этапе написания программы ничего нельзя сказать о предполагаемом размере входных данных, то не остается ничего другого, как воспользоваться техникой динамически распределяемой памяти (см. лекцию 10).

Предположим, однако, что вам известны максимальные границы, в которые могут попасть индексы обрабатываемого массива. Скажем, N и М заведомо не могут превосходить 100. Тогда можно выделить место под наибольший возможный массив, а реально работать только с малой его частью:

const nnn=100;
var a: array[1..nnn,1..nnn] of real;
    m,n: integer;

Обращение к компонентам массива

Массивы относятся к структурам прямого доступа. Это означает, что возможно напрямую (не перебирая предварительно все предшествующие компоненты) обратиться к любой интересующей нас компоненте массива.

Доступ к компонентам линейного массива осуществляется так^{8Жирные квадратные скобки являются обязательным элементом синтаксиса.}:

<имя_массива>[<индекс_компоненты>]

а многомерного - так:

<имя_массива>[<индекс>,_,<индекс>]

Правила употребления индексов при обращении к компонентам массива таковы:

1. Индекс компоненты может быть константой, переменной или выражением, куда входят операции и вызовы функций.
2. Тип каждого индекса должен быть совместим с типом, объявленным в описании массива именно для соответствующего "измерения"; менять индексы местами нельзя.
3. Количество индексов не должно превышать количество "измерений" массива. Попытка обратиться к линейному массиву как к многомерному обязательно вызовет ошибку. А вот обратная ситуация вполне возможна: например, если вы описали N-мерный массив, то его можно воспринимать как линейный массив, состоящий из (N-1)-мерных массивов.

Примеры использования компонент массива:

a2['z']:= a2['z']+1;
a3[-10]:= 2.5;
a3[i+j]:= a9[i,j];
a10[x>0,sgn(x),'!',abs(k*5)]:= 0;

Задание массива константой

Для того чтобы не вводить массивы вручную во время отладки программы (особенно если они имеют большую размерность), можно пользоваться не только файлами^{9См. лекцию 6} . Существует и более простой способ, когда входные данные задаются прямо в тексте программы при помощи типизированных констант.

Если массив линейный (вектор), то начальные значения для компонент этого вектора задаются через запятую, а сам вектор заключается в круглые скобки.

Многомерный массив также можно рассматривать как линейный, предполагая, что его компонентами служат другие массивы. Таким образом, для системы вложенных векторов действует то же правило задания типизированной константы: каждый вектор ограничивается снаружи круглыми скобками.

Исключение составляют только массивы, компонентами которых являются величины типа char. Такие массивы можно задавать проще: строкой^{10См. лекцию 5.} символов.

Примеры задания массивов типизированными константами:

type mass = array[1..3,1..2] of byte;

const a: array[-1..1] of byte = (0,0,0); {линейный}

b: mass = ((1,2),(3,4),(5,6)); {двумерный}

s: array[0..9] of char = '0123456789';

Замечание: Невозможно задать неименованную или нетипизированную константу, относящуюся к типу данных array.