Теоретический материал

Самостоятельная работа

При объявлении массива мы определяем его максимальную размерность, которая в дальнейшем изменена быть не может. Однако с помощью вспомогательной переменной можно контролировать текущее количество элементов, которое не может быть больше максимального.

Замечание . В пространстве имен System.Collection реализована коллекция ArrayList - массив, динамически изменяющий свой размер. Мы будем рассматривать его позже.

Пример . Рассмотрим фрагмент программы:

int a=new int ;

for (int i=0; i<5;i++) a[i]:=i*i;

В этом случае массив можно представить следующим образом:

Так как во время описания был определен массив из 10 элементов, а заполнено только первые 5, то оставшиеся элементы будут заполнены нулями.

Что значит удалить из одномерного массива элемент с номером 3? Удаление должно привести к физическому "уничтожению" элемента с номером 3 из массива, при этом общее количество элементов должно быть уменьшено. В этом понимании удаления элемента итоговый массив должен выглядеть следующем образом

В общем случае, если мы хотим удалить элемент массива с номером k (всего в массиве n элементов, а последний элемент имеет индекс n-1), то нам необходимо произвести сдвиг элементов, начиная с k+1-го на одну позицию влево. Т.е. на k-ое место поставить k+1-й элемент, на место k+1 - k+2-й элемент, …, на место n-2 - n-1-й элемент. После чего значение n уменьшить на 1. В этом случае размерность массива не изменится, изменится лишь текущее количество элементов, и у нас создастся ощущение, что элемент с номером k удален. Рассмотрим данный алгоритм на примере:

namespace ConsoleApplication

static int Input ()

int a=new int[n];

for (int i = 0; i < n; ++i)

Console.Write("a[{0}]= ", i);

for (int i = 0; i < n; ++i) Console.Write("{0} ", a[i]);

Console.WriteLine();

static void DeleteArray(int a, ref int n, int m)

for (int i = m; i < n-1; ++i)

static void Main()

int myArray=Input();

int n=myArray.Length;

Print(myArray, n);

Console.WriteLine("Введите номер элемента для удаления:");

DeleteArray(myArray, ref n,m);

Print(myArray, n);

Задание . Подумайте, какие исключительные ситуации могут возникнуть в данной программе и добавьте в нее соответствующие обработки исключительных ситуаций

Рассмотрим теперь операцию удаления в двумерном массиве. Размерность двумерного массива также зафиксирована на этапе объявления массива. Однако при необходимости можно "смоделировать" удаление целой строки в массиве, выполняя сдвиг всех строк, начиная с k-той на единицу вверх. В этом случае размерность массива не изменится, а текущее количество строк будет уменьшено на единицу. В качестве примера удалим из двумерного массива, строку с номером k.

namespace ConsoleApplication

Console.WriteLine("введите размерность массива");

Console.Write("n = ");

n=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.Write("m = ");

m=int.Parse(Console.ReadLine());

int [,]a=new int;

for (int i = 0; i < n; ++i)

for (int j = 0; j < m; ++j)

for (int i = 0; i < n; ++i,Console.WriteLine())

for (int j = 0; j < m; ++j)

static void DeleteArray(int[,] a, ref int n, int m, int k)

for (int i = k; i < n-1; ++i)

for (int j = 0; j < m; ++j)

a = a;

static void Main()

Console.WriteLine("Исходный массив:");

Print(myArray, n, m);

DeleteArray(myArray, ref n, m, k);

Console.WriteLine("Измененный массив:");

Print(myArray, n, m);

Задания .

1. Измените программу так, чтобы она удаляла k-тый столбец в двумерном массиве.

Рассмотрим модификацию предыдущей программы, для случая, когда используется ступенчатый массив.

namespace ConsoleApplication

Console.WriteLine("введите размерность массива");

Console.Write("n = ");

n=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.Write("m = ");

m=int.Parse(Console.ReadLine());

int a=new int[n];

for (int i = 0; i < n; ++i)

a[i]=new int[m];

for (int j = 0; j < m; ++j)

Console.Write("a[{0},{1}]= ", i, j);

for (int i = 0; i < n; ++i,Console.WriteLine())

for (int j = 0; j < m; ++j)

Console.Write("{0,5} ", a[i] [j]);

static void DeleteArray(int a, ref int n, int k)

for (int i = k; i < n-1; ++i)//производим сдвиг ссылок

static void Main()

Console.WriteLine("Исходный массив:");

Print(myArray, n, m);

Console.WriteLine("Введите номер строки для удаления:");

int k=int.Parse(Console.ReadLine());

DeleteArray(myArray, ref n, k);

Console.WriteLine("Измененный массив:");

Print(myArray, n, m);

Вернемся к массиву, определенному в самом первом примере. И подумаем теперь, что значит добавить элемент в одномерный массив в позицию с номером k? В этом случае все элементы, начиная с k-ого, должны быть сдвинуты вправо на одну позицию. Однако сдвиг нужно начинать с конца, т.е. на первом шаге на n-е место поставить n-1-ый элемент, потом на n-1-ое место поставить n-2-й элемент, …, наконец, на k+1 место вставить k-й элемент. Таким образом, копия k-го элемента будет на k+1-м месте и на k-е место можно поставить новый элемент. Затем необходимо увеличить текущее количество элементов на 1.

Рассмотрим массив из примера 1 и в качестве k зададим значение равное 3. В этом случае массив будет выглядеть следующим образом:

Теперь в позицию с номером 3 можно поместить новое значение. А текущее количество элементов в массиве становится равным 6. Подумайте, почему сдвиг нужно выполнять с конца массива, а не с начала, как мы это делали в случае удаления элемента из массива.

Рассмотрим программную реализацию данного алгоритма:

namespace ConsoleApplication

static int Input (out int n)

Console.WriteLine("введите размерность массива");

n=int.Parse(Console.ReadLine());

int a=new int; //выделяем памяти больше чем требуется

for (int i = 0; i < n; ++i)

Console.Write("a[{0}]= ", i);

a[i]=int.Parse(Console.ReadLine());

static void Print(int a, int n)

for (int i = 0; i < n; ++i) Console.Write("{0} ", a[i]);

Console.WriteLine();

static void AddArray(int a, ref int n, int m)

for (int i = n; i >= m; --i)

Console.WriteLine("Введите значение нового элемента");

a[m]=int.Parse(Console.ReadLine());

static void Main()

int myArray=Input(out n);

Console.WriteLine("Исходный массив:");

Print(myArray, n);

Console.WriteLine("Введите номер элемента для вставки:");

AddArray(myArray, ref n,m);

Console.WriteLine("Измененный массив:");

Print(myArray, n);

Теперь рассмотрим добавление строки в двумерный массив. Для этого все строки после строки с номером k передвигаем на 1 строку вниз. Затем увеличиваем количество строк на 1. После этого копия строки с номером k будет находиться в столбце с номером k+1. И, следовательно, k-тый столбец можно заполнить новыми значениями. Рассмотрим программную реализацию алгоритма:

namespace ConsoleApplication

static int [,] Input (out int n, out int m)

Console.WriteLine("введите размерность массива");

Console.Write("n = ");

n=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.Write("m = ");

m=int.Parse(Console.ReadLine());

//выделяем памяти больше чем необходимо

int [,]a=new int;

for (int i = 0; i < n; ++i)

for (int j = 0; j < m; ++j)

Console.Write("a[{0},{1}]= ", i, j);

a=int.Parse(Console.ReadLine());

static void Print(int[,] a, int n, int m)

for (int i = 0; i < n; ++i,Console.WriteLine())

for (int j = 0; j < m; ++j)

Console.Write("{0,5} ", a);

static void AddArray(int[,] a, ref int n, int m, int k)

for (int i = n; i >=k; --i)

for (int j = 0; j < m; ++j)

a = a;

for (int j=0; j

Console.Write("a[{0},{1}]=", k, j);

a=int.Parse(Console.ReadLine());

static void Main()

int[,] myArray=Input(out n, out m);

Console.WriteLine("Исходный массив:");

Print(myArray, n, m);

int k=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.WriteLine("Измененный массив:");

Print(myArray, n, m);

Задания .

1. Подумайте, какие исключительные ситуации могут возникнуть в данной программе и добавьте в нее соответствующие обработки исключительных ситуаций.
2. Измените программу так, чтобы она добавляла k-тый столбец в двумерном массиве.

Рассмотрим модификацию предыдущей программы для случая, когда используется ступенчатый массив.

namespace ConsoleApplication

static int Input (out int n, out int m)

Console.WriteLine("введите размерность массива");

Console.Write("n = ");

n=int.Parse(Console.ReadLine());

Console.Write("m = ");

m=int.Parse(Console.ReadLine());

//выделяем памяти больше чем неообходимо

int a=new int;

for (int i = 0; i < n; ++i)

a[i]=new int [m];

for (int j = 0; j < m; ++j)

Console.Write("a[{0}][{1}]= ", i, j);

a[i][j]=int.Parse(Console.ReadLine());

static void Print(int a, int n, int m)

for (int i = 0; i < n; ++i,Console.WriteLine())

for (int j = 0; j < m; ++j)

Console.Write("{0,5} ", a[i][j]);

static void AddArray(int a, ref int n, int m, int k)

for (int i = n; i >=k; --i)//выполняем сдвиг ссылок

a[k]=new int[m]; //создаем новую строку

Console.WriteLine("Введите элементы новой строки");

for (int j=0; j

Console.Write("a[{0}][{1}]=", k, j);

a[k][j]=int.Parse(Console.ReadLine());

static void Main()

int myArray=Input(out n, out m);

Console.WriteLine("Исходный массив:");

Print(myArray, n, m);

Console.WriteLine("Введите номер строки для добавления:");

int k=int.Parse(Console.ReadLine());

AddArray(myArray, ref n, m, k);

Console.WriteLine("Измененный массив:");

end; {for i}

Вставка и удаление элемента в массив

Рассмотрим алгоритм вставки элемента в массив. Для простоты будем рассматривать только одномерные массивы. Массив состоит из некоторого количества элементов nmax (емкость

массива). Текущее количество элементов массива находится в переменной n.

Перед вставкой очередного элемента проверяем, что текущее количество элементов массива меньше, чем его емкость.

Далее проверяем, вставляется ли элемент в конец массива или нет. Если элемент вставляется в конец массива, то увеличиваем n на единицу и добавляем элемент. Иначе сдвигаем элементы массива индекс которых больше или равен индексу вставляемого элемента, рисунок 3.

Приведенный алгоритм реализован в программе, приведенной в листинге 6.

Листинг 6 – Вставка элемента в массив

{$MODE DELPHI} {$ENDIF}

{$APPTYPE CONSOLE} program InsElt;

i :integer;

//Ввод массива

//Элемент для вставки writeln("Vvedite element" ); readln(element);

//Индекс элемента

//Вставка элемента

if index < n+1 then begin

inc(n); //увеличиваем длину массива

if (Low(a) <= index) and (index <= n) then for i:=n downto index do

a[i]:=a; //сдвиг массива

a:=element; end

//Вывод элементов массива на экран for i:=1 to n do

writeln("a[" , i,"]=" , a[i]:6:2);

Удаление элемента происходит аналогично. Сначала проверяется, что индекс элемента не выходит за диапазон допустимых значений, а затем сдвигаются элементы таким образом, чтобы закрыть удаляемый элемент, рисунок 4

Листинг 7

{$MODE DELPHI} {$ENDIF}

{$APPTYPE CONSOLE} program DelElt;

const nmax = 5; //емкость массива

i :integer;

writeln("Vvedite chislo elementov massiva"); readln(n);

//Ввод массива

for i:=1 to n do begin write("a[" , i,"]=" ); readln(a[i]);

//Индекс элемента

writeln("Vvedite index elementa"); readln(index);

//Удаление элементов

if index

if (Low(a) <= index) and (index <= n) then for i:=index to n do

a[i]:=a; //сдвиг массиваdec(n); //уменьшаем длину массиваend

else begin writeln("Invalid index" ); readln;

X[ 3 ] : =X [ 4 ];

X[ 4 ] : =X [ 5 ];

X[ 5 ] : =X [ 6 ];

Таким образом, все элементы с третьего по пятый надо переместить влево на один - на место i -го элемента нужно записать (i+1) -й. Блок-схема алгоритма представлена на рис. 5.25 .

Рис. 5.25.

Теперь рассмотрим более общую задачу: необходимо удалить m -й элемент из массива X , состоящего из n элементов. Для этого достаточно записать элемент (m+1) -й на место элемента c номером m, (m+2) -й элемент - на место (m+1) -го и т. д., n -й элемент - на место (n–1) -го. Процесс удаления элемента из массива представлен на рис. 5.26 .

Алгоритм удаления из массива Х размерностью n элемента с номером m приведён на рис. 5.27 .

После удаления элемента 4А фактически сдвига части массива на один элемент влево из массива изменится количество элементов в массиве (уменьшится на один), и у части элементов изменится индекс . Если элемент удалён, то на место него приходит следующий, передвигаться к которому (путём увеличения индекса на один) нет необходимости. Следующий элемент сам сдвинулся влево после удаления.

Если обрабатывается массив , в котором часть элементов удаляется, то после удаления элемента не надо переходить к следующему (при этом уменьшается количество элементов). В качестве примера рассмотрим следующую задачу.

ЗАДАЧА 5.1. Удалить из массива отрицательные элементы.

Алгоритм решения задачи довольно прост: перебираем все элементы массива, если элемент отрицателен, то удаляем его путём сдвига всех последующих на один влево. Единственное, о чём стоить помнить, - что после удаления элемента не надо переходить к следующему для последующей обработки, он сам сдвигается на место текущего. Блок-схема решения задачи 5.1 представлена на рис. 5.28 .

Ниже представлен текст программы с комментариями.

program upor_massiv; var i, n, j: byte; X: array [ 1.. 100 ] of real; begin writeln (’введите размер массива ’); readln (n); {Ввод массива.} for i:=1 to n do begin write (’X[ ’, i, ’ ]= ’); readln (X[ i ]); end; writeln (’массив X ’); for i:=1 to n do write (x [ i ] : 5: 2, ’ ’); writeln; i: = 1; while (i<=n) do {Если очередной элемент массива X[i] отрицателен, то} if x [ i ]<0 then begin {удаляем элемент массива с номером i.} for j:= i to n_1 do x [ j ] : = x [ j + 1 ]; {Уменьшаем размер массива.} {Не надо переходить к следующему элементу массива.} n:=n -1; end else {Если элемент не удалялся, то переходим к следующему элементу массива.} i:= i +1; writeln (’Изменённый массив ’); for i:=1 to n do {Вывод преобразованного массива.} write (X[ i ] : 5: 2, ’ ’); writeln; end.

Результаты работы программы представлены на рис. 5.29 .

5.9 Вставка элемента в массив

Рассмотрим несложную задачу: вставить число b в массив X(10) , между третьим и четвёртым элементами.

Для решения этой задачи необходимо все элементы массива, начиная со четвёртого, сдвинуть вправо на один элемент. Затем в четвёртый элемент массива нужно будет записать b (X:=b;) . Но чтобы не потерять соседнее значение , сдвигать на один вправо нужно сначала десятый элемент, затем девятый, восьмой и т. д. до четвёртого. Блок-схема алгоритма вставки приведена на рис. 5.30 .

В общем случае блок-схема вставки числа b в массив X(N) , между элементами c номерами m и m+1 представлена на рис. 5.31 .

Ниже представлен фрагмент программы, реализующий этот алгоритм 5При описании массива необходимо предусмотреть достаточный размер для вставки одного элемента. .

var i, n,m: byte; X: array [ 1.. 100 ] of real; b: real; begin writeln (’N= ’); readln (n); for i:=1 to n do begin write (’X[ ’, i, ’ ]= ’); readln (X[ i ]); end; writeln (’Массив X ’); for i:=1 to n do write (x [ i ] : 5: 2, ’ ’); writeln; writeln (’m= ’); readln (m); writeln (’ b= ’); readln (b); for i:=n downto m+1 do x [ i +1]:=x [ i ]; x :=b; n:=n+1; writeln (’Изменённый массив ’); for i:=1 to n do write (X[ i ] : 5: 2, ’ ’); writeln; end.

5.10 Использование подпрограмм для работы с массивами

Рассмотрим, как можно передавать массивы в подпрограмму. Как известно (см. главу 4), чтобы объявить переменные в списке формальных параметров подпрограммы, необходимо указать их имена и типы. Однако типом любого параметра в списке может быть только стандартный или ранее объявленный тип. Поэтому для того, чтобы передать в подпрограмму массив , необходимо вначале описать его тип 6Тип данных массива, объявление массива см. в п. 2.4.9. Подробно работа с массивами описана в данной главе. , а затем объявлять процедуру:

тип_массива = array [ список_индексов ] of тип;

procedure

имя_процедуры(имя_массива: тип_массива);

Например:

type vector=array [ 1.. 10 ] of byte; matrica=array [ 1.. 3, 1.. 3 ] of real; procedure proc (A: matrica; b: vector; var x: vector);

Понятно, что передача в подпрограмму строки вида

имя_переменной: string [ длина_строки ];

которая фактически является массивом 7Тип данных "строка", объявление строки см. в п. 2.4.9 , должна осуществляться аналогично:

тип_строки = string [ длина_строки ];

procedure

имя_процедуры(имя_строки: тип_ строки);

Например:

type stroka_5=string [ 5 ]; stroka_10=string [ 1 0 ]; function fun (S t r: stroka_5) : stroka_10;

Массивы в подпрограмму можно передавать, используя понятие открытого массива. Открытый массив - это массив 8Тип данных "массив", объявление массива, обращение к массиву см. в п. 2.4.9. , при описании которого указывается тип элементов, из которых он состоит, но не определяются границы изменения индексов:

имя_открытого_массива: array of array of... тип;

Например:

var massiv_1: array of real; massiv_2: array of array of char; massiv_3: array of array of array of byte;

Распределение памяти и указание границ индексов

Вставка и удаление в массиве

Основным достоинством массива является прямой доступ к его элементам: для использования элемента нужно указать только имя массива и индекс (или индексы), которые преобразуются в физический адрес элемента. Скорость доступа не зависит от положения элемента в структуре.

Недостаток связан с операциями вставки и удаления элементов. Допустим, одномерный массив arrTable используется для хранения в своих элементах полезной информации, причем содержат информацию только начальные элементы, число которых равно Count. Эти «занятые» элементы называются активными , активные элементы имеют индексы в диапазоне . Очевидно, LastIndex = Count - 1. Если, например, в массив нужно вставить новую информацию в элемент с индексом ind, то все элементы с индексами, начиная с ind и до конца активной части, потребуется переместить на одну позицию, чтобы освободить место под вставляемый элемент NewElement. Эта операция может быть описана следующим фрагментом:

For i:= LastIndex DownTo indDo

arrTable := arrTable [i];

arrTable := NewElement;

Inc(Count); Inc(LastIndex);

Сдвиг части элементов означает их физическое перемещение в памяти. Логическая схема операции вставки показана на рисунке 5.4

Рисунок 5.4 - Вставка в вектор нового элемента: а - до вставки, б - после вставки

Объем памяти, который будет затронут при вставке нового элемента, зависит от значения n и количества сдвигаемых элементов. Время, требуемое на выполнение вставки, зависит от числа активных элементов в массиве: чем больше это количество, тем больше (в среднем) потребуется времени на сдвиг.

Тот же ход рассуждений справедлив и для операции удаления активного элемента из вектора. В случае удаления элемента с индексом ind, все элементы, начиная с элемента arrTable, должны быть перенесены на одну позицию к началу вектора, чтобы «закрыть» образовавшуюся от удаления элемента «дыру». Логическая схема операции удаления приводится на рисунке 5.5. Программный фрагмент удаления может иметь вид:

For i:= ind + 1 To LastIndexDo

arrTable := arrTable [i];

Dec(Count); Dec(LastIndex);

Таким образом, можно сделать вывод: операции вставки и удаления в массиве выполняются медленнее при увеличении количества элементов.

Другой важный недостаток массива связан с фиксацией его размеров. Если необходимо вставить новый элемент в статический массив, который полностью заполнен активными элементами, то произойдет ошибка времени выполнения. Решением проблемы является использование динамического массива, однако приходится все время контролировать текущее число элементов и применять процедуру SetLength при вставке в полностью заполненный массив.

Когда нужно произвести какие-то изменения в массиве, метод JavaScript splice может прийти на помощь. Он позволяет осуществлять вставку, удаление и замену элементов в массиве JavaScript .

Рассмотрим аргументы, передаваемые в метод splice() .

Array.splice (start_index, number_of_elements_to_remove) :

• start_index — индекс в массиве, с которого начинается вставка или удаление элементов;
• number_of_elements_to_remove — задает количество элементов, которое необходимо удалить, начиная со star_index .

Все элементы, следующие за number_of_elements_to_remove , будут вставлены в массив, начиная с start_index . Они могут быть любого типа, включая строки, числа, булевы значения, объекты, функции, NULL , undefined , и т.д.

Для более детального изучения параметров метода Array.prototype.splice() Javascript воспользуйтесь MDN .

Давайте начнем с простого примера, демонстрирующего, как вставить число в массив с помощью метода Array.splice() .

Представьте, что у нас есть массив , и мы хотим вставить в него 2 между 1 и 3 . Пример реализации:

var my_array = ; var start_index = 1; var number_of_elements_to_remove = 0; my_array.splice(start_index, number_of_elements_to_remove, 2); console.log(my_array); //;

Обратите внимание, что JavaScript array splice воздействует непосредственно на массив. Таким образом, вызванный my_array метод splace() вместо того, чтобы вернуть новый массив, обновит my_array .

Пример удаления элемента из массива в JavaScript :

var my_array = ["a","b","c","k","d"]; var start_index = 3 var number_of_elements_to_remove = 1; var removed_elements = my_array.splice(start_index, number_of_elements_to_remove); console.log(removed_elements); //["k"] console.log(my_array); //["a","b","c","d"];

Обратите внимание, что в этом примере метод Array.splice() возвращает массив из удаленных элементов.

Взглянем на пример замены элементов в массиве JavaScript с помощью метода splice JavaScript :

var my_array = ["бейсбол", "баскетбол", "теннис", "гольф"]; var start_index = 1 var number_of_elements_to_remove = 2; var removed_elements = my_array.splice(start_index, number_of_elements_to_remove, "бокс", "боулоинг", "волейбол"); console.log(removed_elements); //["теннис", "гольф"] console.log(my_array); //["бейсбол", "бокс", "боулинг", "волейбол", "гольф"];

Приведенный выше пример заменяет «баскетбол » и «теннис » на «бокс «, «боулинг » и «волейбол «. Он может показаться немного запутанным из-за всех проведенных операций. Разберем все операции шаг за шагом. Для начала мы сообщаем методу splace() начальную позицию my_array . Затем number_of_elements_to_remove задаем 2, поэтому метод удаляет my_array и my_array . И, наконец, начиная со start_index my_array , вставляем в массив my_array элементы.

Метод JavaScript splace хорош, когда нужно вставить или удалить значения из массива t . Если массив уже отсортирован, метод splace() подходит, чтобы явно расположить новые значения в массиве. Он также хорошо работает, когда нужно удалить значения из массива по индексу. Обратите внимание на то, что метод splace() действует непосредственно на массив и возвращает только те значения, которые были удалены или вырезаны из массива.

Перевод статьи “Insert, Remove, and Replace elements with Array.splice() ” был подготовлен дружной командой проекта .

Хорошо Плохо