C# Программирование на языке высокого уровня. Среда разработки Microsoft Visual Studio.NET

namespace Example5

{

class Example5_3

{

static void Main()

{

int j, num1, num2;

string str;

{

}

{

}

{

using System.IO;

namespace Example5

{

class Example5_4

{

static void Main()

{

int j;

string strValue;

{

}

}

}

}

// одномерного массива, состоящих из 10 элементов

// Заполнение одномерного массива происходит при

{

}

{

}

foreach (int jj in iArray)

Console.WriteLine("\n\n");

Console.WriteLine();

}

}

}

Отличие данного примера от предыдущего заключается в том, что требуется подсчитать сумму не всех элементов массива, а только четных

namespace Example5

{

class Example5_7

{

static void Main()

{

{

}

{

}

foreach (int jj in iArray)

Console.WriteLine("\n\n");

{

}

Console.WriteLine();

}

// в первый - четные элементы исходного

// Отсортировать массивы в порядке возрастания.

// генератора случайных чисел

using System;

namespace Example5

{

class Example5_8

{

static void Main()

{

int j, k, temp;

{

}

foreach (int jj in iArray)

Console.WriteLine("\n\n");

{

}

{

}

}

foreach (int jj in jA)

Console.WriteLine("\n\n");

foreach (int jj in jB)

// Сортировка массива А

{

{

{

}

}

}

{

{

{

}

}

foreach (int jj in jA)

foreach (int jj in jB)

}

}

}

2. Практическая часть

Задание к лабораторной работе

Для заданного условия составить процедуру и придумать несколько наборов тестовых данных для отладки. Возможно использование как статических массивов, так и динамических Ввод исходных данных осуществить из файла или с клавиатуры.

1. Задан одномерный массив размером N. Определить количество отрицательных чисел, количество положительных чисел и среднее арифметическое всех чисел.

2. Задан одномерный массив размером N. Сформировать два массива размером N/2, включая в первый элементы исходного массива с четными индексами, а во второй - с нечетными. Вычислить суммы элементов каждого из массивов.

3. Определить среднее арифметическое значение первого отрицательного и последнего положительного элементов одномерного массива, размер которого равен М.

4. Определить число отрицательных элементов, расположенных перед наибольшим положительным элементом одномерного массива, размер которого равен М.

5. В заданном одномерном массиве размером N поменять местами первый и последний положительные элементы.

6. Написать программу для вычисления суммы и среднего арифметического значения всех элементов заданного одномерного массива А, состоящего из 10-ти элементов.

7. Написать программу для вычисления суммы положительных элементов, заданного массива А, состоящего из 20-ти элементов.

8. Написать программу для вычисления суммы четных элементов заданного массива А, состоящего из 20-ти элементов.

9. Написать программу для определения количества положительных элементов, заданного массива А, состоящего из 20-ти элементов.

10. Написать программу для определения индексов положительных элементов, заданного массива А, состоящего из 20-ти элементов.

11. Написать программу для вычисления среднего арифметического значения всех элементов заданного массива D. Для отрицательных элементов использовать их абсолютные значения.

12. Написать программу для поиска в заданном массиве В, состоящем из 10-ти элементов, третьего положительного элемента и его индекса. Известно, что хотя бы один положительный элемент в массиве В имеется.

13. Написать программу поиска в заданном массиве В, состоящем из 20-ти элементов, третьего положительного элемента и его индекса.

14. Написать программу для поиска в заданном массиве А(15) наибольшего значения элемента и его индекса.

15. Написать программу, в которой производится перестановка четных и нечетных элементов, заданного массива С.

16. Для заданного массива А, состоящего не более чем из 50-ти элементов, найти наименьший элемент и переставить его со вторым по порядку отрицательным элементом массива.

17. Написать программу по упорядочению элементов заданного массива В в следующем порядке: сначала идут положительные числа, потом - нули и в конце - отрицательные.

18. Написать программу сортировки по возрастанию заданного массива В, состоящего из 10-ти элементов.

19. Написать программу. Для заданного массива В, состоящего из 10-ти элементов, изменить порядок следования его элементов на обратный.

20. Написать программу, в которой для заданного массива В, состоящего из 10-ти элементов, его элементы перемещались бы например на 7 позиций вправо. При этом 7 элементов из конца массива перемещаются в начало.

21. Задан массив А. Поместить положительные элементы этого массива в массив В, а отрицательные элементы - в массив С.

22. В заданном векторе (одномерном массиве) найти сумму первого и последнего отрицательного элемента

23. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: разность первого и последнего нечетного элементов

24. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: индексы наименьшего и наибольшего из элементов

25. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: произведение трех наименьших элементов вектора

26. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: сумму элементов вектора с четными индексами

27. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: разность первого положительного и последнего отрицательного элемента

28. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: число отрицательных элементов с нечетными индексами

29. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: число элементов, расположенных после его наибольшего отрицательного элемента.

30. В заданном векторе (одномерном массиве) найти: наибольший отрицательный и наименьший положительные элементы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Многомерные массивы

Краткие теоретические сведения

В языке С++ все массивы являются статическими; более того, все массивы являются 0-базируемыми. Это означает, что нижняя граница всех индексов массива фиксирована и равна нулю.

В языке С# снято существенное ограничение языка C++ на статичность массивов. Массивы в языке С# являются настоящими динамическими массивами. Они относятся к ссылочным типам и память им отводится динамически в "куче". Однако, не снято ограничение 0-базируемости, хотя во многих задачах гораздо удобнее работать с массивами, у которых нижняя граница не равна нулю.

В языке C++ "классических" многомерных массивов нет. Вместо них введены одномерные массивы и массивы массивов, которые являются более общей структурой данных и позволяют задать не только многомерный куб, но и изрезанную, ступенчатую структуру.

В языке С#, соблюдая преемственность, сохранены одномерные массивы и массивы массивов. В дополнение к ним в язык добавлены многомерные массивы.

Простейшей формой многомерного массива является двумерный массив. Местоположение любого элемента в двумерном массиве обозначается двумя индексами. Такой массив можно представить в виде таблицы, первый индекс которого указывает на строки данной таблицы, а второй - на ее столбцы.

В следующей строке кода объявляется двумерный массив integer размерами 10x15:

int[,] table = new int[10, 15];

При объявлении этого массива оба его размера разделяются запятой. В первой части этого объявления синтаксическое обозначение означает, что создается переменная типа ссылки на двумерный массив. Если же память распределяется для массива с помощью оператора new, то используется следующее синтаксическое обозначение:

int[10, 15]

Данное объявлении создает массив размерами 10x15. Для доступа к элементу двумерного массива следует указывать оба индекса, разделив их запятой.

В следующей строке кода элементу массива myArray с координатами положения, т. е. индексами (3,5) присваивается значение 10:

myArray [3, 5] = 10;

В С# допускаются массивы трех и более измерений.

Общая форма объявления многомерного массива.

тип[,***,] имя_массива = new тип[размер13 размер23 ... размеры];

Например, в приведенном ниже объявлении создается трехмерный целочисленный массив размерами 4x10x3.

int [,,] multiArray = new int[4, 10, 3];

А в следующем операторе элементу массива multiArray, положение которого определяется индексами (2,4,1) присваивается значение 100:

multidim[2, 4, 1] = 100;

Ниже приведен пример программы, в которой сначала организуется трехмерный массив, содержащий матрицу значении 3x3x3, а затем вычисляется сумма значений диагональных элементов этого массива.

// Суммировать значения по одной из диагоналей

using System;

class Example

{

static void Main()

{

int [,,] m = new int[3,-3,3];

int sum = 0;

int n = 1;

for (int i = 0; i < 3; i++)

for (int j = 0; j < 3; j++)

for (int k = 0; k < 3; k++)

m[i, j, k] = n++;

sum = m[0, 0, 0] + m[l, 1, 1] + m[2, 2, 2];

Console.WriteLine("Cyммa значений по диагонали: " + sum);

}

Результат выполнения этой программы:

Сумма значений по диагонали: 42

Инициализация многомерных массивов

тип[,] имя_массива =

{

{vaL, vaL, vaL, ..., val},

{val, vaL, vaL, ..., vaL},

{vaL, vaL, vaL, ... , vaL} };

где vaL обозначает инициализирующее значение, а каждый внутренний блок - отдельный ряд. Первое значение в каждом ряду сохраняется на первой позиции в массиве, второе значение - на второй позиции и т. д. Блоки инициализаторов разделяются запятыми, а после завершающей эти блоки закрывающей фигурной скобки ставится точка с запятой.

Следующие два примера иллюстрируют возможность инициализации массива непосредственным вводом с клавиатуры и считыванием информации из текстового файла.

Пример 1.

// непосредственно вводом с клавиатуры

int[,] iArray = new int[3, 4];

int[,] jArray = new int[3, 4];

for (i = 0; i < 3; ++i)

for (j = 0; j < 4; ++j)

// ввод и присваивание значений

strValue = Console.ReadLine();

iArray[i, j] = Convert.ToInt32(strValue);

// вывод значений массива iArray на экран

for (i = 0; i < 3; ++i)

for (j = 0; j < 4; ++j)

Console.Write(" iArray[" + i + " + j + "] = " + iArray[i, j]);

// вывод значений массива jArray на экран

for (i = 0; i < 3; ++i)

for (j = 0; j < 4; ++j)

jArray[i, j] = iArray[i, j] * 10;

Console.Write(" jArray[" + i + ", " + j + "] = " + jArray[i, j]);

Основным методом, используемым для чтения данных с консоли, является метод ReadLine. Он читает с консоли строку текста, завершаемую признаком конца строки. Эта строка и является результатом, возвращаемым методом ReadLine. Введенная строка с помощью метода ToInt32 конвертируется в значение типа int и это значение присваивается элементу iArray[i, j]. Далее в двойном цикле заполняется массив

jArray jArray[i, j] = iArray[i, j] * 10;

и затем оба массива выводятся на экран.

Для ввода данных из файла используется конструктор класса StreamReader. В классе StreamReader определено несколько конструкторов. Наиболее часто используемый

StreamReader(string имя_файла),

где имя_файла - это имя открываемого файла, включая полный путь к нему. Здесь необходимо отметить, что в имени файла присутствует служебный символ \, который обычно на экран не выводится. Если все же необходимо использовать служебные символы в выводимом тексте, следует перед таким символом поставить дополнительный символ \ (обратный слеш).

Пример 2.

// Двухмерный массив

// Ввод массива в файл и

// вывод массива из файла

int[,] iArray1 = new int[3, 4];

int[,] iArray2 = new int[3, 4];

StreamReader sRead = new StreamReader(''С:\\C#\\dat.txt'');

StreamWriter sWrite = new StreamWriter(''С:\\C#\\res.txt'');

for (i = О; i < З; i++)

for (j = О; j < 4; j++)

strValue = sRead.ReadLine();

iArray1[i, j] = Convert.ToInt32(strValue);

iArray2[i, j] = iArray1[i, j] * 100;

strValue = string.Format(''\n {0, 4:D} {1, 4:D} {2, 6:D} {З, 6:D}'',

i, j, iArray1[i, j], iArray2[i, j]);

for (i = 0; i < 3; i++)

for (j = 0; j < 4; j++)

}

sWrite.Close();

}

}

Смысл этого примера достаточно прозрачен и отличается только тем, что вместо класса Console (Example6_1) используются классы StreamReader и StreamWriter (Example6_2).

Следующая программа содержит пример ввода и вывода массива из файла. Массив iArray1 содержит три столбца, первый из которых заполнен случайными числами типа int, второй - случайными числами типа double и третий значениями функции Sin(x). Далее формируется строковая переменная strValue, которая форматируется и используется для вывода массива iArrayl на экран. Следующий оператор

iArray2[i, j] = iArray1[i, j] * 100;

инициализирует массив iArray2 и производит запись символьного потока в текстовой файл res3.txt.

Класс Array - это класс, обслуживающий массивы в пространстве имен System. Его свойства и методы можно использовать для массивов любого из встроенных типов.

Свойство Length доступно только для чтения, имеет тип int и содержит количество элементов массива.

Метод Copy (Array source, Array dest, count) копирует число элементов, задаваемых параметром count, из исходного массива source в целевой массив dest, начиная с первого элемента массива. Далее происходит вывод массива iArray1на экран.

Пример 3.

// Заполнить двухмерный массив

// и организовать вывод на экран.

// Ввод массива в файл и

// вывод массива из файла

Console.WriteLine("\n ---");

for (i = 0; i < 10; i++)

iArray1[i, 0] = Convert.ToDouble(num);

num = (rnd.Next(1, 101) - 50) / 10;

iArray1[i, 1] = Convert.ToDouble(num);

x = x + 0.314159;

strValue = string.Format("\n {0, 4:D} {1, 10:F0} {2, 10:F2} {3, 10:F2}",

i, iArray1[i, 0], iArray1[i, 1], iArray1[i, 2]);

Console.WriteLine("\n --------------------------------------------------------------------");

for (i = 0; i < 10; i++)

for (j = 0; j < 3; j++)

iArray2[i, j] = iArray1[i, j] * 100;

num = iArray2.Length;

for (i = 0; i < 10; i++)

strValue = string.Format("\n {0, 4:D} {1, 10:F0} {2, 10:F2} {3, 10:F2}",

i, iArray2[i, 0], iArray2[i, 1], iArray2[i, 2]);

Console.WriteLine("\n --------------------------------------------------------------------");

Пример Example6_4 демонстрирует метод вычисления суммы и среднеарифметического всех элементов массива, который заполняется случайными числами. Эти вычисления аналогичны тем, которые проводились для одномерного массива. Разница лишь в том, что в случае одномерного массива использовался одинарный цикл, а для двумерного массива - двойной.

Пример 4.

// Заполнить двухмерный массив случайными числами.

// Вычислить сумму и среднеарифметическое всех

int num, sum = 0;

int[,] iArray = new int[5, 6];

int[ ] iA = new int[6];

Random rnd = new Random();

string strValue = "\n ";

Console.Write("\n ");

for (j = 0; j < 6; j++)

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

// заполнение массива; сумма и

// среднеарифметическое всех элементов

for (i = 0; i < 5; i++)

for (j = 0; j < 6; j++)

num = rnd.Next(1, 101);

iArray[i, j] = Convert.ToInt32(num);

iA[j] = iArray[i, j];

sum = sum + iArray[i, j];

// вывод массива

for (i = 0; i < 5; i++)

// номер строки

Console.Write("\n " + i);

for (j = 0; j < 6; j++)

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

Console.WriteLine(" Сумма элементов массива: " + sum);

Console.WriteLine(" Среднеарифметическое: " + sum / 30);

Console.WriteLine();

}

}

}

Следующий пример демонстрирует перестановку двух произвольных строк в двумерном массиве А, который инициализируется случайными числами. Все происходит аналогично перестановке любых двух элементов одномерного массива. Разница, как и раньше, лишь в том, что в случае одномерного массива использовался одинарный цикл, а для двумерного массива - двойной.

Пример 5.

// Заполнить двухмерный массив A(M, N)

// Переставить в этом массиве строки 2 иМ - 2

int M = 6, N = 8;

int[,] iArray1 = new int[M, N];

int[,] iArray2 = new int[M, N];

int[ ] iArray3 = new int[N];

Random rnd = new Random();

string strValue = "\n ";

Console.Write("\n ");

Console.WriteLine("\n Исходный массив: ");

for (i = 0; i < M; i++)

for (j = 0; j < N; j++)

temp = rnd.Next(1, 101);

iArray1[i, j] = Convert.ToInt32(temp);

iArray2[i, j] = Convert.ToInt32(temp);

iArray3[j] = iArray1[i, j];

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

Console.WriteLine("\n Массив после перестановки: ");

for (j = 0; j < N; j++)

temp = iArray2[2, j];

iArray2[2, j] = iArray2[M - 2, j];

iArray2[M - 1, j] = temp;

for (i = 0; i < M; i++)

for (j = 0; j < N; j++)

{

iArray3[ j] = iArray2[i, j]

}

foneach (int jj іn iArray3)

{

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

}

Console.Write("\n");

}

Console.WriteLine(strValue);

Console.WriteLine();

Console.WriteLine();

}

}

}

Пример 6.

// Заполнить двухмерный массив A(5, 6) случайными числами.

// Найти в этом массиве строку, сумма элементов которой

// является максимальной, а в ней минимальный по величине элемент

int max = -100, min = 100;

int[,] iArray = new int[5, 6];

int[ ] iA = new int[6];

Random rnd = new Random();

string strValue = "\n ------------------------------------------------------------------------------";

Console.Write("\n ");

for (j = 0; j < 6; j++)

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

// заполнение массива; сумма строк

for (i = 0; i < 5; i++)

sum = 0;

for (j = 0; j < 6; j++)

num = rnd.Next(1, 101);

iArray[i, j] = Convert.ToInt32(num);

iA[j] = iArray[i, j];

sum = sum + iArray[i, j];

if (sum > max)

max = sum;

im = i;

for (j = 0; j < 5; j++)

if (iArray[im, j] < min)

min = iArray[im, j];

// вывод массива

for (i = 0; i < 5; i++)

{

// номер строки

Console.Write("\n " + i);

for (j = 0; j < 6; j++)

{

// элементы строки

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

}

}

Console.WriteLine(strValue);

Console.WriteLine("\n i = " + im);

Console.WriteLine("\n j = " + jm);

Console.WriteLine();

}

Сумма элементов строки вычисляется во внутреннем цикле по j . На каждом шаге цикла к сумме элементов строки i добавляется очередной элемент. По окончании цикла переменная sum будет содержать полную сумму всех элементов данной строки. Максимальная сумма определяется во внешнем цикле. Для этого используется следующая группа операторов

if (sum > max)

{

max = sum;

im = i;

}

которая определяет максимальную сумму и номер строки im. Другая группа операторов

if (iArray[im, j] < min)

{

min = iArray[im, j];

jm = j;

}

используется для поиска минимального элемента и его номера jm в найденной строке.

Генерация таблицы умножения достаточно тривиальная задача. Каждый элемент таблицы определяется произведением номера строки на номер столбца k = i * j. Единственная трудность заключается в организации вывода таблицы на экран.

Конструкция выбора

if (k < 10) Console.Write(" ");

else Console.Write(" ");

вставляет перед числом k < 10 два пробела, а во всех остальных случаях - один пробел. На нижеследующем рисунке представлен результат вывода, полученный при выполнении данной программы.

Пример 7.

// Рассчитать и вывести на экран таблицу умножения.

// Подсчитать общее количество чисел в данной таблице

int i, j, k, m = 0;

for (i = 1; i < 10; i++)

for (j = 1; j < 10; j++)

k = i * j;

m++;

if (к < 10) Console.Write(" ");

else Console.Write(" ");

Console.Write(k);

}

}

Console.WriteLine(" \n\n всего чисел: " + m);

Console. WriteLine ("\n"^,);

}

}

}

Программа данного примера выводит на экран верхнюю и нижнюю треугольные матрицы. Для управления выводом используются операторы break и continue. Оператор break прерывает выполнение цикла при выполнении заданного условия. Оператор continue также при выполнении заданного условия приводит к пропуску следующих за ним операторов блока, но без выхода из блока.

Пример 8.

// Вывести на экран верхнюю треугольную и нижнюю

// треугольную матрицы. Подсчитать общее

// количество чисел (элементов) в каждой из матриц.

using System;

int i, j, k, m = 0;

for (i = 1; i < 10; i++)

for (j = 1;j < 10; j++)

k = i *j;

if (j >10 - i) break;

if (k < 10) Console.Write(" ");

else Console.Write(" ");

Console.WriteLine("\n\n всего чисел: " + m);

m = 0;

for (i = 1; i < 10; i++)

for (j = 1; j < 10; j++)

k = i * j;

if (k < i * (10 - i))

Console.Write(" ");

if (k < 10) Console.Write (" " + k);

else Console.Write(" " + k);

Console.WriteLine("\n\n всего чисел: " + m);

Console.Write(" \n");

}

}

}

В приведенных выше примерах применения двумерного массива, по существу создавался так называемый прямоугольный массив. Двумерный массив можно представить в виде таблицы, в которой длина каждой строки остается неизменной по всему массиву. Но в С# можно также создавать специальный тип двумерного массива, называемый ступенчатым массивом. Ступенчатый массив представляет собой массив массивов, в котором длина каждого массива может быть разной. Следовательно, ступенчатый массив можно использовать для составления таблицы из строк разной длины.

тип[ ][ ] имя_массива = new тип[размер][];

где размер обозначает число строк в массиве. Память для самих строк распределяется индивидуально, и поэтому длина строк может быть разной. Память сначала распределяется для его первого измерения автоматически, а затем для второго измерения вручную. После создания ступенчатого массива доступ к его элементам осуществляется по индексу, указываемому в отдельных квадратных скобках. Например, в следующей строке кода элементу массива jagged, находящемуся на позиции с координатами (2,1), присваивается значение 10:

jagged[2][1] = 10;

Обратите внимание на синтаксические отличия в доступе к элементу ступенчатого и прямоугольного массива.

В приведенном ниже примере программы демонстрируется создание двумерного ступенчатого массива. Здесь следует обратить внимание, что язык C# позволяет использовать в качестве имен переменных и массивов русские имена.

Пример 9.

// Инициализировать и вывести на экран

int j, max = 0;

int[ ] Массив = new int[5];

for (j = 0; j < 5; j++)

Массив[j] = j + 2;

if (Массив[j] > max) max = Массив[j];

// вспомогательный массив, определяющий

// границы каждой из строк ступенчатого массива

int размер0 = 5;

int размер1 = max;

int размер2 = Convert.ToInt32((4 * max - 1) / 3);

int[ ] размер = { размер0, размер1, размер2 };

int[ ][ ] стМассив = new int[3][ ];

стМассив[0] = new int[paзмep[0]];

стМассив[1] = new int[pa3Mep[1]];

стМассив[2] = new int[pa3Mep[2]];

Console.Write(" ");

for (j = 0; j < размер2; j++)

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

Console.WriteLine("\n\t\t ------------------------------------------------------------------ ");

Console.Write(" стМассив[0][5]");

for (j = 0; j < размер0; j++)

стМассив[0][ j] = j + 1;

foreach (int jj in стМассив[0])

Console.Write(" cтМассив [1][6] ");

for (j = 0; j < размер1; j++)

стМассив [1][ j] = j + 11;

foreach (int jj in стМассив[1])

Console.Write(" стМассив[2][7]");

for (j = 0; j < размер2; j++)

стМассив[2][ j] = j + 111;

foreach (int jj in стМассив[2])

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

Console.WriteLine("\n\t\t -------------------------------------------------------------- ");

Console.WriteLine();

}

}

}

Ступенчатые массивы находят полезное применение не во всех, а лишь в некоторых случаях. Так, если требуется очень длинный двумерный массив, который заполняется не полностью, т.е. такой массив, в котором используются не все, а лишь отдельные его элементы, то для этой цели идеально подходит ступенчатый массив.

Следует отметить, что ступенчатые массивы представляют собой массивы массивов, и поэтому они не обязательно должны состоять из одномерных массивов. Так в приведенной ниже строке кода создается массив двумерных массивов.

int[ ][,] jArray = new int[5][,];

2. Практическая часть

Задания к лабораторной работе