Курсовая работа: Работа с двумерными числовыми массивами

Поддержка индексных массивов (свой синтаксис объявления, функции для работы с элементами и т. д.) есть в большинстве высокоуровневых языков программирования. Максимально допустимая размерность массива, типы и диапазоны значений индексов, ограничения на типы элементов определяются языком программирования и/или конкретным транслятором.

В языках программирования, допускающих объявления программистом собственных типов, как правило, существует возможность создания типа «массив». В определении такого типа может указываться размер, тип элемента, диапазон значений и типы индексов. В дальнейшем возможно определение переменных созданного типа. Все такие переменные-массивы имеют одну структуру. Некоторые языки поддерживают для переменных-массивов операции присваивания (когда одной операцией всем элементам массива присваиваются значения соответствующих элементов другого массива).

1.1.2 Специфические типы массивов

Динамическим называется массив, размер которого может меняться во время исполнения программы. Для изменения размера динамического массива язык программирования, поддерживающий такие массивы, должен предоставлять встроенную функцию или оператор. Динамические массивы дают возможность более гибкой работы с данными, так как позволяют не прогнозировать хранимые объёмы данных, а регулировать размер массива в соответствии с реально необходимыми объёмами. Обычные, не динамические массивы называют ещё статическими .

Гетерогенным называется массив, в разные элементы которого могут быть непосредственно записаны значения, относящиеся к различным типам данных. Массив, хранящий указатели на значения различных типов, не является гетерогенным, так как собственно хранящиеся в массиве данные относятся к единственному типу — типу «указатель». Гетерогенные массивы удобны как универсальная структура для хранения наборов данных произвольных типов. Отсутствие их поддержки в языке программирования приводит к необходимости реализации более сложных схем хранения данных. С другой стороны, реализация гетерогенности требует усложнения механизма поддержки массивов в трансляторе языка.

Многомерные массивы, как правило, реализованные как одномерные массивы, каждый элемент которых является ссылкой на другой одномерный массив.

1.1.3 Реализация массивов

Стандартным способом реализации статических массивов с одним типом элементов является следующий:

Под массив выделяется непрерывный блок памяти объёмом

S*m₁ *m₂ *m₃ …m_n ,

где S — размер одного элемента, а m₁ …m_n — размеры диапазонов индексов (то есть количество значений, которые может принимать соответствующий индекс).

При обращении к элементу массива A[i₁ , i₂ , i₃ , … i_n ] адрес соответствующего элемента вычисляется как

B+S*(i_1p *m₁ +i_2p *m₂ +…+i_(n-1)p *_mn-1 +i_np ),

где B — база (адрес начала блока памяти массива), i_kp -значение k-го индекса, приведённое к целому с нулевым начальным смещением.

Таким образом, адрес элемента с заданным набором индексов вычисляется так, что время доступа ко всем элементам массива одинаково. Первый элемент массива, в зависимости от языка программирования, может иметь различный индекс. Различают три основных разновидности массивов: с отсчетом от нуля (zero-based), с отсчетом от единицы (one-based) и с отсчетом от специфического значения заданного программистом (n-based).

Отсчет индекса элемента массивов с нуля более характерен для низкоуровневых языков программирования, однако этот метод был популяризирован в языках более высокого уровня языком программирования С.

Более сложные типы массивов — динамические и гетерогенные — реализуются сложнее.

1.1.4 Достоинства массивов

· Быстрый доступ к элементам, причём время доступа не зависит от длины массива

· Элементы расположены в памяти непосредственно друг за другом, что облегчает копирование и перемещение всего массива целиком

· Отсутствие необходимости в дополнительной памяти

1.1.5 Недостатки массивов

· для статического массива — отсутствие динамики, невозможность удаления или добавления элемента без сдвига других

· для динамического и/или гетерогенного массива — более низкое (по сравнению со статическим) быстродействие и дополнительные накладные расходы на поддержку динамических свойств и/или гетерогенности.

· при работе с массивом в отсутствие дополнительных средств контроля — угроза выхода за границы массива и повреждения «чужих» данных

1.2 Массивы в Object Pascal

Ключевое слово Array используется для определения одномерных и многомерные массивов данных. В Object Pascal существует два типа массивов

1.2.1 Статические массивы

Создаются с заранее определёнными, неизменяемыми размерами. Могут быть одномерными, или многомерными – во втором случае представляя из себя массив массивов (массивов массивов и так далее).

Величина каждой размерности определяется двумя способами, которые могут свободно сочетаться при определении многомерного массива:

· Тип Index , где Index – целый тип, обычно Byte или Word. Диапазон типа определяет диапазон размерности, например 0..255 для Byte

· Ordinal ..Ordinal . Таким образом, можно непосредственно задать диапазон размерности, например 12..44.

· Например:

1 var

2 wordArray : Array[Word] of Integer; // размер равен High(Word)