для чего нужны массивы

Изучаем C++. Часть 7. Массивы и работа с ними

Разбираемся, как пользоваться одним из самых удобных способов хранения данных.

Это седьмая часть из серии статей «Глубокое погружение в C++». В прошлой статье мы узнали, как использовать циклы while, do-while и for и сокращать с их помощью код. Сегодняшняя тема — массивы.

Массив — это определённое число ячеек памяти, расположенных подряд. Они позволяют эффективно хранить однотипные данные: зарплаты сотрудников, координаты персонажей, баллы учеников и так далее.

На картинке выше показано объявление массива из четырёх элементов целочисленного типа. Несмотря на то что значения элементам не присваивались, массив всё равно будет занимать такой объём памяти, который занимали бы четыре переменные. В данном случае — 16 байт.

Массивы очень удобные и быстрые: расположение ячеек друг за другом позволяет увеличить скорость работы с данными в них.

Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.

Как объявить массив в C++

Есть несколько способов объявления массивов:

Нумерация в массивах начинается с нуля, а не с единицы. При этом длина остается обычной. То есть в массиве длиной в десять ячеек индекс последней будет 9.

Важно! Массивы — иммутабельные (неизменяемые). Вы можете скорректировать значения отдельных элементов, но не сам массив — нельзя изменить его длину или присвоить одному массиву другой.

Всегда следите, чтобы не обращаться к ячейке данных, которая находится за пределами массива. Если длина равна 5, а вы обратитесь к ячейке под индексом 5, 6, 7 и так далее, то результат может быть непредсказуемым.

Источник

Дадим формальное определение:

массив — структурированный тип данных, состоящий из некоторого числа элементов одного типа.

Для того чтобы разобраться в возможностях и особенностях обработки массивов в программах на ассемблере, нужно ответить на следующие вопросы:

· Как описать массивв программе?

· Как инициализировать массив, то есть как задать начальные значения его элементов?

· Как организовать доступк элементам массива?

· Как организовать массивыс размерностью более одной?

· Как организовать выполнениетиповых операций с массивами?

Описание и инициализация массива в программе

Специальных средств описания массивов в программах ассемблера, конечно, нет. При необходимости использовать массив в программе его нужно моделировать одним из следующих способов:

1. Перечислением элементов массива в поле операндов одной из директив описания данных. При перечислении элементы разделяются запятыми. К примеру:

;массив из 5 элементов.Размер каждого элемента 4 байта:

2. Используя оператор повторения dup. К примеру:

;массив из 5 нулевых элементов.

;Размер каждого элемента 2 байта:

Такой способ определения используется для резервирования памяти с целью размещения и инициализации элементов массива.

3. Используя директивы labelиrept. Пара этих директив может облегчить описание больших массивов в памяти и повысить наглядность такого описания. Директиваreptотносится к макросредствам языка ассемблера и вызывает повторение указанное число раз строк, заключенных между директивой и строкой endm. К примеру, определим массив байт в области памяти, обозначенной идентификаторомmas_b. В данном случае директиваlabelопределяет символическое имяmas_b, аналогично тому, как это делают директивы резервирования и инициализации памяти. Достоинство директивыlabelв том, что она не резервирует память, а лишь определяет характеристики объекта. В данном случае объект — это ячейка памяти. Используя несколько директивlabel, записанных одна за другой, можно присвоить одной и той же области памяти разные имена и разный тип, что и сделано в следующем фрагменте:

В результате в памяти будет создана последовательность из четырех слов f1f0. Эту последовательность можно трактовать как массив байт или слов в зависимости от того, какое имя области мы будем использовать в программе —mas_bилиmas_w.

4. Использование цикла для инициализации значениями области памяти, которую можно будет впоследствии трактовать как массив.

5. Посмотрим на примере листинга 2, каким образом это делается.

Листинг 2 Инициализация массива в цикле

mes db 0ah,0dh,’Массив- ‘,’$’

mas db 10 dup (?) ;исходный массив

xor ax,ax ;обнуление ax

mov cx,10 ;значение счетчика цикла в cx

mov si,0 ;индекс начального элемента в cx

go: ;цикл инициализации

mov mas[si],bh ;запись в массив i

inc si ;продвижение к следующему элементу массива

loop go ;повторить цикл

;вывод на экран получившегося массива

mov ah,02h ;функция вывода значения из al на экран

add dl,30h ;преобразование числа в символ

mov ax,4c00h ;стандартный выход

end main ;конец программы

Доступ к элементам массива

При работе с массивами необходимо четко представлять себе, что все элементы массива располагаются в памяти компьютера последовательно.

Само по себе такое расположение ничего не говорит о назначении и порядке использования этих элементов. И только лишь программист с помощью составленного им алгоритма обработки определяет, как нужно трактовать эту последовательность байт, составляющих массив. Так, одну и ту же область памяти можно трактовать как одномерный массив, и одновременно те же самые данные могут трактоваться как двухмерный массив. Все зависит только от алгоритма обработки этих данных в конкретной программе. Сами по себе данные не несут никакой информации о своем “смысловом”, или логическом, типе. Помните об этом принципиальном моменте.

Эти же соображения можно распространить и на индексы элементов массива. Ассемблер не подозревает об их существовании и ему абсолютно все равно, каковы их численные смысловые значения.

Для того чтобы локализовать определенный элемент массива, к его имени нужно добавить индекс. Так как мы моделируем массив, то должны позаботиться и о моделировании индекса. В языке ассемблера индексы массивов — это обычные адреса, но с ними работают особым образом. Другими словами, когда при программировании на ассемблере мы говорим об индексе, то скорее подразумеваем под этим не номер элемента в массиве, а некоторый адрес.

Давайте еще раз обратимся к описанию массива. К примеру, в программе статически определена последовательность данных:

Пусть эта последовательность чисел трактуется как одномерный массив. Размерность каждого элемента определяется директивой dw, то есть она равна2байта. Чтобы получить доступ к третьему элементу, нужно к адресу массива прибавить6. Нумерация элементов массива в ассемблере начинается с нуля.

То есть в нашем случае речь, фактически, идет о 4-м элементе массива — 3, но об этом знает только программист; микропроцессору в данном случае все равно — ему нужен только адрес.

В общем случае для получения адреса элемента в массиве необходимо начальный (базовый) адрес массива сложить с произведением индекса (номер элемента минус единица) этого элемента на размер элемента массива:

база + (индекс*размер элемента)

Архитектура микропроцессора предоставляет достаточно удобные программно-аппаратные средства для работы с массивами. К ним относятся базовые и индексные регистры, позволяющие реализовать несколько режимов адресации данных. Используя данные режимы адресации, можно организовать эффективную работу с массивами в памяти. Вспомним эти режимы:

· индексная адресация со смещением — режим адресации, при котором эффективный адрес формируется из двух компонентов:

o постоянного (базового)— указанием прямого адреса массива в виде имени идентификатора, обозначающего начало массива;

o переменного (индексного)— указанием имени индексного регистра.

;поместить 3-й элемент массива mas в регистр ax:

· базовая индексная адресация со смещением — режим адресации, при котором эффективный адрес формируется максимум из трех компонентов:

o постоянного(необязательный компонент), в качестве которой может выступать прямой адрес массива в виде имени идентификатора, обозначающего начало массива, или непосредственное значение;

o переменного (базового)— указанием имени базового регистра;

o переменного (индексного)— указанием имени индексного регистра.

Этот вид адресации удобно использовать при обработке двухмерных массивов. Пример использования этой адресации мы рассмотрим далее при изучении особенностей работы с двухмерными массивами.

Напомним, что в качестве базового регистра может использоваться любой из восьми регистров общего назначения. В качестве индексного регистра также можно использовать любой регистр общего назначения, за исключением esp/sp.

Микропроцессор позволяет масштабировать индекс. Это означает, что если указать после имени индексного регистра знак умножения “*” с последующей цифрой 2, 4 или 8, то содержимое индексного регистра будет умножаться на 2, 4 или 8, то есть масштабироваться.

Применение масштабирования облегчает работу с массивами, которые имеют размер элементов, равный 2, 4 или 8 байт, так как микропроцессор сам производит коррекцию индекса для получения адреса очередного элемента массива. Нам нужно лишь загрузить в индексный регистр значение требуемого индекса (считая от 0). Кстати сказать, возможность масштабирования появилась в микропроцессорах Intel, начиная с модели i486. По этой причине в рассматриваемом здесь примере программы стоит директива .486. Ее назначение, как и ранее использовавшейся директивы.386, в том, чтобы указать ассемблеру при формировании машинных команд на необходимость учета и использования дополнительных возможностей системы команд новых моделей микропроцессоров.

В качестве примера использования масштабирования рассмотрим листинг 3, в котором просматривается массив, состоящий из слов, и производится сравнение этих элементов с нулем. Выводится соответствующее сообщение.

Листинг 3. Просмотр массива слов с использованием

.data ;начало сегмента данных

mes1 db ‘не равен 0!$’,0ah,0dh

mes2 db ‘равен 0!$’,0ah,0dh

mas dw 2,7,0,0,1,9,3,6,0,8 ;исходный массив

.486 ;это обязательно

mov ds,ax ;связка ds с сегментом данных

xor ax,ax ;обнуление ax

mov cx,10 ;значение счетчика цикла в cx

mov esi,0 ;индекс в esi

mov dx,mas[esi*2] ;первый элемент массива в dx

cmp dx,0 ;сравнение dx c 0

je equal ;переход, если равно

not_equal: ;не равно

mov ah,09h ;вывод сообщения на экран

mov ah,02h ;вывод номера элемента массива на экран

inc esi ;на следующий элемент

dec cx ;условие для выхода из цикла

jcxz exit ;cx=0? Если да — на выход

jmp compare ;нет — повторить цикл

mov ah,09h ;вывод сообщения mes3 на экран

mov ah,09h ;вывод сообщения mes2 на экран

inc esi ;на следующий элемент

dec cx ;все элементы обработаны?

mov ax,4c00h ;стандартный выход

end main ;конец программы

Еще несколько слов о соглашениях:

· Если для описания адреса используется только один регистр, то речь идет о базовой адресациии этот регистр рассматривается какбазовый:

;переслать байт из области данных, адрес

которой находится в регистре ebx:

· Если для задания адреса в команде используется прямая адресация(в виде идентификатора) в сочетании с одним регистром, то речь идет обиндексной адресации. Регистр считаетсяиндексным, и поэтому можно использовать масштабирование для получения адреса нужного элемента массива:

;сложить содержимое eax с двойным словом в памяти

;по адресу mas + (ebx)*4

· Если для описания адреса используются два регистра, то речь идет о базово-индексной адресации. Левый регистр рассматривается как базовый, а правый — как индексный. В общем случае это не принципиально, но если мы используем масштабирование с одним из регистров, то он всегда являетсяиндексным. Но лучше придерживаться определенных соглашений.

· Помните, что применение регистров ebp/bpиesp/spпо умолчанию подразумевает, что сегментная составляющая адреса находится в регистреss.

Заметим, что базово-индексную адресацию не возбраняется сочетать с прямой адресацией или указанием непосредственного значения. Адрес тогда будет формироваться как сумма всех компонентов.

;адрес операнда равен [mas+(ebx)+(ecx)*2]

;адрес операнда равен [(ebx)+8+(ecx)*4]

Но имейте в виду, что масштабирование эффективно лишь тогда, когда размерность элементов массива равна 2, 4 или 8 байт. Если же размерность элементов другая, то организовывать обращение к элементам массива нужно обычным способом, как описано ранее.

Рассмотрим пример работы с массивом из пяти трехбайтовых элементов (листинг 4). Младший байт в каждом из этих элементов представляет собой некий счетчик, а старшие два байта — что-то еще, для нас не имеющее никакого значения. Необходимо последовательно обработать элементы данного массива, увеличив значения счетчиков на единицу.

Листинг 4. Обработка массива элементов с нечетной длиной

MODEL small ;модель памяти

STACK 256 ;размер стека

.data ;начало сегмента данных

N=5 ;количество элементов массива

mas db 5 dup (3 dup (0))

main: ;точка входа в программу

xor ax,ax ;обнуление ax

mov dl,mas[si] ;первый байт поля в dl

inc dl ;увеличение dl на 1 (по условию)

mov mas[si],dl ;заслать обратно в массив

add si,3 ;сдвиг на следующий элемент массива

Источник

Массивы

В финальной статье этого раздела, мы познакомимся с массивами — лаконичным способом хранения списка элементов под одним именем. Мы поймём, чем они полезны, затем узнаем, как создать массив, получить, добавить и удалить элементы, хранящиеся в массиве.

Что такое массив?

Массивы обычно описываются как «объекты, подобные спискам»; они представляют собой в основном отдельные объекты, которые содержат несколько значений, хранящихся в списке. Объекты массива могут храниться в переменных и обрабатываться во многом так же, как и любой другой тип значения, причём разница заключается в том, что мы можем получить доступ к каждому значению внутри списка отдельно и делать супер полезные и эффективные вещи со списком, а также делать то же самое для каждого из значений. Представим, что у нас есть список продуктов и их цены, хранящиеся в массиве, и мы хотим их просмотреть и распечатать на счёте-фактуре, общая сумма всех цен и распечатка общей цены внизу.

Если бы у нас не было массивов, мы должны были бы хранить каждый элемент в отдельной переменной, а затем вызывать код, выполняющий печать и добавляющий отдельно каждый элемент. Написание такого кода займёт намного больше времени, сам код будет менее эффективным и подверженным ошибкам. Если бы у нас было 10 элементов для добавления в счёт-фактуру, это ещё куда ни шло, но как насчёт 100 предметов? Или 1000? Мы вернёмся к этому примеру позже в статье.

Как и в предыдущих статьях, давайте узнаем о реальных основах работы с массивами, введя некоторые примеры в консоль разработчика.

Создание массива

Получение и изменение элементов массива

Вы можете после этого получать доступ к отдельным элементам в массиве, используя квадратные скобки, таким же способом каким вы получаете доступ к буквам в строке.

Нахождение длины массива

Это свойство имеет и другие применения, но чаще всего используется, чтобы сказать, что цикл продолжается, пока он не зациклится на всех элементах массива. Так, например:

В будущих статьях вы узнаете о циклах, но вкратце этот код говорит:

Некоторые полезные методы массивов

В этом разделе мы рассмотрим некоторые полезные методы, связанные с массивом, которые позволяют нам разбивать строки на элементы массива и наоборот, а также добавлять новые элементы в массивы.

Преобразование между строками и массивами

Примечание: Хорошо, технически это строковый метод, не метод массива, но мы поместили его в массивы, так как он хорошо подходит для них.

Добавление и удаление элементов массива

Прежде всего, чтобы добавить или удалить элемент с конца массива, мы можем использовать push() и pop() соответственно.

unshift() и shift() работают точно таким же способом, за исключением того что они работают в начале массива, а не в конце.

Практика: Печать продуктов!

Практика: Топ 5 поисковых запросов

Примечание: В реальном приложении для поиска вы, вероятно, сможете щёлкнуть предыдущие условия поиска, чтобы вернуться к предыдущим поисковым запросам и отобразите фактические результаты поиска! На данный момент мы просто сохраняем его.

Чтобы завершить приложение, вам необходимо:

Заключение

Прочитав эту статью, мы уверены, что вы согласитесь, что массивы кажутся довольно полезными; вы увидите, что они появляются повсюду в JavaScript, часто в сочетании с циклами, чтобы делать то же самое для каждого элемента массива. Мы научим вас всем полезным основам, которые нужно знать о циклах в следующем модуле, но пока вы должны себе похлопать и воспользоваться заслуженным перерывом; вы проработали все статьи в этом модуле!

Осталось только выполнить тестовую задачу, которая проверит ваше понимание статей, которые вы прочли до этого момента. Удачи!

Источник

Website-create.ru

Занимаясь программированием, мы достаточно часто сталкиваемся с использованием массивов. У многих эта тема вызывает достаточно много трудностей из-за непонимания того: что из себя представляют массивы и как с ними работать. Однако, их использование было, есть и будет одной из наиболее важный частей написания программного кода. Именно поэтому, сегодня хотелось бы поговорить о массивах.
Как я уже сказала, массивы очень распространенная вещь. Наиболее часто, если говорить о разработке веб-сайтов, мы сталкиваемся с ними в php и JavaScript кодах. Конечно же, различия при работе с массивами в php и JavaScript имеются, но поняв, как работать с массивами в одном из языков программирования, разобраться, как работать в другом, не составит практически никакого труда.

В этой статье я буду говорить о массивах относительно языка php.

Что же такое массивы?

По определению, Массив — это нумерованный набор переменных.

Переменные в массиве – это элементы массива. Их позиция в массиве задается индексом.

Если понять это не очень просто, то представьте себе «волшебную» коробку. В ней Вы можете создавать сколько угодно отделов и складывать что-то в эти отделы. При необходимости, Вы можете: удалять отделы; создавать новые; вытаскивать и использовать содержимое, которое в них находится; заменять содержимое отдельных отсеков чем-то другим; Вы можете даже хранить в одном из отсеков другой массив, который также содержит разные отделы.

Таким образом, Массив – это тип данных, который содержит в себе набор элементов. Сразу хочется сказать, что элементы эти, если мы говорим о языке php, не обязательно должны являться однотипными!

Для чего нужны массивы?

Возможно, Вам не совсем понятно, для чего нужно использовать массивы.

Давайте представим один несложный пример.

Скажем, Вам нужно написать программу, которая будет считать среднее арифметическое число продаж за месяц (или за год). Для этого нам нужно знать число продаж за каждый день месяца и, соответственно, где-то эти данные хранить. Мы можем объявить 30 переменных (или 356, если речь идет о годе). Вы уже подсчитали сколько строк кода нужно будет написать?

Далее нам нужно написать формулу, которая будет считать среднее арифметическое. Для этого нужно сложить все переменные и поделить сумму на число дней. Не кажется ли Вам, что формула может получиться «слегка» громоздкой?

При всем при этом, объявляя такое большое число переменных, а потом подставляя все это в формулу немудрено допустить ошибку и наш результат будет некорректным. А что, если в один прекрасный момент нам понадобится узнать среднее арифметическое не за 30 дней, а, например, за полтора месяца? Нужно менять весь код!

Используя массив в этой ситуации, мы значительно облегчим себе жизнь. Ведь используя соответствующие функции, мы может узнать: число элементов массива, сумму элементов массива, мы можем хранить все данные о продажах в одном типе данных – массиве, и при этом нам не нужно будет создавать огромное количество переменных.

Это лишь один небольшой пример, который может помочь Вам понять – зачем же нужны массивы. На практике же, подобные задачи возникают постоянно. И если знать, как работать с массивами, то их решение становится гораздо более легким.

Чтобы научиться работать с массивами нужна практика и определенные знания. Я планирую написать серию статей, в которых и попытаюсь рассказать о разнообразных тонкостях, функциях и примерах. Так что эта статья – лишь начало знакомства с массивами.

Это следует помнить, работая с массивами!

Мы привыкли, что начало чего-либо отсчитывается с «1». Во многих ситуациях так оно и есть, но только не в ситуации с массивами.

Я уже говорила, что позиция элемента в массиве задается ее индексом. Так вот нумерация элементов массива начинается не с 1, а с 0. Это нужно всегда помнить, чтобы не допустить ошибок!

Также следует отметить, что Размером массива называют общее количество элементов в массиве.

Как объявить массив

Объявить (или инициализировать) массив можно несколькими способами.

Можно инициализировать массив поэлементно, указывая индекс.

Для этого сначала придумайте имя для Вашего массива. Например, дадим массиву имя «$Mass1». Теперь мы можем инициализировать массив и занести туда какие-то переменные.

Как Вы видите, сначала идет имя нашего массива (при объявлении не забываем знак «$»), далее квадратные скобки, в которых указывается индекс элемента, далее знак присваивания «=» и само значение элемента. В данном примере значения представляют собой целые числа, в конце точка с запятой.

Можно сделать тоже самое, но не указывая индексы. При этом php автоматически присвоит индекс для каждого следующего элемента на единицу больше последнего. Другими словами, добавит элемент в конец массива.

Но, как Вы заметили, квадратные скобки все же нужны. Php должен знать, что имеет дело с массивом.

Есть и другой способ, в котором не потребуются квадратные скобки и можно указать все элементы массива сразу в одну строку. Однако, вместо квадратных скобок потребуется специальное слово «array», которое и расскажет php о том, что мы имеем дело с массивом.

Вот так мы можем создавать массивы и заполнять их различными элементами.

На самом деле это не все способы, так как существуют еще и ассоциативные и многомерные массивы, но о ним мы поговорим в следующей статье. Все по-порядку.

Мы научились создавать массивы. Давайте теперь поговорим о том, как можно получить и изменить определенный элемент массива.

Как получить и изменить элемент массива

Итак, чтобы обратиться к какому-либо элементу массива, мы будет использовать его индекс, который указывается также в квадратных скобках.

При этом следует помнить, что индексация начинается с нуля.

Допустим у нас есть такой массив:

Чтобы, например, получить первый элемент массива и вывести его на экран, мы можем использовать следующий код:

В итоге, на экране мы увидим значение первого элемента массива – «Маша».

А также не забудьте, что весь php-код нужно писать между специальных символов объявления php. Таким образом полный код этого примера будет таким:

Соответственно, чтобы получить второй элемент, вместо нуля в квадратных скобках указываем единицу и т.д.

Также мы можем добавить элемент в массив или изменить уже существующий.

Чтобы добавить элемент в конец массива, достаточно прописать следующее:

А чтобы изменить существующий элемент, нужно в квадратных скобках указать индекс того элемента, который хотим изменить и присвоить ему новое значение. Вот так:

И на последок давайте поговорим о размере массива.

Как узнать размер массива

Довольно часто для различных вычислений необходимо знать размер массива, другими словами, количество его элементов.

В php сделать это можно при помощи функции «count»:

Или при помощи функции «sizeof»:

Оба варианта выведут на экран значение – «5». Вы можете и не выводить это значение на экран, а просто занести его в переменную и потом использовать там, где Вам нужно.

Думаю, что на сегодня на этом мы закончим, а в следующей статье продолжим работу и знакомство с массивами.

Если эта тема для Вас актуальна, то оставьте свой комментарий.

Также Вы можете поделиться статьей со своими друзьями при помощи кнопок социальных сетей, которые Вы найдете чуть ниже.

Если Вы еще не подписаны на обновления блога, то форма подписки также ниже.

Желаю Вам успехов и до встречи в следующих публикациях.

Источник