1.1 Понятие массива
Массив – это совокупность элементов одного
типа, имеющих одно имя и расположенных в памяти ПК вплотную друг к другу.
Массивы могут состоять из арифметических данных, символов, строк, структур,
указателей. Доступ к отдельным элементам массива осуществляется по имени
массива и индексу (порядковому номеру) элемента.
При объявлении массива в программе
определяется имя массива, тип его элементов, размерность
и размер. Размерность или количество измерений
массива определяется количеством индексов при обращении к элементам массива.
Массивы бывают одномерные, двухмерные, трехмерные и т.д. . Размер массива
– это количество его элементов по соответствующим размерностям. Общий вид
объявления массива:
<имя_типа> <имя_массива>
… ;
где k1, k2, …, kn –
количество элементов массива – константы или константные выражения по 1, 2,
…, n измерениям. Причем значения индексов могут изменяться от
до ki – 1.
Такое объявление массива называют статическим,
поскольку предельное количество его элементов известно заранее и оно уже не
может быть изменено в ходе выполнения программы. При работе с массивами необходимо
следовать следующим правилам:
¨
современные
трансляторы языка Си не контролируют допустимость значений индексов, это должен
делать программист;
¨
количество измерений
массива не ограничено;
¨
в памяти элементы
массива располагаются так, что при переходе от элемента к элементу наиболее
быстро меняется самый правый индекс массива, т.е. матрица, например,
располагается в памяти по строкам;
¨
имя массива
является указателем – константой на первый элемент массива;
¨
операций над
массивами в Си нет, поэтому пересылка элементов одного массива в другой может
быть реализована только поэлементно с помощью цикла;
¨
над элементами
массива допускаются те же операции что и над простыми переменными того же типа;
¨
ввод/вывод
значений элементов массива можно производить только поэлементно;
¨
начальные
значения элементам массива можно присвоить при объявлении массива.
Примеры объявления массивов:
int A ; //одномерный массив
из 10 целочисленных величин
float X ; //одномерный
массив из 20 вещественных величин
int a={1, 2, 3, 4, 5};
//массив с инициализацией его элементов
int c[]={–1 , 2, 0, –4, 5, –3, –5, –6,
1}; // массив размерность которого 6определяется числом инициализирующих
элементов
Обращения к элементам одномерного
массива могут иметь вид: A, A, A,…A, A.
В Си нет массивов с переменными
границами. Но, если количество элементов массива известно до выполнения
программы, можно определить его как константу с помощью директивы #define,
а затем использовать ее в качестве границы массива, например,
#define n 10;
Main ( )
{ int a, b; // Объявление
2–х одномерных массивов
Если количество элементов массива
определяется в процессе выполнения программы, используют динамическое
выделение оперативной памяти компьютера.
Понятие JSON
JSON (JavaScript Object Notation) – это текстовый формат представления данных в нотации объекта JavaScript. Предназначен JSON, также как и некоторые другие форматы такие как XML и YAML, для обмена данными.
Несмотря на своё название, JSON можно использовать не только в JavaScript, но и в любом другом языке программирования.
JSON по сравнению с другими форматами также обладает достаточно весомым преимуществом
Он в отличие от них является более компактным, а это очень важно при обмене данными в сети Интернет. Кроме этого, JSON более прост в использовании, его намного проще читать и писать
При веб-разработке JSON очень часто применяется в качестве формата для передачи информации от веб-сервера клиенту (веб-браузеру) при AJAX запросе.
Как выглядит этот процесс? Его можно представить в виде двух шагов. На первом шаге, сервер, по запросу пришедшему ему от клиента, сначала формирует некоторый набор данных в удобном формате, который затем можно было бы очень просто упаковать в строку JSON. Завершается работа на сервере отправкой JSON данных в качестве результата клиенту. На втором шаге, клиент получает в качестве ответа от сервера строку JSON и распаковывает её, т.е. переводит в JavaScript объект. После этого на клиенте выполняются дальнейшие с ними действия, например, выводятся на страницу.
Это один из примеров использования формата JSON. Но его применение не ограничивается только этим сценарием, их очень много и не только в веб.
В JSON, в отличие от XML и YAML, данные организованы также как в объекте JavaScript. Но JSON – это не объект, а строка. При этом не любой объект JavaScript может быть переведён один к одному в JSON. Например, если у объекта есть методы, то они при преобразовании в строку JSON будут проигнорированы и не включены в неё.
Чтение¶
Файл sw_templates.json:
{
"access"
"switchport mode access",
"switchport access vlan",
"switchport nonegotiate",
"spanning-tree portfast",
"spanning-tree bpduguard enable"
],
"trunk"
"switchport trunk encapsulation dot1q",
"switchport mode trunk",
"switchport trunk native vlan 999",
"switchport trunk allowed vlan"
}
Для чтения в модуле json есть два метода:
- — метод считывает файл в формате JSON и возвращает объекты Python
- — метод считывает строку в формате JSON и возвращает объекты Python
Чтение файла в формате JSON в объект Python (файл json_read_load.py):
import json
with open('sw_templates.json') as f
templates = json.load(f)
print(templates)
for section, commands in templates.items():
print(section)
print('\n'.join(commands))
Вывод будет таким:
$ python json_read_load.py
{'access': , 'trunk': }
access
switchport mode access
switchport access vlan
switchport nonegotiate
spanning-tree portfast
spanning-tree bpduguard enable
trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
switchport trunk native vlan 999
switchport trunk allowed vlan
2.1 Инициализация массива
Инициализация массива – это присваивание элементам массива
начальных значений. Инициализацию массива можно выполнить на этапе описания
массива, как это показано в п.1.1. Но в том случае, когда начальные значения
получают лишь некоторые элементы массива, а остальные вычисляются в процессе
выполнения программы, в программе записывают операторы присваивания. Например:
a= –1; a=1.1;
Присваивание всем элементам массива
одного и того же значения осуществляется в цикле. Например, чтобы всем
элементам массива a присвоить значение 0, можно воспользоватся
алгоритмом изображенный на рис. 2.1.
|
for(i=0;i<n;i++) a=0; // или с помощью цикла while i=0; while (i<n) { a=0; i=i+1; } |
Рисунок 2.1 Алгоритм и фрагмент
программы инициализации массива
В представленном алгоритме все
элементы массива в цикле последовательно инициализируются значением – 0.
Класс System.Array
Это абстрактный базовый класс (что означает, что вы не можете создать экземпляр этого класса) предоставляет нам методы и свойства для работы с массивами в C#. Разберем небольшой пример, где реализуем метод данного класса , создающий экземпляр массива. В нем, первым параметром будет тип, а вторым — измерение (т.е размерность массива: одномерный, двумерный и т.д.). А после создания нашего массива применим метод для добавления в него элементов.
Пример:
System.Array myArray;
myArray = System.Array.CreateInstance (GetType (string), 3);
myArray.SetValue ("one", 0);
myArray.SetValue ("two", 1);
myArray.SetValue («three», 2);
myArray = System.Array.CreateInstance (GetType (string), 3, «one», «two», «three»);
sValue = System.Convert.ToString (myArray.GetValue (2));
Кроме рассмотренных, данный класс содержит около двух десятков полезных статических методов и свойств.
Одномерные массивы. Решение задач.
Series8. Дано целое число N и набор из N целых чисел. Вывести в том же порядке все четные числа из данного набора и количество K таких чисел.
Исходное решение: Series8.
Модифицированное решение:
var
a: array of integer; {мы не знаем заранее N, поэтому берем с запасом.}
k, N, i: integer;
begin
write('N = ');
readln(N);
write('Введите ', N, ' целых чисел: ');
for i := 1 to N do read(a); {заполняем масссив}
{Начинаем выбирать чётные числа}
write('Чётные числа: ');
for i := 1 to N do
begin
if a mod 2 = 0 then
begin
Inc(k);
write(a, ' ');
end;
end;
writeln();
writeln('Количество четных чисел - ', k);
end.
Series28. Дано целое число N и набор из N вещественных чисел: A1, A2, …, AN. Вывести следующие числа:
(A1)N, (A2)N−1, …, (AN−1)2, AN.
Исходное решение: Series28.
Более подробно про возведение числа в степень мы говорили в решении задачи for36.
Модифицированное решение:
var
a: array of integer;
N, i, j, n_pow: integer;
d, r: real;
begin
write('N = ');
readln(N);
write('Введите ', N, ' целых чисел: ');
for i := 1 to N do read(a);
{Возводим элементы массива в степень}
for i := 1 to N do
begin
n_pow := N + 1 - i;
d := a;
if n_pow mod 2 <> 0 then r := d else r := 1; //в r будет записываться результат
while n_pow > 1 do
begin
n_pow := n_pow div 2;
d := d * d;
if n_pow mod 2 <> 0 then r := r * d;
end;
writeln(a, ' в степени ', N + 1 - i, ' равно ', r);
end;
end.
Ну и напоследок давайте разберём веселенькую задачу на длинную арифметику.
Задача. Найти факториал числа.
Мы уже решали эту задачу здесь(for19).
Научимся вычислять факториал натурального числа N. Факториал числа — это произведение чисел 1*2*3*…*(N-1 )*N (обозначается как N!). Сложность задачи в том, что уже 8!=40320, а 13!=6227020800. Типы данных Integer, Longlnt применимы весьма в ограниченном диапазоне натуральных чисел. Для представления факториала договоримся использовать массив. Пример:
| A | A | A | A | A | A | A | A | A |
| 8 | 8 | 6 | 1 | 9 | 9 | 3 |
В массиве записано значение 11!=39916800. Каким образом? В А фиксируется число занятых элементов массива, в А — цифра единиц результата, в А — цифра десятков результата, в А — цифра сотен результата и т. д. Почему так, а не наоборот? Такая запись позволяет исключить сдвиг элементов массива при переносе значений в старший разряд. А сейчас наберите, как обычно, текст программы, выполните компиляцию и, выполните ее в пошаговом режиме, отслеживая изменение значений переменных при не очень большом значении N. Добейтесь полного понимания логики работы программы.
Для того чтобы выполнить программу в пошаговом режиме, нажмите «шаг без входа в подпрограмму» и перейдите в «локальные переменные».
const
MaxN = 300;
var
A: array of integer;
i, j, r, w, N: integer;
begin
Write('Введите число, факториал которого необходимо подсчитать: ');
Read(N);
A := 1;
A := 1;
j := 2; {Начальные присвоения, начинаем вычислять 2! }
while (j <= N) and (A < MaxN) Do {Второе условие
позволяет избежать выхода из границ диапазона, если
количество цифр в факториале превзойдет 300.}
begin
r := 0;
i := 1;
{r - перенос из разряда в разряд при
выполнении умножения числа j на очередную цифру
A предыдущего результата.}
while (i <= A) or (r <> 0) Do
begin
{Пока не
«прошли» все цифры предыдущего результата или
есть перенос цифры в старший разряд}
w := A * j + r;{Умножаем очередную цифру и
прибавляем цифру переноса из предыдущего
разряда}
A := w mod 10; {Оставляем остаток от деления на 10}
r := w div 10;{Вычисляем значение переноса}
if A + 1] <> 0 then Inc(A);{Изменяем
количество элементов, если их количество увеличилось.}
Inc(i);
end;
Inc(j);
end;
write('Факториал: ');
for i := A downto 1 Do Write(A);{Вывод результата}
end.
Подведем итоги:
Одномерный массив — это конечное упорядоченное множество элементов. За первым элементом идет второй, за вторым — третий и т. д. Индекс может быть чем угодно — и целым числом, и символом. Но чаще мы всё-таки будем пользоваться следующим диапазоном: .
Запись JSON в файл
Самый простой способ записать JSON в файл — использовать словарь. Они могут хранить вложенные словари, массивы, булевы значения и другие типы данных вроде целых чисел и строк. Более детальный список поддерживаемых типов данных можно найти .
Во встроенной библиотеке есть «волшебный» метод, который позволяет конвертировать словари в сериализованную JSON-строку.
import json
data = {}
data = []
data.append({
'name': 'Scott',
'website': 'pythonist.ru',
'from': 'Nebraska'
})
data.append({
'name': 'Larry',
'website': 'pythonist.ru',
'from': 'Michigan'
})
data.append({
'name': 'Tim',
'website': 'pythonist.ru',
'from': 'Alabama'
})
with open('data.txt', 'w') as outfile:
json.dump(data, outfile)
После импорта библиотеки мы объявляем несколько словарей и наполняем их данными. Самая важная часть — в конце программы. Здесь мы используем оператор , чтобы открыть файл. После этого мы используем метод , чтобы записать наши словари в файл.
Вторым аргументом может быть любой файлоподобный объект — даже если это не совсем файл. Например, сокет. Его можно открыть, закрыть и записать так же, как и файл
С подобным вариантом использования JSON вы точно столкнетесь — это важно запомнить.
Стоит упомянуть и о вариации метода — . Этот метод позволяет вернуть JSON-строку, а не записывать ее в файл. Это может быть полезно, если вы хотите изменить JSON-строку. (например, зашифровать)
Резюмируем:
- Массивы нужны для структурирования и хранения информации
- Для объявления C#-массива необходимо указать его тип, квадратные скобки( знак массива) и как-то его назвать : .
- Инициализировать массив можно добавляя значение каждому элементу последовательно или перечислить значения в фигурных скобках, во время объявления, заставляя компилятор проставить необходимые сведения самому.
- В C# существует возможность реализовать массив объектов для хранения разнотипных элементов.
- Для определения длины массива используем свойство
- Многомерные массивы служат для хранения других массивов(в качестве элементов) с одинаковой длиной. Если длина хранящихся подмассивов неодинаковая — используем зубчатый массив.
- Для перебора массивов используем циклы и .
- Для удобства работы с рассматриваемыми структурами данных используем класс , изобилующий полезными методами и свойствами, необходимыми в повседневной работе С-программиста.
Для тех людей, кому лучше один раз посмотреть, чем сто раз почитать — добавляем несколько ссылок на актуальные обучающие видеоролики от опытных C#-разработчиков:
Что такое массивы / Одномерный массив
Инициализация массива
Ввод-вывод массива
Как вам считывать массив? Во-первых, если все элементы массива задаются в одной строке входного файла. Тогда есть два способа. Первый — длинный, но довольно понятный:
a = input().split() # считали строку и разбили ее по пробелам
# получился уже массив, но питон пока не понимает, что в массиве числа
for i in range(len(a)):
a = int(a) # прошли по всем элементам массива и превратили их в числа
Второй — покороче, но попахивает магией:
a = list(map(int, input().split()))
Может показаться страшно, но на самом деле вы уже встречали в конструкции
x, y = map(int, input().split())
когда вам надо было считать два числа из одной строки. Это считывает строку (), разбивает по пробелам (), и превращает каждую строку в число (). Для чтения массива все то же самое, только вы еще заворачиваете все это в , чтобы явно сказать питону, что это массив.
Какой из этих двух способов использовать для чтения данных из одной строки — выбирать вам.
Обратите внимание, что в обоих способах вам не надо знать заранее, сколько элементов будет в массиве — получится столько, сколько чисел в строке. В задачах часто бывает что задается сначала количество элементов, а потом (обычно на следующей строке) сами элементы
Это удобно в паскале, c++ и т.п., где нет способа легко считать числа до конца строки; в питоне вам это не надо, вы легко считываете сразу все элементы массива до конца строки, поэтому заданное число элементов вы считываете, но дальше не используете:
n = int(input()) # больше n не используем a = list(map(int, input().split()))
Еще бывает, что числа для массива задаются по одному в строке. Тогда вам проще всего заранее знать, сколько будет вводиться чисел. Обычно как раз так данные и даются: сначала количество элементов, потом сами элементы. Тогда все вводится легко:
n = int(input())
a = [] # пустой массив, т.е. массив длины 0
for i in range(n):
a.append(int(input())) # считали число и сразу добавили в конец массива
Более сложные варианты — последовательность элементов по одному в строке, заканчивающаяся нулем, или задано количество элементов и сами элементы в той же строке — придумайте сами, как сделать (можете подумать сейчас, можете потом, когда попадется в задаче). Вы уже знаете все, что для этого надо.
Как выводить массив? Если надо по одному числу в строку, то просто:
for i in range(len(a)):
print(a)
Если же надо все числа в одну строку, то есть два способа. Во-первых, можно команде передать специальный параметр , который обозначает «заканчивать вывод пробелом (а не переводом строки)»:
for i in range(len(a)):
print(a, end=" ")
Есть другой, более простой способ:
print(*a)
Эта магия обозначает вот что: возьми все элементы массива и передай их отдельными аргументами в одну команду . Т.е. получается .
