Зачем нужен массив в программировании
Перейти к содержимому

Зачем нужен массив в программировании

  • автор:

Что такое массивы в программировании?

Массив – это переменная, которая является совокупностью компонентов одного типа. Чтобы использовать массивы в программировании, потребуется предварительное описание определенного типа и указание доступа к элементам. Элементы массива в программировании объединены общим именем. Если требуется обратиться к определенному элементу массива, то достаточно указать имя и индекс. В математике есть понятный пример массива – это векторы и последовательности чисел, в которых группа чисел может обозначаться одним именем. Обратившись к конкретному числу, используют разные индексы.

Виды массивов: одномерные и двухмерные

Если для обращения к элементам использован единственный порядковый номер, то массив называется одномерный или линейный. Выглядит как таблица с одной строкой. Размерность массива определяется посредством количества индексов элементов.

Когда использовано два индекса, то массив будет двухмерным. Если массив представлен в идее таблицы, то номер строки будет соответствовать первому индексу, а номер столбца или ячейки – второму.

Как заполнить массив?

Одним из способов заполнения массива является оператор присваивания. Когда элементы связаны реккурентно и имеют определенную зависимость, подойдет такой способ заполнения. Также можно заполнить однородный массив однородными элементами или значениями, которые получены посредством датчика случайных чисел. В таком случае все элементы будут различны: подробнее об этом читайте на http://pmbk.ru.

Какие действия производятся с элементами массива?

• Сортировка элементов в определенном порядке – убывание или возрастание

• Подсчет количества элементов в массиве, соответствующих определенному условию

Когда два массива эквивалентны, то возможно присвоение одному массиву имени другого. Все компоненты копируются в тот массив, которому и присваивается значение.

Как объявить массив

Чтобы объявить массив и выделить в памяти ячейку для хранения элементов, следует указать размерность и имя. Ключевое слово – массив. К примеру, А 20 означает, что одномерный массив состоит из двадцати элементов. К 6,5 означает, что это двухмерный массив, который представлен в виде таблицы из шести строк и пяти ячеек. Если говорить об ограничениях одномерного массива в программировании, то оно составляет тысячу элементов. Для двухмерных массивов максимально допустимым значением станет таблица из тысячи строк и тысячи ячеек.

Массивы в программировании: работа с ними

Когда массив объявлен, каждый элемент подлежит обработке с указанием имени и индекса в квадратных скобках. Чтобы отличить одномерный массив от двухмерного, используются два индекса. Элементы массива с присвоением индекса называются индексированными переменными, но могут использоваться и в качестве простых переменных. К примеру, быть аргументом в команде.

Типы имени, элементов, индексов

Как придумать имя массиву? Подойдет произвольный идентификатор. По правилам стиля имя должно начинаться с буквы Т большого шрифта. Таким образом, можно отличить идентификатор от других. Последующую часть имени можно придумать в соответствии с конкретными данными для хранения в массиве. Вторая составляющая имени также должна начинаться с заглавной буквы. T Vector может хранить информацию о координатах абстрактного вектора.

Кому и для чего нужны массивы

Массив — это структура данных, которая используется в разработке, при обработке данных и аналитике. Их применяют в следующих случаях:

  • для хранения данных: например, списков имен, чисел или дат. Массивы позволяют быстро обратиться к этой информации в любое время.
  • для реализации алгоритмов: массивы нередко становятся базовой структурой для алгоритмов, например, при сортировке и поиске.
  • обработки данных: например, их агрегирования, фильтрации или преобразования.
  • научных и математических вычислений: при хранении большого объема данных и для управления ими необходимы массивы. Например, их удобно использовать для представления матриц в линейной алгебре или хранения цифровых данных в симуляциях и моделях.

Массивы активно используются в программировании и структурируют данные в разных областях. Что такое массив в программировании дугими словами — это удобный способ хранения и обработки информации.

Устройство массива

К каждому элементу массива можно получить доступ через специальный индекс, представленный целочисленным значением. Нумерация элементов начинается с нуля. Одномерные массивы хранятся в одной строке, многомерные — в сеткообразной структуре.

Элементы могут быть представлены в виде целых чисел, с плавающей запятой, строки, других массивов. Это дает возможность хранить данные более широкого спектра: не только числовые, но и текстовые. Используя индекс элемента массива, можно извлекать и обновлять его значение.

Для работы нужно знать тот язык программирования, который массив сможет поодержать — например, C, Java, JavaScript, Python.

Что такое SQL

Что такое SQL

Синтаксис JavaScript: основные концепции

19 февр. 2024 г.

Синтаксис JavaScript: основные концепции

Литералы в JavaScript

14 февр. 2024 г.

Массив

Массив в информатике — это тип данных, в котором хранится упорядоченный набор однотипных элементов. Массивы есть в большинстве языков программирования и нужны для удобного хранения нескольких значений и быстрой работы с ними.

Освойте профессию «Data Scientist»

Структуру данных можно сравнить с набором пронумерованных коробок, в каждой из которых находится какой-то предмет. Этот предмет — элемент массива, а номер на коробке — индекс элемента, порядковый номер, по которому его можно найти.

В некоторых языках программирования у массивов есть альтернативные названия, например, ряд, матрица или вектор. Структура данных действительно похожа на эти математические понятия: они тоже представляют собой непрерывный набор элементов с четко зафиксированной позицией.

Профессия / 24 месяца
Data Scientist

Дата-сайентисты решают поистине амбициозные задачи. Научитесь создавать искусственный интеллект, обучать нейронные сети, менять мир и при этом хорошо зарабатывать. Программа рассчитана на новичков и плавно введет вас в Data Science.

Group 1321314349 (1)

Кому и для чего нужны массивы

Массивами пользуются практически все программисты. Они нужны в ситуациях, когда необходимо работать с однотипным набором данных, например последовательностью чисел, объектов или строк.

  • хранить несколько однотипных значений внутри одной переменной;
  • структурировать и упорядочивать информацию;
  • легко получать доступ к каждому элементу;
  • быстро применять одинаковые действия ко всем элементам массива;
  • экономить память и поддерживать высокую скорость выполнения действий.

Кроме того, это просто удобнее, чем «класть» несколько похожих элементов в разные переменные. Массивы — одна из базовых структур в программировании, и без них писать код было бы куда сложнее.

Как устроен массив

Технически массив — это переменная, которая включает в себя несколько значений, своеобразный контейнер. Элементы массива обычно имеют одинаковый тип, например, это все числа или строки. Расположены элементы в соседних ячейках памяти, поэтому перебор элементов или другие действия с ними выполняются довольно быстро. Время доступа к каждому элементу фиксировано, а получить ссылку на любой из них легко благодаря индексам.

У классического статического массива фиксированная длина, то есть количество элементов. Она задается при создании переменной: разработчик сразу пишет в описании массива, сколько элементов он будет хранить. Если выйти за пределы этого диапазона и, например, попытаться присвоить значение шестому элементу массива из пяти элементов, возникнет ошибка.

Индексы в стандартном массиве могут быть только целыми числами, которые идут по порядку: 0, 1, 2 и так далее. В большинстве языков программирования индексация начинается с нуля.

Что можно делать с элементами массива

Одно из достоинств использования массива — гибкость и легкость работы с данными. Элементам можно задавать разные значения, а потом менять их или обнулять. Можно обращаться к элементам по индексу. Например, array[5] — это обращение к пятому элементу массива под названием array.

С элементами по отдельности можно делать то же, что с обычными переменными: проводить разнообразные операции, выводить на экран или в файл, использовать внутри формул и так далее. В большинстве языков также есть операции и методы, которые применяются ко всем элементам массива: так можно написать одну строчку и модифицировать весь массив.

Курс для новичков «IT-специалист
с нуля» – разберемся, какая профессия вам подходит, и поможем вам ее освоить

Есть и другие особые функции. Например, в некоторых языках можно преобразовать в массив строку или переменную другого типа. Бывают отдельные команды для обращения к первому и последнему элементам массива, для их удаления или модификации, для получения длины массива и так далее.

Конкретная реализация и набор функций зависят от языка программирования. В разных языках работа с массивами может различаться, но суть структуры данных остается прежней.

Какими бывают массивы

Одномерными и многомерными. Классический массив — одномерный, то есть выглядит как ряд элементов. Но массив может быть и многомерным, чаще всего двумерным: тогда он состоит из нескольких рядов, расположенных друг под другом. У двумерного массива два индекса: один определяет ряд, второй — положение элемента в этом ряде. Это похоже на математическую матрицу или на двумерную систему координат.

Иногда двумерные массивы реализуют как «массив в массиве», в других случаях для них есть отдельный способ описания — тут все зависит от языка, фреймворка и других используемых технологий.

Трехмерные массивы и структуры с большей размерностью используют крайне редко.

Статическими и динамическими. Статический массив — классическая реализация этой структуры данных. У него фиксированное количество элементов, которое задается при создании и остается неизменным все время его существования. Но это не всегда удобно, поэтому существуют также динамические массивы.

У динамических массивов «гибкая» длина, которая автоматически увеличивается или уменьшается, когда в структуру данных добавляют или удаляют элемент. Это удобнее для разработчиков и экономит память: не приходится хранить множество «пустых» элементов, как в статическом массиве, у которого задействована не вся длина.

Внутри динамические массивы чаще всего устроены как статические, которые пересоздаются, когда изменяется длина. При этом «шаг» пересоздания — не один элемент, а больше, то есть длина увеличивается сразу, скажем, на пять элементов, а не на один. Это нужно, чтобы не слишком перегружать программу постоянными пересозданиями массива.

Однородными и гетерогенными. Опять же классический массив — однородный, то есть в нем находятся элементы только одного типа. Но некоторые языки поддерживают гетерогенные массивы, где могут храниться разнотипные элементы: например, число, потом строка, а потом объект.

Такая возможность может быть удобной, но с ней нужно быть аккуратнее, потому что она в теории увеличивает риск ошибки со стороны программиста. Например, он попытается сложить элементы как числа, а один из них окажется строкой. Возникнет ошибка или программа начнет вести себя непредсказуемо.

Ассоциативными. Ассоциативные массивы — особый подвид структуры данных, в котором индексы не обязательно являются упорядоченными целыми числами. Это набор данных в формате «ключ — значение», где ключ — аналог индекса, а значение — аналог элемента.

Ассоциативный массив может называться по-разному: в Python, к примеру, его называют словарем. Структура данных действительно похожа на словарь, где ключ — слово, а значение — его описание. Второй наглядный пример — телефонный справочник, где сведения приведены в формате «ФИО — номер телефона».

Часто ассоциативные массивы бывают гетерогенными и динамическими, но это опять же зависит от языка программирования.

Структуры данных, похожие на массивы

Массив — не единственная структура данных, хранящая несколько элементов. Еще существуют так называемые кучи и множества, где информация не пронумерована, стеки, где доступ возможен только к первому элементу, и очереди — там можно получить доступ только к последнему элементу. Также есть связные списки, графы и деревья — в этих структурах данных элементы особым образом связаны между собой ссылками.

Какую именно структуру выбрать для хранения конкретного набора значений, зависит от задачи. Значение имеют скорость доступа, удобство работы и другие критерии.

Вы можете узнать о хранении данных больше на курсах по программированию — получите новую профессию и станьте востребованным IT-специалистом.

Data Scientist

Дата-сайентисты решают поистине амбициозные задачи. Научитесь создавать искусственный интеллект, обучать нейронные сети, менять мир и при этом хорошо зарабатывать. Программа рассчитана на новичков и плавно введет вас в Data Science.

Массивы и поток выполнения

В этом уроке мы узнаем, что такое массивы, зачем они нужны и почему их так любят программисты. Также мы подробнее расскажем вам о том, как выполняется программа.

Мы познакомимся с потоком выполнения программы, командой sleep , а также узнаем, что такое массивы и научимся создавать их, узнаем, какой у них класс, как добавлять в них элементы с помощью «клювиков» (

План урока

  1. Поток выполнения программы. Как выполняется любая программа — на что это похоже.
  2. Что такое массивы, как работать с массивами, как в массивах хранить данные.

Как выполняется программа?

Если вкратце, то построчно сверху вниз.

Однако, существует масса нюансов, понять которые можно на простом примере: представьте себе автомобиль, водитель которого ведёт его по запутанной дороге. Водитель постоянно едет вперёд, не останавливаясь. Он также должен реагировать на разметку, знаки дорожного движения, светофоры и т.д.

Машина на дороге

И ещё он не должен нарушать ПДД.

В этой метафоре: водитель с машиной — это наш компилятор, Ruby. Дорога со всеми знаками, развилками и перекрёстками — ваша программа, правила дорожного движения — правила языка, на котором пишется программа (в нашем случае это Ruby).

Ваша роль при этом — быть создателем этой самой дороги.

При этом у вас, как у архитектора дороги, по которой едет машина, есть своя, не известная водителю, задача. Как мы уже говорили, перед написанием любой программы должна быть поставлена задача. И все искусство программирования заключается в том, чтобы построить такую дорогу и создать такие условия, чтобы автомобиль максимально эффективно достиг этой задачи, приехал в нужную точку. Руководствуясь правилами дорожного движения и тем, как устроена конкретная дорога.

Причём привести водителя из пункта А в пункт Б ­можно множеством разных способов.

Заковыристая развязка

Процесс движения машины-компилятора по программе-дороге называется потоком выполнения. Чаще всего в программах один поток выполнения, но есть и так называемые «асинхронные» языки программирования, в которых потоков несколько. Это только справка для любознательных. До конца этого курса у нас всегда будет только один поток выполнения и команды будут выполняться одна за другой.

Для иллюстрации потока выполнения программы напишем в нашей новой папке lesson6 (созданной, как обычно, в папке c:\rubytut\ ), программу road.rb :

puts "Start" sleep 1 puts "Первый километр" sleep 1 puts "Второй километр" sleep 1 puts "Третий километр" sleep 1 puts "Finish!" gets 

Обратите внимание, что мы пользуемся новой для нас командой sleep 1 — название говорит само за себя. Представьте, что водитель припарковывает машину у обочины и засыпает на одну секунду, а потом тут же продолжает свой маршрут. Для запуска программы как обычно заходим в нашу папку и запускаем эту программу

cd c:\rubytut\lesson6 ruby road.rb 

Если всё написано правильно, вы увидите, как машинка неспешно проедет три километра.

Массивы

Часто нам нужно хранить в программе не одну переменную, а сразу несколько, причём одинаковых по типу (например, 10 строк, 35 чисел, 20 чисел с плавающей точкой и т.д.), отличающихся только значениями. Для таких целей в любом современном языке существует специальный тип объекта — массив. Поясним это на простом примере.

Представим, что мы купили немного фруктов и хотим сохранить их названия для использования в программе. Мы могли бы создать несколько строковых переменных и присвоить им значения, как мы уже умеем:

fruit1 = "apple" fruit2 = "banana" fruit3 = "orange" 

Не много ли чести для каждого фрукта иметь свою переменную? И что делать, если мы не знаем заранее, сколько будет фруктов? Для этого в программировании придумали специальный тип – массивы.

Это такая своеобразная корзинка, куда можно складывать другие объекты.

Корзина с фруктами

Давайте сложим наши фрукты в массив на Ruby:

fruits = ["apple", "banana", "orange"] 

Так в Ruby объявляются массивы.

Посмотрите, как компактно фрукты сгруппированы, они даже в программе лежат друг рядом с другом, прямо как лежали бы в корзинке. Они все лежат в одной переменной fruits . Объект, на который указывает переменная fruits , как и все объекты в Ruby имеет какой-то класс. Класс массива называется Array .

puts fruits.class.name 

Выведет в консоли «Array».

Выбор элемента из массива

Теперь мы знаем, что все фрукты лежат в переменной fruits . Если нам нужен какой-то фрукт, мы можем к ней обратиться, нужно только знать номер фрукта и написать его в квадратных скобках после этой переменной.

puts fruits[0] 

Выведет на экран «apple».

Обратите внимание, что чтобы обратиться к первому элементу массива, мы в квадратных скобках указали 0.

Индексация элементов массива начинается с нуля

Это важнейшая особенность массивов во всех языках программирования — элементы в них нумеруются с нуля. Всегда помните об этом.

Если мы хотим вывести в консоль banana , то есть второй элемент, нам надо написать

puts fruits[1] 

Печать массива

Если бы каждый фрукт хранился у нас в отдельной переменной, для того, чтобы вывести все имеющиеся фрукты на экран, нам бы пришлось сделать вот такой сложный puts и использовать сложение строк, о котором мы рассказывали в уроке про ввод данных пользователя:

puts fruit1 + ", " + fruit2 + ", " + fruit3 

Если мы подготовили массив fruits , то вывести его на экран — проще простого, нужно только вызвать его метод to_s вот так:

puts fruits.to_s 

Сравните количество символов в последних двух примерах и вы поймёте, почему массивы так популярны у программистов.

Чаще всего программы используются для оптимизации каких-то процессов, а оптимизация — совершение однотипных действий с однотипными данными. Именно поэтому хранение однотипных данных в массивах так популярно в программировании.

Добавление элемента в массив

Допустим у нас есть пустой массив (да, бывает и такое).

basket = [] 

Для того, чтобы добавить в этот массив первый (или правильнее сказать нулевой) элемент, есть несколько способов. Первый — «клювики».

basket  

Теперь в нашем массиве будет один элемент, содержащий строку "apple" . Также для добавления можно использовать метод массива push .

basket.push("melon") 

С помощью push можно запихнуть в массив и несколько элементов, для этого мы передаём ему в качестве параметров несколько строк через запятую.

basket.push("cherry", "mango") 

Теперь в массиве basket четыре элемента и команда

puts basket.to_s 

выведет на экран

"apple", "melon", "cherry", "mango" 

Обратите внимание на порядок элементов: в каком мы их добавляли, в таком они и оказались в конечном результате.

Удаление элемента из массива

Давайте представим, что нам из нашего массива нужно удалить несколько элементов. Это также можно сделать разными способами. Например, если мы знаем, что хотим удалить из массива basket дыню ( "melon" ), то мы можем сделать это с помощью метода delete :

basket.delete("melon") 

Тогда в массиве останется только три элемента и

puts basket.to_s 

выведет на экран

"apple", "cherry", "mango" 

Если же мы не знаем, какой именно фрукт хотим удалить, а просто хотим избавиться от первого добавленного в корзину фрукта, то мы можем удалить элемент по его индексу в массиве (напомню, что индексы начинаются с нуля).

basket.delete_at(0) 

Таким образом мы удалим первый элемент "apple" и в корзине остается

puts basket.to_s 
"cherry", "mango" 

Вот основные действия с массивами.

Мы не шутили, когда сказали, что программисты очень любят массивы. Для работы с ними написано множество методов: сортировки, нахождение максимального/минимального значения, сдвиги вправо и влево и даже перемешивание, как с колодой карт. Подробнее о методах работы с массивами вы можете прочитать здесь.

Итак, в этом уроке мы познакомились с потоком выполнения программы, командой sleep , а также узнали, что такое массивы и научились создавать их, узнали, какой у них класс, как добавлять в них элементы с помощью «клювиков»

В следующем уроке мы познакомимся с циклами, научимся их создавать с помощью операторов for и while и научимся делать однотипные действия с каждым элементом из массива.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *