Практическая работа №5

Работа с массивами и символьными последовательностями

Цель работы: Научиться объявлять, инициализировать и эффективно использовать одномерные и многомерные массивы, а также работать с символьными последовательностями (C-стиль строки) в языке программирования C++.

Основные теоретические положения

1. Массивы

Массив — это структура данных, которая хранит фиксированное количество элементов одного типа в последовательной области памяти. Доступ к элементам массива осуществляется по индексу.

Объявление и инициализация одномерных массивов

// Объявление массива из 5 целых чисел
int arr[5];

// Инициализация массива при объявлении
int arr1[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

// Инициализация массива без указания размера (размер определяется количеством элементов)
int arr2[] = {1, 2, 3};

// Доступ к элементам массива (индексация начинается с 0)
int firstElement = arr1[0]; // 10
int thirdElement = arr1[2]; // 30

// Изменение элемента массива
arr1[1] = 25; // arr1 теперь {10, 25, 30, 40, 50}

Многомерные массивы

Многомерные массивы (например, двухмерные массивы или матрицы) представляют собой массивы массивов.

// Объявление и инициализация двухмерного массива (матрицы 2x3)
int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

// Доступ к элементу (первая строка, второй столбец)
int element = matrix[0][1]; // 2

// Изменение элемента
matrix[1][2] = 7; // matrix теперь {{1, 2, 3}, {4, 5, 7}}

2. Символьные последовательности (C-стиль строки)

В C++ символьные последовательности (или C-стиль строки) представляют собой массивы символов, завершающиеся нулевым символом (\0).

Объявление и инициализация

// Объявление символьного массива
char greeting[6]; // Достаточно места для "Hello" и '\0'

// Инициализация символьного массива
char name[] = "World"; // Компилятор автоматически добавляет '\0'

// Использование std::string (предпочтительный способ работы со строками в современном C++)
#include <string>
std::string modernString = "Hello, C++!";

Основные функции для работы с C-стиль строками (из <cstring>)

Функция	Описание	Пример
strlen(s)	Возвращает длину строки s (без учета завершающего \0).	strlen("Hello") вернет 5.
strcpy(dest, src)	Копирует строку src в dest. dest должен быть достаточно большим.	char dest[10]; strcpy(dest, "Hi"); dest будет “Hi”.
strcat(dest, src)	Конкатенирует (объединяет) строку src к dest. dest должен быть достаточно большим.	char s1[10] = "Hello"; strcat(s1, " World"); s1 будет “Hello World”.
strcmp(s1, s2)	Сравнивает строки s1 и s2. Возвращает 0, если равны; <0, если s1 меньше s2; >0, если s1 больше s2.	strcmp("apple", "banana") вернет <0.

Важно: При работе с C-стиль строками необходимо быть осторожным с переполнением буфера, так как эти функции не проверяют размер целевого буфера. В современном C++ рекомендуется использовать std::string для безопасной и удобной работы со строками.

Компиляция и запуск программы

g++ *имя_файла*.cpp -o *название_файла_для_компиляции*

./*название_скомпилированного_файла*

Общие требования

Для каждого задания необходимо:

1. Составить схему алгоритма программы;
2. Написать программу на языке программирования C++;
3. Произвести отладку программы на различных входных данных.

Задания для выполнения

Выбор варианта: Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы. Если количество студентов превышает 15, варианты повторяются по кругу (например, 16-й студент выполняет Вариант 1, 17-й - Вариант 2 и т.д.).

Вариант 1

1. Одномерный массив: Найти сумму элементов одномерного массива целых чисел, расположенных между первым и последним отрицательными элементами. Если отрицательных элементов нет или их меньше двух, вывести 0.
2. Многомерный массив: Для заданной квадратной матрицы N x N найти сумму элементов, расположенных выше главной диагонали.
3. Последовательность символов: Подсчитать количество слов в введенной строке. Слова разделяются одним или несколькими пробелами.

Вариант 2

1. Одномерный массив: Найти минимальный элемент в одномерном массиве и его индекс. Если таких элементов несколько, вывести индекс первого.
2. Многомерный массив: Для заданной квадратной матрицы N x N найти произведение элементов, расположенных ниже побочной диагонали.
3. Последовательность символов: Определить, является ли введенная строка анаграммой другой введенной строки (без учета регистра и пробелов).

Вариант 3

1. Одномерный массив: Отсортировать одномерный массив целых чисел методом пузырька по возрастанию.
2. Многомерный массив: Заменить все отрицательные элементы в матрице на их абсолютные значения.
3. Последовательность символов: Удалить все повторяющиеся символы из введенной строки, оставив только первое вхождение каждого символа.

Вариант 4

1. Одномерный массив: Найти среднее арифметическое положительных элементов одномерного массива.
2. Многомерный массив: Найти максимальный элемент в каждой строке матрицы и вывести его.
3. Последовательность символов: Перевести все буквы в введенной строке в верхний регистр.

Вариант 5

1. Одномерный массив: Сдвинуть все элементы одномерного массива на K позиций вправо (циклический сдвиг).
2. Многомерный массив: Транспонировать заданную матрицу (поменять строки со столбцами).
3. Последовательность символов: Подсчитать количество цифр в введенной строке.

Вариант 6

1. Одномерный массив: Подсчитать количество четных и нечетных элементов в одномерном массиве.
2. Многомерный массив: Найти минимальный элемент в каждом столбце матрицы и вывести его.
3. Последовательность символов: Заменить все вхождения одного символа в строке на другой символ.

Вариант 7

1. Одномерный массив: Удалить из одномерного массива все элементы, равные заданному значению.
2. Многомерный массив: Для заданной квадратной матрицы N x N найти сумму элементов, расположенных на побочной диагонали.
3. Последовательность символов: Проверить, является ли введенная строка палиндромом (без учета регистра).

Вариант 8

1. Одномерный массив: Вставить новый элемент в одномерный массив по заданному индексу.
2. Многомерный массив: Поменять местами две заданные строки в матрице.
3. Последовательность символов: Подсчитать количество гласных и согласных русских букв в введенной строке.

Вариант 9

1. Одномерный массив: Найти сумму элементов одномерного массива, расположенных на четных позициях.
2. Многомерный массив: Поменять местами два заданных столбца в матрице.
3. Последовательность символов: Удалить все пробелы из введенной строки.

Вариант 10

1. Одномерный массив: Отсортировать одномерный массив целых чисел методом выбора по убыванию.
2. Многомерный массив: Для заданной квадратной матрицы N x N найти произведение элементов, расположенных на главной диагонали.
3. Последовательность символов: Найти первое вхождение заданной подстроки в другой строке и вывести его индекс.

Вариант 11

1. Одномерный массив: Найти количество элементов в одномерном массиве, которые больше среднего арифметического всех элементов.
2. Многомерный массив: Заполнить матрицу N x N случайными числами и вывести ее по спирали, начиная с центра.
3. Последовательность символов: Проверить, является ли введенная строка допустимым именем переменной в C++ (начинается с буквы или подчеркивания, содержит буквы, цифры или подчеркивания).

Вариант 12

1. Одномерный массив: Найти второй по величине элемент в одномерном массиве целых чисел.
2. Многомерный массив: Для заданной квадратной матрицы N x N найти сумму элементов, расположенных на главной диагонали и ниже нее.
3. Последовательность символов: Инвертировать порядок слов в предложении, сохраняя порядок символов внутри слов.

Вариант 13

1. Одномерный массив: Поменять местами максимальный и минимальный элементы одномерного массива.
2. Многомерный массив: Найти сумму элементов матрицы, расположенных в четных строках и нечетных столбцах.
3. Последовательность символов: Удалить из строки все символы, кроме букв и цифр.

Вариант 14

1. Одномерный массив: Подсчитать количество элементов в одномерном массиве, которые встречаются более одного раза.
2. Многомерный массив: Отсортировать каждую строку матрицы по возрастанию.
3. Последовательность символов: Заменить все вхождения заданной подстроки в строке на другую подстроку.

Вариант 15

1. Одномерный массив: Разделить одномерный массив на два: один с положительными числами, другой с отрицательными (сохраняя относительный порядок).
2. Многомерный массив: Найти сумму элементов матрицы, расположенных в заданном диапазоне строк и столбцов.
3. Последовательность символов: Проверить, является ли введенная строка числом (целым или дробным).

---

Контрольные вопросы

1. В чем разница между одномерным и многомерным массивом?
2. Как объявить и инициализировать массив в C++?
3. Что такое последовательность символов (строка на основе массива char)?
4. Назовите основные функции для работы с C-стиль строками и опишите их назначение.
5. Какие потенциальные проблемы могут возникнуть при работе с C-стиль строками и как их избежать?
6. Как передать массив в функцию в C++?
7. Объясните концепцию “переполнения буфера” при работе со строками.

---

Рекомендуемая литература

1. LearnCPP.com - лучший онлайн-учебник по C++ (на английском)
2. GeeksforGeeks.org - статьи и примеры по программированию
3. Стивен Прата. Язык программирования C++. Лекции и упражнения. 6-е изд. – М.: ООО “И.Д. Вильямс”, 2012. – 1248 с.
4. Бьерн Страуструп. Язык программирования C++. 4-е изд. – М.: Бином-Пресс, 2011. – 1136 с.