Практическая работа №6

Многомерные массивы и последовательности символов

Основные теоретические положения

1. Двумерные массивы

Двумерный массив — таблица элементов одного типа, у каждого из которых есть два индекса: номер строки и номер столбца. Массив из трёх строк и четырёх столбцов можно объявить так:

int a[3][4] = {
    {2, 5, 3, 7},
    {4, 1, 8, 6},
    {9, 2, 5, 3}
};

Здесь a[0][0] равно 2, a[1][2] равно 8, а a[2][3] равно 3.

Индекс	Столбец 0	Столбец 1	Столбец 2	Столбец 3
Строка 0	2	5	3	7
Строка 1	4	1	8	6
Строка 2	9	2	5	3

Чтобы пройти по всем элементам, используют вложенные циклы:

for (int i = 0; i < 3; i++) {       // Строки
    for (int j = 0; j < 4; j++) {   // Столбцы
        cout << a[i][j] << " ";
    }
    cout << '\n';
}

Поиск суммы элементов каждой строки:

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    int sum = 0;
    for (int j = 0; j < 4; j++) {
        sum += a[i][j];
    }
    cout << "Строка " << i + 1 << ": " << sum << '\n';
}

Результат для приведённой матрицы: 17, 19, 19.

Поиск суммы элементов каждого столбца:

for (int j = 0; j < 4; j++) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        sum += a[i][j];
    }
    cout << "Столбец " << j + 1 << ": " << sum << '\n';
}

Как определить число строк и столбцов обычного массива:

#include <iterator> // std::size, начиная с C++17

int rows = static_cast<int>(std::size(a));
int cols = static_cast<int>(std::size(a[0]));

Аналогично можно использовать sizeof(a) / sizeof(a[0]) и sizeof(a[0]) / sizeof(a[0][0]) соответственно. Эти способы применяются здесь к обычному массиву, для которого компилятору известны размеры.

2. Диагонали квадратной матрицы

Для квадратной матрицы размером N × N:

Главная диагональ: элементы с равными индексами i == j.
Побочная диагональ: элементы, для которых i + j == N - 1.

Например, в матрице 3 × 3 на главной диагонали стоят a[0][0], a[1][1], a[2][2].

3. Последовательности символов char[]

Символьный массив — это массив элементов типа char. C-строка — символьный массив, в котором текст заканчивается специальным нулевым символом \0.

char code[] = "room_A27";

В массиве хранятся символы r, o, o, m, _, A, 2, 7, \0. Длина текста — 8 символов, размер массива — 9 элементов.

Чтобы обработать текст посимвольно, можно использовать цикл:

int i = 0;
while (code[i] != '\0') {
    cout << code[i] << '\n';
    i++;
}

Пример: подсчёт цифр без готовых строковых функций.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char code[] = "room_A27";
    int digits = 0;

    for (int i = 0; code[i] != '\0'; i++) {
        if (code[i] >= '0' && code[i] <= '9') {
            digits++;
        }
    }

    cout << "Цифр: " << digits << '\n';
    return 0;
}

Результат: Цифр: 2.

Изменение символов выполняется через индекс, как в обычном массиве:

for (int i = 0; code[i] != '\0'; i++) {
    if (code[i] == '_') {
        code[i] = '-';
    }
}
cout << code; // room-A27

Если требуется считать текст с пробелами, используется cin.getline(text, вместимость_массива):

char text[100]{};
cin.getline(text, 100);

В библиотеке <cstring> есть функция strlen(text) для определения длины C-строки. В данной работе длину и количество символов необходимо вычислять циклом, чтобы отработать алгоритм перебора.

4. Компиляция и запуск

Сохраните программу в файле practice6.cpp и скомпилируйте:

g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic practice6.cpp -o practice6
./practice6

Для Windows итоговый файл может иметь расширение .exe.

Задания для выполнения

Часть 1. Исследование массивов и символьных последовательностей

Задание 1.1. Индексы и вывод матрицы

Дана матрица:

int a[3][4] = {
    {2, 5, 3, 7},
    {4, 1, 8, 6},
    {9, 2, 5, 3}
};

Выведите матрицу построчно, используя два вложенных цикла for.
Выведите значения a[0][2], a[1][3] и a[2][0].
Измените a[1][1] на 10 и повторно выведите матрицу.
Определите количество строк и столбцов с помощью std::size() либо sizeof.

Задание 1.2. Обработка строк и столбцов

Возьмите исходную матрицу из задания 1.1 (до изменения элемента). Найдите сумму в каждой строке и количество чётных элементов в каждом столбце. Не используйте готовые алгоритмы из библиотек.

Для самопроверки: суммы строк — 17, 19, 19; число чётных элементов по столбцам — 2, 1, 1, 1.

Задание 1.3. Исследование символьной последовательности

char code[] = "rack_A204";

Выведите символы строки по одному, каждый на новой строке.
Вычислите количество символов без учёта \0, перебирая массив циклом.
Подсчитайте количество цифр и символов _.
Выведите размер массива sizeof(code) и объясните, почему он отличается от длины текста.

Для самопроверки: длина — 9, цифр — 3, символов _ — 1, размер массива — 10 байт.

Задание 1.4. Изменение символьного массива

Для того же массива code замените каждый символ _ на -, выведите новую строку и убедитесь, что другие символы не изменились.

Ожидаемый результат: rack-A204.

Часть 2. Задания для самостоятельного выполнения

Общие требования:

Составьте блок-схему (или псевдокод) основного алгоритма обработки матрицы. Отразите вложенные циклы и условия.
Реализуйте обе части варианта на C++17: допускается одна программа с двумя разделами или два отдельных файла.
Для матрицы применяйте обычный двумерный массив, для символьной последовательности — char[]; std::vector и std::string для решения индивидуального варианта не используйте.
Для поиска, подсчёта и изменения элементов используйте циклы и условия. Для подсчёта длины C-строки не используйте strlen.
Выводите понятные пояснения, а для изменённого массива — его итоговое содержимое.
Проверьте работу программы как минимум на исходных данных и на одном изменённом наборе значений. Если значение отсутствует, должно выводиться понятное сообщение.
Номера строк и столбцов при выводе пользователю начинаются с 1; индексы массива в коде — с 0.

Вариант 1. Контроль температуры серверной

Исходные данные:

int t[3][4] = {
    {21, 23, 26, 22},
    {19, 27, 25, 24},
    {20, 21, 29, 23}
};
char room[] = "rack_A27";

А. Двумерный массив

Найдите среднюю температуру для каждого из трёх датчиков.
Определите наибольшее измерение и номер датчика, который его зафиксировал (при совпадении — первое найденное).
Подсчитайте число измерений строго выше 25 градусов.

Б. Последовательность символов

Найдите длину кода помещения без завершающего нулевого символа.
Подсчитайте, сколько в коде цифр и сколько символов _.

Вариант 2. Бронирование мест в кинотеатре

Исходные данные:

int seats[4][5] = {
    {0, 1, 0, 0, 1},
    {1, 1, 0, 0, 0},
    {0, 0, 1, 1, 0},
    {1, 0, 0, 1, 0}
};
char hall[] = "Hall_A3";

А. Двумерный массив

Подсчитайте общее количество свободных мест (0) и количество свободных мест в каждом ряду.
Определите ряд с наибольшим количеством свободных мест (при совпадении — первый).
Считайте номер ряда и места (нумерация с 1). Если место свободно, замените 0 на 1; иначе сообщите, почему бронирование невозможно. После операции выведите зал.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте количество цифр в коде зала.
Замените _ на - и выведите изменённый код.

Вариант 3. Электронный журнал успеваемости

Исходные данные:

int grades[3][4] = {
    {5, 4, 5, 3},
    {3, 2, 4, 4},
    {5, 5, 4, 5}
};
char group[] = "GR_5981";

А. Двумерный массив

Вычислите средний балл каждого студента.
Выведите номер студента с наибольшим средним баллом (при совпадении — первого).
Подсчитайте общее количество неудовлетворительных оценок 2.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте число цифр в коде группы.
Определите индекс первого символа _ в массиве и выведите его (индексация с 0); если символа нет — -1.

Вариант 4. Остатки на складе

Исходные данные:

int stock[3][4] = {
    {12, 0, 5, 9},
    {4, 7, 0, 2},
    {10, 8, 6, 0}
};
char item[] = "SSD_512";

А. Двумерный массив

Найдите суммарный запас каждой категории (каждая строка — категория).
Определите склад с наибольшим количеством единиц товара (каждый столбец — склад).
Выведите координаты всех ячеек с нулевым остатком.

Б. Последовательность символов

Найдите количество цифр в коде товара.
Замените _ на - и выведите обновлённый код.

Вариант 5. Схема соединений локальной сети

Исходные данные:

int links[4][4] = {
    {0, 1, 1, 0},
    {1, 0, 1, 0},
    {1, 1, 0, 1},
    {0, 0, 1, 0}
};
char host[] = "switch_03";

А. Двумерный массив

Матрица симметрична: 1 означает соединение двух устройств, 0 — отсутствие. Найдите количество соединений у каждого устройства (сумму его строки).
Определите устройство с наибольшим количеством соединений.
Найдите общее число различных соединений: каждую связь между двумя устройствами считайте только один раз.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте цифры в имени устройства.
Определите, присутствует ли символ _ (выведите Да либо Нет).

Вариант 6. Статистика посещений сайта

Исходные данные:

int visits[3][4] = {
    {20, 25, 30, 15},
    {18, 22, 35, 25},
    {25, 20, 25, 40}
};
char file[] = "report_2026.csv";

А. Двумерный массив

Каждая строка — раздел сайта, столбец — день. Подсчитайте посещения в каждый из четырёх дней.
Определите самый посещаемый раздел по сумме за весь период.
Найдите количество ячеек с посещаемостью строго выше 25.

Б. Последовательность символов

Найдите индекс последней точки . в названии файла (если её нет — -1).
Подсчитайте количество цифр в названии файла.

Вариант 7. Расход электроэнергии

Исходные данные:

int energy[3][4] = {
    {15, 18, 14, 20},
    {12, 25, 19, 22},
    {11, 17, 28, 16}
};
char meter[] = "floor_2_room_5";

А. Двумерный массив

Найдите суммарный расход по каждому помещению (строке).
Определите максимальный расход и номера строки и столбца, в которых он обнаружен.
Подсчитайте, сколько значений превышают 20.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте количество символов _.
Определите количество цифр в коде счётчика.

Вариант 8. Учёт выдачи книг

Исходные данные:

int loans[3][4] = {
    {2, 0, 3, 4},
    {1, 5, 2, 2},
    {4, 3, 0, 1}
};
char book[] = "BOOK_124_A";

А. Двумерный массив

Каждая строка — категория книг, столбец — день. Определите общее количество выдач в каждой категории.
Определите день с наибольшим числом выдач по всем категориям.
Подсчитайте, сколько дней у отдельных категорий не было выдач (сколько нулей в таблице).

Б. Последовательность символов

Подсчитайте количество заглавных латинских букв A–Z.
Замените _ на - и выведите новый код книги.

Вариант 9. Контроль влажности в теплице

Исходные данные:

int humidity[3][4] = {
    {45, 52, 61, 50},
    {58, 64, 49, 55},
    {40, 47, 53, 62}
};
char zone[] = "greenhouse_B2";

А. Двумерный массив

Найдите минимальную влажность в каждой зоне (строке).
Подсчитайте количество измерений, в которых влажность строго ниже 50.
Определите номер зоны с наибольшей средней влажностью.

Б. Последовательность символов

Найдите число символов _.
Выведите индекс первого вхождения цифры в символьный массив; если цифр нет — -1.

Вариант 10. Игровое поле

Исходные данные:

int field[4][4] = {
    {1, 0, 0, 1},
    {0, 1, 0, 0},
    {1, 0, 1, 0},
    {0, 0, 0, 1}
};
char player[] = "user_007";

А. Двумерный массив

Выведите игровое поле таблицей; 1 означает занятую клетку, 0 — пустую.
Подсчитайте количество занятых клеток в каждой строке.
Найдите сумму значений главной и побочной диагоналей по отдельности.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте количество цифр в имени игрока.
Найдите длину имени без символа \0.

Вариант 11. Учёт приготовленных блюд

Исходные данные:

int meals[3][4] = {
    {12, 10, 8, 14},
    {6, 9, 0, 7},
    {15, 13, 12, 10}
};
char menu[] = "MENU_2026";

А. Двумерный массив

Подсчитайте общее число приготовленных порций каждого блюда (каждая строка — блюдо).
Определите день (столбец), в который приготовили больше всего порций.
Выведите номера блюд, которые готовили во все четыре дня (в строке нет нулей).

Б. Последовательность символов

Подсчитайте количество цифр.
Замените все символы _ на - и выведите код меню.

Вариант 12. Стоянка автомобилей

Исходные данные:

int parking[4][5] = {
    {1, 1, 0, 1, 0},
    {1, 0, 0, 1, 1},
    {0, 1, 1, 1, 0},
    {1, 1, 1, 0, 1}
};
char plate[] = "A123BC";

А. Двумерный массив

1 — занятое место, 0 — свободное. Найдите число свободных мест в каждом ряду.
Найдите координаты первого свободного места при просмотре таблицы слева направо и сверху вниз.
Считайте номера ряда и места (с 1) и попытайтесь занять его: измените свободное место на 1, либо объясните невозможность операции. Выведите новую таблицу.

Б. Последовательность символов

Определите длину номера автомобиля.
Подсчитайте отдельно цифры и заглавные латинские буквы.

Вариант 13. Результаты тестирования программы

Исходные данные:

int passed[3][5] = {
    {1, 1, 0, 1, 0},
    {1, 0, 0, 1, 1},
    {1, 1, 1, 1, 0}
};
char build[] = "test_build_12";

А. Двумерный массив

Строки — версии программы, столбцы — тесты. 1 — тест пройден, 0 — провален. Найдите число успешно пройденных тестов для каждой версии.
Найдите номер версии, которая прошла наибольшее число тестов (при совпадении — первую).
Подсчитайте количество проваленных тестов во всей таблице.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте количество символов _.
Найдите индекс первого появления цифры в названии сборки; если её нет — -1.

Вариант 14. Таблица спортивных результатов

Исходные данные:

int scores[3][4] = {
    {7, 9, 6, 8},
    {10, 6, 9, 7},
    {8, 8, 8, 9}
};
char team[] = "team_A2";

А. Двумерный массив

Строки — команды, столбцы — раунды. Найдите общую сумму очков каждой команды.
Определите команду-победителя по общей сумме (при равенстве — первую).
Для каждой команды найдите максимальное количество очков за один раунд.

Б. Последовательность символов

Подсчитайте число цифр.
Проверьте, начинается ли название с последовательности символов team_ (посимвольным сравнением).

Вариант 15. Электронный учёт посещаемости

Исходные данные:

int present[3][5] = {
    {1, 1, 1, 0, 1},
    {1, 0, 1, 0, 0},
    {1, 1, 1, 1, 1}
};
char classCode[] = "class_5981";

А. Двумерный массив

Строки — студенты, столбцы — дни. 1 означает присутствие, 0 — отсутствие. Определите количество пропусков у каждого студента.
Найдите студента с наименьшим числом пропусков (при совпадении — первого).
Определите, в какой день отсутствовало больше всего студентов (при совпадении — первый).

Б. Последовательность символов

Определите количество цифр.
Найдите индекс первого символа _; если его нет — -1.

Проверка правильности решения

Перед сдачей проверьте:

Работает ли программа со всеми строками и столбцами массива?
Корректно ли определяются первый/последний найденные элементы при одинаковых значениях?
Для поиска первого вхождения предусмотрена ли ситуация «элемент не найден»?
Не выходит ли программа за пределы таблицы при изменении клетки по координатам?
Правильно ли цикл обработки строки останавливается на \0?
Сохраняются ли остальные символы при замене одного символа другим?

Требования к сдаче

Исходный код: программы для заданий исследовательской части и для своего варианта.
Одна блок-схема или псевдокод основной обработки двумерного массива из индивидуального варианта.
Два результата проверки индивидуального варианта: на исходных данных и после осмысленного изменения хотя бы одного значения.
Краткое объяснение, какой цикл отвечает за строки, какой за столбцы и как обрабатывается завершающий нулевой символ C-строки.

Контрольные вопросы

Что называется двумерным массивом? Какие два индекса используются?
Как объявить массив из трёх строк и четырёх столбцов типа int?
Почему для обхода всей матрицы обычно используются вложенные циклы?
Как найти сумму элементов отдельной строки? Чем отличается обход столбца?
Чем отличаются главная и побочная диагонали квадратной матрицы?
Что возвращает std::size(matrix)? А std::size(matrix[0])?
Что такое символьный массив char[]?
Для чего C-строка содержит завершающий символ \0?
Чем отличаются длина текста и sizeof символьного массива?
Как подсчитать цифры в строке без вызова готовых строковых функций?
Почему нельзя записывать символы за пределами массива char[]?
В чём ключевое отличие массива char[] от std::string?

Практическая работа №6

Многомерные массивы и последовательности символов

Основные теоретические положения

Задания для выполнения

Вариант 1. Контроль температуры серверной

Вариант 2. Бронирование мест в кинотеатре

Вариант 3. Электронный журнал успеваемости

Вариант 4. Остатки на складе

Вариант 5. Схема соединений локальной сети

Вариант 6. Статистика посещений сайта

Вариант 7. Расход электроэнергии

Вариант 8. Учёт выдачи книг

Вариант 9. Контроль влажности в теплице

Вариант 10. Игровое поле

Вариант 11. Учёт приготовленных блюд

Вариант 12. Стоянка автомобилей

Вариант 13. Результаты тестирования программы

Вариант 14. Таблица спортивных результатов

Вариант 15. Электронный учёт посещаемости

Проверка правильности решения

Требования к сдаче

Контрольные вопросы

Рекомендуемая литература