3.3. Обработка элементов массива

В практике программирования существуют устоявшиеся подходы к удалению, добавлению и сортировке элементов массива. Рассмотрим сначала алгоритм добавления элемента в массив. Допустим, что имеется строка

char str[100] = “Я не пропустил ниодной лекции по информатике.”;

в которой необходимо добавить 17-й символ пробел. При добавлении нового элемента в массив уже имеющиеся элементы всегда сдвигаются вправо относительно добавляемого элемента. Это связано с тем, что при сдвиге вправо, номер первого элемента остается неизменным и равен 0. Если бы сдвиг осуществлялся влево, то номер первого элемента массива становился бы отрицательным, что недопустимо для языка С++. Таким образом, для добавления 17-го элемента нужно выполнить сдвиг вправо элементов, находящихся после 17-го символа и на 17 позицию записать символ пробела. Для реализации данного алгоритма можно воспользоваться циклом for, в котором счетчик цикла меняется, начиная с последнего символа строки до номера вставляемого элемента, в данном случае 17-го. В результате получаем следующий алгоритм:

int size = strlen(str);
for(int i = size;i >= 17;i--)
str[i+1] = str[i];
str[17] = ‘ ‘;

Здесь функция strlen() возвращает номер символа конца строки ‘\0’ поэтому при сдвиге символов будет сдвинут и этот специальный символ, который необходим для корректного представления строк. Цикл for инициализирует переменную i величиной size, которая будет указывать на символ ‘\0’ в строке str. Данный цикл выполняется до тех пор, пока величина i не будет меньше 17 и уменьшается на единицу на каждом шаге его работы. Непосредственно сдвиг элементов массива выполняется внутри цикла for, где i+1 элементу присваивается значение i-го элемента. Наконец, после цикла 17-му элементу строки присваивается символ пробела. Подобный алгоритм добавления нового элемента остается справедливым для любых типов одномерных массивов.

При удалении элемента из массива используется операция сдвига элементов влево относительно удаляемого. Воспользуемся тем же примером строки и поставим задачу удаления 4 пробела (нумерация начинается с нуля). Для этого достаточно все элементы, имеющие индексы больше 4, сместить на один символ влево. Это также можно реализовать с помощью цикла for, в котором счетчик цикла будет меняться от 5 и до символа конца строки. В результате получим следующий алгоритм:

int size = strlen(str);
for(int i = 5;i <= size;i++)
str[i-1] = str[i];

Непосредственное смещение элементов выполняется в теле цикла for, в котором i-1 элементу присваивается значение i-го элемента и после этого значение i увеличивается на единицу. Цикл выполняется до тех пор, пока все символы строки, начиная с 5-го, не будут смещены на единицу влево, включая и символ конца строки.

Наконец, рассмотрим алгоритм упорядочивания элементов массива по возрастанию и убыванию. Существует много разных методов упорядочения элементов. Рассмотрим наиболее простой и распространенный известный под названием «метод всплывающего пузырька». Идея метода заключается в переборе всех элементов массива, начиная с первого (нулевого) и поиска наибольшего (или наименьшего) значения. Найденное значение ставится на место первого элемента, а первый элемент на место найденного. Данная процедура повторяется, начиная уже со второго элемента массива где также находится наибольшее (или наименьшее) значение элемента из оставшихся. Затем, выполняется замена: найденный элемент перемещается на место второго, а второй на место найденного. После такой перестановки всех элементов, исключая последний, массив будет упорядочен по убыванию (или возрастанию). Описанный алгоритм сортироваки упорядочивания по убыванию значений элементов приведен ниже.

int array[10] = {2,5,3,7,9,10,4,6,1,8};
for(int i = 0;i < 9;i++)
{
int max = array[i];
int pos_max = i;
for(int j = i+1;j < 10;j++)
if(max < array[j]) {
max = array[j];
pos_max = j;
}
int temp = array[i];
array[i] = array[pos_max];
array[pos_max] = temp;
}

В данном алгоритме задается цикл, в котором последовательно просматриваются элементы массива array. Внутри цикла инициализируется переменная max, в которую записывается максимальное найденное значение, и переменная pos_max, в которой хранится значение индекса найденного максимального элемента. Затем, реализуется вложенный цикл for, в котором выполняется перебор элементов массива, начиная с i+1, и заканчивая последним 10. В теле вложенного цикла выполняется проверка для поиска максимального элемента, и если текущий элемент считается таковым, то значения переменных max и pos_max меняются. После вложенного цикла осуществляется перестановка элементов массива и процесс повторяется.

Аналогичным образом реализуется алгоритм упорядочения по возрастанию, с той лишь разницей, что на каждом шаге работы алгоритма выполняется поиск не максимального, а минимального значения элемента:

for(int i = 0;i < 9;i++)
{
int min = array[i];
int pos_min = i;
for(int j = i+1;j < 10;j++)
if(min > array[j]) {
min = array[j];
pos_min = j;
}
int temp = array[i];
array[i] = array[pos_min];
array[pos_min] = temp;
}