Введите значение температуры #n
где N отображает индекс элемента, которому присваивается значение.
Обратите внимание, что количество повторов определяется увеличением значения переменной index от 0 до 30, а не до 31, поэтому данное значение может использоваться одновременно и как индекс для опре- деления номера текущего элемента массива (которые пронумерованы от 0 до 30). Когда переменная index имеет значение 0, элемент temps[index] на самом деле является элементом temps[0]. Таким образом, зна- чение, которое мы вводим в элемент temps[index] с помощью функции scanf(), присваивается первому элементу с именем temps[0]. С очередным выполнением цикла for значение переменной index возрастает, и при следующих повторах функция scanf() вводит значение в новые элементы массива. Этот процесс проиллюстрирован в табл.10.1.
Таблица 10.1. Использование цикла для увеличения индекса массива.
Очень важно, чтобы вы поняли различия между значением индекса переменной, записанным в квадрат- ных скобках, и значением элемента массива как таковым. Индекс только указывает на позицию, которую элемент занимает в массиве, но не имеет никакого отношения к значению самого элемента. Посмотрите на
Рис. 10.3. Разница между индексом и значением элемента массива
рис.10.3. Индекс элемента имеет значение 0, а переменная temps[0] равна75. Как мы уже поясняли это на примере очереди перед кинотеатром, значение индекса переменной не связано со значением перемен- ной. Содержимое следующей переменной temps[1] может быть больше, меньше или равно значению пе- ременной temps[0].
В том случае, когда значение элементу массива не было присвоено, он так же, как и любая переменная, будет иметь своим значением некий «мусор». Можно быстро инициализировать целочисленный массив, если в цикле присвоить его элементам нулевые начальные значения:
for (index = 0; index < 31; index++)
temps[index] = 0;
Используя массив, можно ввести любое количество элементов, внеся соответствующие изменения в опре- деление массива и условие цикла.
Работа с массивами
Элемент массива можно использовать в любых инструкциях, где используется переменная: в процедурах ввода, вывода и в выражениях. К элементу массива всегда обращаются через его индекс.
Значения, хранящиеся в массиве, можно использовать везде, где это может потребоваться в программе. Например, в Листинге10.1 приведен текст программы, в которой массив используется при выполнении двух различных задач. Во-первых, по элементам массива вычисляется среднее арифметическое значение, во-вторых, массив используется для перевода значений температуры из шкалы Фаренгейта в шкалу Цель-
сия. Каждый раз, когда массив участвует в цикле for, значение переменной index возрастает от 0 до ин- декса последнего элемента массива.
Листинг 10.1. Использование массива для выполнения двух задач.
/*array1.c*/ main()
{
int temps[31]; int index, total;
float avarage, celsius; total = 0.0;
/*загрузка значений в массив*/ for (index = 0; index < 31; index++)
{
printf("Введите значение температуры #%d: ", index);
scanf("%d", &temp[index]);
}
/*подсчет среднего арифметического*/ for (index = 0; index < 31; index++)
total += temps[index]; average = total / 31.0; printf("Среднее значение
температуры составляет: %f\n\n", average);
puts("Шкала Фаренгейта\t\tШкала Цельсия\n");
/*перевод значений в градусы Цельсия*/ for (index = 0; index < 31; index++)
{
celsius = (5.0/9.0)*(temps[index]-32); printf("%d\t\t%6.2f\n",
temps[index], celsius);
}
}
Однако, как вы, может быть, заметили, в программе подразумевается, что пользователь введет значения во все элементы массива, а их у нас 31. Если, например, мы имеем дело с наблюдениями за температурой в ноябре или феврале, полученные результаты не будут правильными, поскольку мы не используем все элементы массива, как это предполагает логика программы.
В программе, приведенной в Листинге 10.1, мы можем использовать любое количество элементов массива, вплоть до 31. Вместо цикла for предыдущей программы теперь используется цикл do...while, и инструкция
index = 0;
выполняется в начале каждого цикла, чтобы переменная index, использованная в качестве индекса мас- сива, всегда указывала на первый элемент. Ввод подобной инструкции в цикле for не являлся необходи- мым, так как в этом случае начальное значение индекса устанавливается в самой инструкции for.
Листинг 10.2. Использование цикла do...while для загрузки массива.
/*array2.c*/ main()
{
int temps[31]; int index, total;
float avarage, celsius, count; total = 0.0;
index = 0; do
/*загрузка значений в массив*/
{
printf("Введите значение температуры #%d, \
для прекращения введите 555: ", index);
scanf("%d", &temp[index]);
}
while (index < 31 && temps[index-1] != 555);
/*подсчет среднего арифметического*/
index = 0; do
{
total += temps[index]; index++;
}
while (index < 31 && temps[index-1] != 555); count = index;
average = total / count; printf("Среднее значение
температуры составляет: %f\n\n", average);
puts("Шкала Фаренгейта\t\tШкала Цельсия\n");
/*перевод значений в градусы Цельсия*/
index = 0; do
{
celsius = (5.0 / 9.0) * (temps[index] - 32); printf("%d\t\t%6.2f\n",
temps[index], celsius);
index++;
}
while (index < 31 && temps[index-1] != 555);
}
В этой программе процедура ввода прекратится, когда окажутся введены значения всех элементов масси- ва, или раньше, если вы введете значение флага 555, который проверяется в условии
while (index < 31 && temps[index-1] != 555);
Заметьте, что из значения переменной index в условии вычитается единица. Это сделано потому, что зна- чение индекса увеличивается после ввода каждого числа. Если вы не хотите вводить значения во все элементы массива, введите после очередного значения температуры число 555, которое будет присвоено следующему элементу массива и прекратит выполнение цикла.
Число 555 используется как флаг. При выполнении программа будет ожидать появления этого значения, чтобы определить, не хочет ли пользователь прекратить ввод данных раньше, чем все элементы массива окажутся заполнены.
Когда для такого массива вычисляется среднее арифметическое значение, цикл do...while суммирует все значения, введенные в массив, пока не доберется до его конца или не получит значение 555. Для того чтобы переменную index, которая содержит количество введенных значений температур, можно было ис- пользовать в качестве индекса массива, она должна быть определена как целочисленная. А чтобы в ре- зультате операции деления получить число типа float, значение переменной необходимо определить как float. Таким образом, в программе должна быть определена float-переменная count, в которую перед вы- полнением математических операций записывается количество введенных значений температур:
count = index;
average = total / count;
Так как в последней строке инструкций цикла происходит увеличение переменной index, ее значение по- сле выполнения цикла становится на единицу больше, чем индекс последнего элемента, содержащего правильное значение температуры. Например, если значения введены в элементы массива с номерами от 0 до4, переменная index будет равна пяти. Но поскольку это значение отражает количество заполненных элементов, то его можно использовать как счетчик при вычислении среднего арифметического.
Если вы внимательно присмотритесь к логике программы, то увидите, что в ней присутствует потенциаль- ная проблема. Источником возможной ошибки являются второе и третье условия while. Если введено дей- ствительно 31 значение температуры (от 0 до 30), переменная index, которая используется в условии temps[31], возрастает до 31, что на единицу больше максимального допустимого
Рис. 10.4. Сокращенная схема проверки условия
значения индекса. Однако ошибки не произойдет, так как условия записаны в следующем порядке:
while (index < 31 && temps[index] != 555);
В целях ускорения выполнения программы большинство компиляторов, проверяя условие И, автоматиче- ски прекращают оценивать истинность дальнейших условий, как только встретят первое ложное условие (рис.10.4). Так как оператор И требует выполнения всех указанных условий одновременно, нет необхо- димости просматривать второе, если первое не выполняется.
После того как введены значения 31 элемента массива, первое условие в выражении (index < 31) пере- стает выполняться. Как только это происходит, программа больше не будет тратить время на проверку второго условия и, следовательно, никогда не заметит, что индекс выходит за допустимые пределы.
Вы можете легко проверить справедливость сказанного, если поменяете порядок условий в инструкции:
while (temps[index] != 555 && index < 31);
Теперь, когда вы запустите программу и введете 31 значение, вы получите ошибку выполнения, так как компьютер попытается проверить элемент массива с индексом, превышающим максимально допустимый.
Некоторые компиляторы не имеют возможности прерывания операции проверки условия. Работая с этими компиляторами, вы получите ошибку выполнения, обусловленную логикой программы, в любом случае.
Чтобы выйти из этого положения, можно определить максимальное количество элементов 32, но исполь- зовать только31.