Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Далее идут функции, осуществляющие подсчёт сумм элементов выше и ниже пересечения диагоналей, а так же смену местами этих элементов. Главной диагональю считается множество элементов матрицы, индексы которых совпадают, побочной диагональю считается та, которая идёт по диагонали из нижнего левого угла матрицы.
Функции GetSumAbove и GetSumBelow проходят соответствующие половины строк матрицы, для каждой строки высчитывая диапазон столбцов, из которых нужно суммировать элементы:
1 {возвращает сумму элементов выше пересечения диагоналей матрицы arr}
2 function GetSumAbove (const arr: TMatrix): Int64;
3 var
4 RowN, ColN: integer;
5 lastColumn: integer;//номер столбца, содержащего элемент дальней диагонали минус 1
6 begin
7 Result:= 0;
8 for RowN:= 0 to (high(arr) div 2) do
9 begin//с нулевой, по средюю строку
10 lastColumn:= high(arr)-RowN-1;//определим номер столбца последнего элемента, подлежащего суммированию
11 //если число столбцов меньше числа строк, то последний столбец может оказаться ближе
12 if lastColumn > high(arr[RowN]) then lastColumn:= high(arr[RowN]);
13 for ColN:= RowN+1 to lastColumn do //просуммируем элементы в высчитаных пределах
14 Result:= Result + arr[RowN, ColN];
15 end;
16 end;
17 {возвращает сумму элементов ниже пересечения диагоналей матрицы arr}
18 function GetSumBelow(const arr: TMatrix): Int64;
19 var
20 RowN, ColN: integer;
21 lastColumn: integer;//номер столбца, содержащего элемент дальней диагонали минус 1
22 begin
23 Result:= 0;
24 for RowN:= (high(arr) div 2)+1 to high(arr) do
25 begin//со средней по последнюю строку
26 lastColumn:= RowN-1;//определим номер столбца последнего элемента, подлежащего суммированию
27 //если число столбцов меньше числа строк, то последний столбец может оказаться ближе
28 if lastColumn > high(arr[RowN]) then lastColumn:= high(arr[RowN]);
29 for ColN:= high(arr)-RowN+1 to lastColumn do //просуммируем элементы в высчитаных пределах
30 Result:= Result + arr[RowN, ColN];
31 end;
32 end;
Процедура SwapAboveBelow таким же образом, как функция GetSumAbove, определяет, какие элементы лежат выше пересечения диагоналей, но не суммирует их, а каждый меняет местами с элементом того же столбца, симметричным текущему относительно верхней и нижней границ матрицы. Для смены используется вспомогательная процедура swap для целых чисел, определённая в этом же модуле:
1 {вспомогательная процедура: поменять местами два целых числа}
2 procedure swap(var first, second: integer);
3 var tmp: integer;
4 begin
5 tmp:= first;
6 first:= second;
7 second:= tmp;
8 end;
9 {поменять местами элементы выше и ниже пересечения диагоналей матрицы arr}
10 procedure SwapAboveBelow (var arr: TMatrix);
11 var
12 RowN, ColN: integer;
13 lastColumn: integer;//номер столбца, содержащего элемент дальней диагонали минус 1
14 begin
15 for RowN:= 0 to (high(arr) div 2) do
16 begin//с нулевой, по средюю строку
17 lastColumn:= high(arr)-RowN-1;//определим номер столбца последнего элемента, подлежащего суммированию
18 //если число столбцов меньше числа строк, то последний столбец может оказаться ближе
19 if lastColumn > high(arr[RowN]) then lastColumn:= high(arr[RowN]);
20 for ColN:= RowN+1 to lastColumn do//для каждого элемента в высчитаных пределах
21 //поменяем его местами с элементом того же столбца, отстаящем на то же число строк, но от нижней границы матрицы
22 swap(arr[RowN, ColN], arr[high(arr) - RowN, ColN]);
23 end;
24 end;
Циклический сдвиг строк
Далее функция CircuarShift, осуществляющая циклический сдвиг строк матрицы вверх, или вниз. Направление сдвига определяется булевым параметром shiftUp, передаваемым процедуре:
1 {
2 осуществляет циклический сдвиг строк матрицы arr вверх при shiftUp = true,
3 и вниз, при shiftUp = false
4 }
5 procedure CircuarShift(var arr: TMatrix; shiftUp: boolean);
6 var
7 RowN: integer;
8 tmpRow: TVector;//временная переменная для хранения строки иатрицы
9
10 begin
11
12 if high(arr) < 1 then exit;//если в матрице меньше двух строк - выходим
13 if shiftUp then
14 begin//если сдвиг вверх
15 tmpRow:= arr[high(arr)];//сохраним последнюю строку матрицы
16 arr[high(arr)]:= arr[0];//приравняем последнюю строку первой
17 for rowN:= 0 to high(arr)-2 do
18 begin//для строк с нулевой по пред-предпоследнюю
19 arr[rowN]:= arr[rowN+1];//текущая строка равна нижней
20 end;
21 arr[high(arr)-1]:= tmpRow;//предпоследнюю строку приравняем последней
22 end
23 else
24 begin//иначе, если сдвиг вниз
25 tmpRow:= arr[0];//сохраним нулвую строку
26 arr[0]:= arr[high(arr)];//приравняем нулевую строку последней
27 for rowN:= high(arr) downto 2 do
28 begin//для строк с последней по вторую
29 arr[RowN]:= arr[RowN-1];//текущая строка равна верхней
30 end;
31 arr[1]:= tmpRow;//первую строку приравняем нулевой
32 end;
33 end;
«Разворачивание» матрицы
Процедура UnwindMatrix осуществляет "разворачивание" матрицы в одномерный массив против часовой стрелки. Эта процедура в своих локальных переменных хранит координаты текущего элемента, текущее направление обхода (посредством перечислимого типа TDirection), а так же границы ещё не обойдённой части матрицы, которые сужаются каждый раз, когда проходится целая строка, или столбец. В этот же момент меняется направление обхода и текущим становится элемент в этом направлении. Обход завершается, когда число пройденных элементов станет равняться количеству элементов в матрице:
1 //перечисление - направления
2 type TDirection = (down, right, up, left);
3
4 {обходит матрицу arr против часовой стрелки и наполняет элементами массив res}
5 procedure UnwindMatrix(const arr: TMatrix; var res: TVector);
6 var
7 count, cur: integer;//число элементов в матрице и счётчик элементов
8
9 RowN, ColN: integer;
10 leftB, bottomB, rightB, topB: integer;//границы обхода - меняются при проходе полной строки или столбца
11 direction: TDirection;//текущее направление обхода
12
13 begin
14 if (length(arr) = 0) or (length(arr[0]) = 0) then exit;//если в матрице нет элементов - выходим
15 count:= length(arr) * length(arr[0]);//подсчитаем число элементов в матрице
16 SetLength(res, count);//выделим память для хранения всех элементов матрицы
17
18 //начальные условия обхода: текущий элемент [0,0], границы совпадают с граниуцами матриы, направление - вниз
19 direction:= down;
20 RowN:= 0;
21 ColN:= 0;
22 leftB:= 0;
23 bottomB:= high(arr);
24 rightB:= high(arr[0]);
25 topB:= 0;
26
27 for cur:= 0 to count-1 do
28 begin//пока не пройдём count элементов
29 res[cur]:= arr[RowN, ColN];//добавляем текущий элемент в массив
30 //дальненйшие действия зависят от текущего направления обхода
31 case direction of
32 down://если вниз
33 if RowN < bottomB then inc(RowN)//если не дошли до нижней границы - сдвигаемся вниз
34 else
35 begin//иначе - прошли левый столбец
36 direction:= right;//сменим направление на "вправо"
37 inc(leftB);//сдвинем левую границу к центру
38 inc(ColN);//сдвинемся вправо
39 end;
40
41 right://если вправо
42 if ColN < rightB then inc(ColN)//если не дошли до правой границы - сдвигаемся вправо
43 else
44 begin//иначе - прошли нижнюю строку
45 direction:= up;//сменим направление на "вверх"
46 dec(bottomB);//сдвинем нижнюю границу к центру
47 dec(RowN);//сдвинемся вверх
48 end;
49
50 up://если вверх
51 if RowN > topB then dec(RowN)//если не дошли до верхней границы - сдвигаемся вверх
52 else
53 begin//иначе - прошли правый столбец
54 direction:= left;//сменим направление на "влево"
55 dec(rightB);//сдвинем правую границу к центру
56 dec(ColN);//сдвинемся влево
57 end;
58
59 left://если влево
60 if ColN > leftB then dec(ColN)//если не дошли до левой границы - сдвигаемся влево
61 else
62 begin//иначе - прошли верхнюю строку
63 direction:= down;//сменим направление на "вниз"
64 inc(topB);//сдвинем верхнюю границу к центру
65 inc(RowN);//сдвинемся вниз
66 end;
67 end;
68 end;
69 end;
Сортировка строк матрицы
Наконец упорядочивание строк матрицы по убыванию суммы элементов каждой строки. Вспомогательная функция getRowSum возвращает сумму элементов заданной строки:
1 {возвращает сумму элементов RowN-ой строки матрицы arr}
2 function getRowSum(const arr: TMatrix; RowN: integer): Int64;
3 var ColN: integer;
4 begin
5 Result:= 0;
6 if RowN > high(arr) then exit;//если в матрице нет RowN-ой строки - выходим
7 for ColN:= 0 to high(arr[RowN]) do//суммируем элементы строки
8 Result:= Result + arr[RowN, ColN];
9 end;
Сама сортировка осуществляется посредством процедуры SortRows. Был выбран алгоритм прямой вставки, так как число строк в матрице не предполагается большим, а этот алгоритм эффективен на небольших наборах данных. В любом случае сортировка осуществляется быстро, так как при перемене мест строк не происходит копирование данных, но просто переставляются местами указатели. Листинг этой функции:
1 {сортирует строки матрицы по убыванию сумм элементов каждой строки}
2 procedure SortRows(var arr: TMatrix);
3 var
4 i, k: integer;//переменные для алгоритма сортировки
5 tmpRow: TVector;//временная переменная для алгоритма сортировки
6 begin
7 //алгоритм сортировки методом прямой вставки
8 for i:= 1 to high(arr) do
9 begin//для строк с первой по последнюю
10 k:= i;//начиная с текущей строки
11 while (k > 0) and (getRowSum(arr, k) > getRowSum(arr, k-1)) do
12 begin//пока не дошли до нулевой строки, и сумма строки над текущей строкой больше текущей суммы
13 swap(arr[k-1], arr[k]);//поменяем текущую строку и строку над ней местами
14 dec(k);//сдвинемся вверх
15 end;
16 end;
17 end;
Модуль fileIO
Этот модуль содержит процедуры для файлового ввода/вывода матриц. Используются текстовые файлы, которые предварительно необходимо открыть и подготовить к чтению/записи.
Формат файла, содержащего матрицу таков: матрица записана построчно, начиная с первой строки, элементы в каждой строке записаны слева направо и разделены произвольным количеством пробелов. Именно такой файл создаёт процедура Write 2 DArray:
1 {
2 записывает матрицу arr в текстовый файл outFile. Файл должен быть
3 предварительно открыт
4 }
5 procedure Write2DArray(const arr: TMatrix; const outFile: TextFile);
6 var
7 rowN, colN: integer;
8 begin
9 for rowN:= low(arr) to high(arr) do
10 begin
11 for colN:= low(arr[rowN]) to high(arr[rowN]) do
12 begin
13 //ширина поля 12, так как -2147483648 - 11 символов
14 Write(outFile, arr[rowN, colN]: 12);
15 end;
16 Writeln(outFile);
17 end;
18 end;
Процедура Read 2 DArray читает файл по строкам, разбирая каждую строку на подстрока пробелами с помощью процедуры ExtractStrings:
1 { читает матрицу arr из текстового файла inFile. Файл должен быть
2 предварительно открыт}
3 procedure Read2DArray(var arr: TMatrix; const inFile: TextFile);
4 var
5 rowN, colN: integer;
6 colCount: integer; //максимальное количество чисел в строке (число столбцов матрицы)
7 lineStr: string; //текущая строка
8 strNumbers: TStringList;//текущая строка, разделённая на подстроки пробелами
9 begin
10 rowN:= 0;
11 colCount:= 0;
12 strNumbers:= TStringList.Create;
13 arr:= nil;
14 while not Eof(inFile) do
15 begin
16 Readln(inFile, lineStr);
17 strNumbers.Clear;
18 ExtractStrings([' '], [], PChar(lineStr), strNumbers); //разделим пробелами на подстроки
19 if colCount < strNumbers.Count then colCount:= strNumbers.Count;
20 SetLength(arr, rowN+1, colCount);//выделим память под новую строку
21 for colN:= 0 to strNumbers.Count-1 do //для каждого числа в строке
22 arr[rowN, colN]:= StrToIntDef(strNumbers[colN], 0);
23 Inc(rowN);
24 end;
25 strNumbers.Destroy;
26 end;
Модуль form
Модуль, содержащий форму, переменную для хранения исходной матрицы, процедуры синхронизации содержания матрицы и элементов формы, а так же процедуру задания размеров матрицы.
Так как задача чётко разделена на задания, оперирующие одними и теми же исходными данными (целочисленным двумерным массивом), было принято решение разделить интерфейс приложения на две части. В верхней части формы отображается матрица исходных данных, которую можно редактировать и размеры которой можно менять. Нижняя часть формы представляет собой набор закладок, каждая из которых соответствует одной из поставленных задач. На каждой закладке содержится описание задания, кнопка «выполнить», а так же элементы, необходимы для отображения результата в рамках этого задания. Некоторые задания состоят в изменении исходной матрицы, результат выполнения таких заданий отображается непосредственно в исходных данных в верхней части формы. Всего существует как минимум три способа выбрать задачу: щёлкнуть мышкой по закладке, выбрать нужный пункт в меню «Задачи», нажать одну из кнопок F1 - F5.
Опишем важные процедуры формы. Процедура ReadMatrix осуществляет чтение исходных данных из таблицы на форме в двумерный массив. Перед началом чтения процедура устанавливает размер массива:
1 {заполнить матрицу в соответствии с содержанием таблицы на форме}
2 procedure TMainForm.ReadMatrix;
3 var rowN, colN: integer;
4 begin
5 SetLength(workMatrix, G_Matrix.RowCount-1, G_Matrix.ColCount-1);
6 for rowN:= 0 to G_Matrix.RowCount-2 do
7 for colN:= 0 to G_Matrix.ColCount-2 do
8 workMatrix[rowN, colN]:= StrToIntDef(G_Matrix.Cells[colN+1, rowN+1], 0);
9 end;
Процедура writeMatrix осуществляет обратную операцию, она заполняет поля таблицы в соответствии с массивом. Кроме этого она меняет значения числа строк и столбцов в соответствии с размерами массива:
1 {заполнить таблицу на форме в соответствии с содержанием матрицы}
2 procedure TMainForm.writeMatrix;
3 var rowN, colN: integer;
4 begin
5 G_Matrix.Cells[1, 1]:= '';//если матрица пуста
6 E_RowsN.Text:= IntToStr(high(workMatrix) + 1);
7 if(E_RowsN.Text <> '0') then
8 E_ColsN.Text:= IntToStr(high(workMatrix[low(workMatrix)]) + 1)
9 else E_ColsN.Text:= '0';
10 B_SetDimmsClick(self);
11 //заполним таблицу
12 for rowN:= low(workMatrix) to high(workMatrix) do
13 for colN:= low(workMatrix[rowN]) to high(workMatrix[rowN]) do
14 G_Matrix.Cells[colN+1, rowN+1]:= IntToStr(workMatrix[rowN, colN]);
15 end;
Процедура B_SetDimmsClick является обработчиком нажатия кнопки «задать размеры». Она проверяет, не стали ли размеры меньше единицы, меняет число строк и столбцов в таблицах формы, а так же проставляет номера строк и столбцов:
1 {обраюотчик уствновки размеров матрицы}
2 procedure TMainForm.B_SetDimmsClick(Sender: TObject);
3 var
4 i: integer;
5 RowsN, ColsN: integer;
6 begin
7 //значения размеров не должны быть меньше 1
8 RowsN:= StrToIntDef(E_RowsN.Text, 0);
9 if RowsN < 1 then begin RowsN:= 1; E_RowsN.Text:= '1' end;
10 ColsN:= StrToIntDef(E_ColsN.Text, 0);
11 if ColsN < 1 then begin ColsN:= 1; E_ColsN.Text:= '1' end;
12 //число строк и столбцов в таблице, учитывая колонку и строку с номерами
13 G_Matrix.RowCount:= RowsN + 1;
14 G_Matrix.ColCount:= ColsN + 1;
15 //в этих таблицах отображаются одномерные массивы из первого задания
16 G_Task1B.RowCount:= RowsN;
17 G_Task1C.RowCount:= RowsN;
18 //одномерный массив из четвёртого задания имеет длину, равную числу элементов исходной матрицы
19 G_Task4.ColCount:= RowsN * ColsN;
20 //расставим номера строк и столбцов
21 for i:= 0 to RowsN do
22 begin
23 G_Matrix.Cells[0, i+1]:= IntToStr(i+1);
24 G_Task1B.Cells[0, i]:= IntToStr(i+1);
25 G_Task1C.Cells[0, i]:= IntToStr(i+1);
26 end;
27 for i:= 0 to ColsN do
28 G_Matrix.Cells[i+1, 0]:= IntToStr(i+1);
29 for i:= 0 to RowsN * ColsN do
30 G_Task4.Cells[i, 0]:= IntToStr(i+1);
31 G_Matrix.Refresh;
32 end;
Процедура FormDestroy выполняется при уничтожении формы и выполняет очень важную функцию – освобождает память, которая выделялась во время работы приложения под матрицу исходных данных.
Процедура saveClick является обработчиком щелчка по пункту меню Файл->Сохранить. Она отображает диалог выбора файла для сохранения, создаёт выбранный файл, а после окончания записи закрывает его:
1 {обработчик Файл->Сохранить}
2 procedure TMainForm.saveClick(Sender: TObject);
3 var
4 outFile: TextFile;
5 begin
6 //отобразим диалог выбора файла для сохранения, если отмена - выходим
7 if SaveDialog.Execute = false then exit;
8 AssignFile(outFile, SaveDialog.Files[0]);
9 ReWrite(outFile);//создадим файл
10 readMatrix;//прочтём матрицу из таблицы
11 Write2DArray(workMatrix, outFile);//запишем матрицу в файл
12 CloseFile(outFile);//закроем файл.
Процедура loadClick ведёт себя так же, только не создаёт файл, а открывает его для чтения:
1 {обработчик Файл->Загрузить}
2 procedure TMainForm.loadClick(Sender: TObject);
3 var
4 inFile: TextFile;
5 begin
6 //отобразим диалог выбора фала для загрузки, если отмена - выходим
7 if OpenDialog.Execute = false then exit;
8 AssignFile(inFile, OpenDialog.Files[0]);
9 Reset(inFile);//подготовим файл к чтению
10 Read2DArray(workMatrix, inFile);//прочтём матрицу из файла
11 writeMatrix;//отобразим матрицу
12 CloseFile(inFile);//закроем файл
13 end;
Остальные процедуры просто вызывают процедуры и функции других модулей, наполняют результатами соответствующие заданию элементы формы, а в конце обязательно освобождают динамическую память, если таковая была выделена в рамках процедуры.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 156.