Однако какого типа будет массив? Типа int? Типа double? Нам нужно знать, как такую программу можно будет применять. Предположим, что она должна работать с целыми числами. (А что если она должна применять и целые и нецелые числа? Это возможно, но потребуется работы больше, чем нам бы хотелось сейчас.) Будем использовать массив целых чисел для запоминания чисел, которые мы считываем.
Завершение ввода
Как программа "узнает", сколько ей нужно считать чисел? В гл. 8 мы обсудили несколько решений этой проблемы, большинство из которых были неудовлетворительны. Однако теперь, когда есть функция getint( ), у нас нет проблем. Вот один подход:
читаем число до тех пор пока не встретится символ EOF
заносим число в массив и
читаем следующее число, если массив не заполнен
Заметим, что здесь есть два разных условия, приводящих к завершению этой части программы: символ EOF и заполнение массива.
Дальнейшие рассуждения
Прежде чем реализовать все это на языке Си, нам нужно еще решить, что будем делать с проверкой ошибок ? Должны ли мы превратить эту часть программы в функцию?
Сначала мы решим, что делать, если пользователь вводит ошибочные данные, скажем букву вместо целого числа? Без функци getint( ) мы полагались бы на "гипотезу идеального пользователя", согласно которой пользователь не делает ошибок при вводе. Однако мы считаем, что эту гипотезу нельзя применять ник одному пользователю, кроме себя. К счастью, можно использовать способность функции getint() сообщать о состоянии, кто поможет нам выйти из затруднительного положения.
Теперь займемся программированием, которое можно легко реализовать в main( ). Для соблюдения модульности следует использовать разные функции для каждой из трех основных частей программы, что мы как раз и сделаем. Входом для этой функции будут числа с клавиатуры или файл, а выходом - массив, содержащий не отсортированные числа. Было бы хорошо, если бы такая функция помогла основной программе узнать, сколько было считано чисел, поэтому предусмотрим это для выхода. В конце концов нужно подумать и о пользователе. Мы заставим фикцию печатать сообщение, указывающее ее пределы, и, осуществлять эхо-печать входной информации.
main( ) и getarray( )
Вызовем нашу функцию getarray( ), предназначенную для считывания. Мы определили эту функцию в терминах ввода и вывода и наметили в общих чертах схему на псевдокоде. Теперь давайте напишем функцию и покажем, как она включается в основную программу:
Сначала напишем main( ):
/* сортировка 1 */
#define MAXSIZE 100 /* предельное количество сортируемых целых чисел */
main( )
{
int numbers [MAXSIZE]; /* массив для ввода */
int size; /* количество вводимых чисел */
size = getarray(numbers, MAXSIZE); /* запись чисел в массив */
sort(numbers, size); /* сортировка массива */
print(numbers,/size); /* печать отсортированного массива */
}
Это общий вид программы. Функция getarray() размещает введенное числа в массиве numbers и выдает сообщение о том, сколько значений было считано; эта величина записывается в size. Затем идя функции sоrt( ) и print( ), которые мы еще должны написать; они сортируют массив и печатают результаты. Включая в них size, мы облегчаем им работу и избавляем от необходимости выполнять самим подсчет. Мы также снабдили getarray( ) переменной MAXSIZE, которая сообщает размер массива, необходимого для запоминания.
Теперь, когда мы добавили size к передаваемой информации, нужно модифицировать рисунок нашего черного ящика. См. рис. 10.6.
РИС. 10.6. Программ: сортировки, дополнительные детали.
Теперь рассмотрим функцию getarray( ):
/* getarray( ), использующая getint( ) */
#define STOP -1 /* признак EOF */
#define NONUM 1 /* признак нецифровой строки */
#define YESNUM 0 /* признак строки цифр */
getarray(array, limit);
int array[ ], limit;
{
int num, status;
int index = 0; /* индекс массива */
printf(" Эта программа прекращает считывание чисел после %d значений. n", limit);
printf(" или если введен символ EOF.n");
while(index < limit && (status = getint(&num)) != STOP)
{ /* прекращает считывание после достижения limit или EOF */
if(status == YESNUM)
{ array[index++] = num;
printf(" число %d принято.n", num);
} else if(status == NONUM)
printf(" Это было не целое число! Попытайтесь снова. n");
else
printf(" Этого не может быть! Что-то неправильно. n");
if(index == limit) /* сообщить, если массив заполнен */
printf(" Все %d элементов массива заполнены. n ", limit);
return(index);
}
Это значительная часть программы, и у нас есть немало замечаний.
Разъяснения
Так как немного трудно вспомнить значение, скажем кода -1, мы используем мнемонические символические константы для представления кодов состояния.
Применяя эти коды, мы создаем getarray( ) для управления каждым из возможных значений состояния. Состояние STOP вызывает прекращение цикла чтения, если getint( ) находит на своем "пути" EOF. Состояние YESNUM говорит о запоминании числа в предлагаемом массиве. Кроме того, отсылается "эхо-число" пользователю, чтобы он знал, что оно принято. Состояние NONUM предписывает пользователю попытаться выполнить задачу еще раз. (Это признак "дружелюбия").
У нас есть еще оператор else. Единственный путь достижения этого оператора возможен, если getint( ) возвращает значение, отличное от -1, 0 или 1. Однако это единственные значения, которые могут быть возвращены, поэтому else является, по-видимому бесполезным оператором. Почему он включен в программу? Мы вставили его как пример "защитного программирования", как способ защиты программы от будущей ошибки.
Когда-нибудь мы (или кто-нибудь еще), может быть, решим обратиться к функции getint( ) и добавить в ее репертуар немного больше возможных значений состояния. Наиболее вероятно, что мы забудем (а они могут никогда не узнать), что getarray( ) предполагает только три возможных ответа. Поэтому мы включаем это последнее else, чтобы "поймать" любые новые ответы, которые появятся, и значительно упростить будущую отладку.
Размер массива устанавливается в main(). Поэтому мы не задаем его, когда описываем аргумент-массив в getarray(). Мы ставим только квадратные скобки в оператор, чтобы указать, что аргумент является массивом.
int numbers [MAXSIZE]; /* размер задается в main */
int array[ ] /* нет определения размера в вызвавшей функции */
Использование массивов в функциях обсудим в гл. 12. Мы решили применить ключевое слово return для возврата числа прочитанных элементов. Таким образом, вызов нашей функции:
size = getarray(numbers);
присваивает значение переменной size и дает значения массиву numbers. Вы можете спросить, почему мы не использовали указатели в вызове
size = getаrray (numbers);
ведь у нас функция изменяет значение чего-то (массива) в вызывающей программе? Ошибаетесь - мы использовали указатель! В языке Си имя массива является также указателем на первый элемент массива, т. е.
numbers == &numbers[0]
Когда функция getarray() создает массив array, то адрес элемента аrrау[0] совпадает с адресом элемента numbers[0] и т. д. для всех других индексов. Поэтому все манипуляции, которые выполняет qetarray( ) с аrrау[ ], фактически выполняются с numbers[ ]. Мы будем более подробно говорить о связи между указателями и массивами в гл. 12. Теперь же нам нужно усвоить, что функция воздействует на массив в вызывающей программе, если мы используем массив в качестве аргумента функции.
В функциях, содержащих счетчики и пределы, таких как getarray( ), наиболее вероятным местом появления ошибок являются "граничные условия", где значения счетчиков достигают своих пределов. Мы собираемся прочитать максимальное количество чисел, указанное в MAXSIZE, или же мы намерены ограничиться одним? Хотим обратить внимание на детали, такие, как ++index или index++ и<или<=. Мы также должны помнить, что у массивов индексы начинаются с 0, а не с 1.