5. Массивы

   1. Общая характеристика массивов

Массив (array)  это структура данных. В Delphi имеется много типов массивов, и каждый такой тип имеет свои специфические особенности. Общим признаком массивов всех типов является возможность прямого доступа к их элементам со стороны программы. Эта возможность обеспечивается нумерацией элементов с помощью числового индекса, который обычно имеет целый тип. Delphi допускает использование в качестве индекса величины как диапазонного, так и перечислимого типов.

Для логического определения массива ему необходимо присвоить имя, указать пару граничных значений индекса (или несколько пар граничных значений индексов), а также указать тип элементов. Все элементы массива имеют одинаковый тип, этот тип называется базовым типом массива. Пара граничных значений индекса задает диапазон изменения значений этого индекса.

Если в объявлении массива определен один диапазон для индекса, то для доступа к любому элементу массива следует указать один единственный индекс, например, Vect[2], где Vect  имя массива, объявленное в секции переменных. Такие массивы называются векторами или одномерными массивами. В случае, когда для доступа к некоторому элементу необходимо указать два или более индексов, то такой массив называют многомерным массивом (двумерный, трехмерный и т. д.). Двумерный массив часто называют матрицей, доступ к ее элементу обеспечивается записью двух индексов, например, Matr[k,j]. Количество индексов, которые необходимо указать при использовании отдельного элемента многомерного массива называется размерностью этого массива.

В общем случае границы диапазона индекса могут быть любыми целыми значениями, в том числе и отрицательными; важно чтобы значение левой границы не превышало значения правой границы. На этот счет имеется рекомендация: если нет веских причин делать по-другому, то индексацию следует начинать с нуля (т. е. установить минимальное значение индекса 0). Эта рекомендация обоснована следующими аргументами:

1. для основных типов массивов, в которых элементы располагаются в памяти непрерывно, в случае индексации от нуля проще вычисляется адрес любого элемента массива;

2. в описаниях некоторых массивов (динамические и открытые массивы) не допускается указывать граничные значения индекса или индексов; в таких массивах индексация элементов начинается с нуля;

3. поскольку в языках Си, Си++ и Java индексация всех массивов начинается с нуля, а операционные системы Windows и Linux реализованы на Си или Си++, при вызове API-функций считается, что индекс первого элемента массива равен 0;

4. в Delphi-библиотеках VCL (библиотека визуальных компонентов) и CLX (кросс-платформенная библиотека компонентов) предполагается, что начальный элемент массива имеет индекс 0.

2. Статические (стандартные) массивы

   1. Вектор

Объявление вектора или одномерного массива имеет следующий общий вид (здесь и в дальнейшем используем рекомендацию, в соответствии с которой структурированный пользовательский тип объявляется отдельно от объявления переменной этого типа):

Type

<имя типа> = Array [<ограниченный тип>] Of <тип элементов>;

Var <имя массива> : <имя типа>;

Например:

Type

TarrVect = Array [-2..10] Of Integer;

TarrStudent = Array [0..100] Of TStudent;

TStroka = Array [0..10] Of Char;

Var A, B: TarrVect;

arrStudent: TarrStudent;

S: TStroka;

Здесь объявлены два одинаковых массива A и B, все элементы которого имеют тип Integer, и один массив arrStudent, с базовым типом TarrStudent, объявленным в подразделе 5.2. Количество элементов в каждом массиве A и B равно 13, массив arrStudent содержит 101 элемент. Массив символов S  это фактически строка, с ним можно обращаться как со строкой.

В рассмотренных примерах индексы были заданы ограниченным целым типом. Так чаще всего и бывает, но это не обязательно. Для индексации массива могут использоваться любые ограниченные или перечислимые типы. Можно определить массив arrColor следующим образом:

Type

Color = (Red, Green, Blue);

Var arrColor: Array [Color] Of Real;

Теперь можно обратиться, например, ко второму элементу вектора arrColor как arrColor[Green].

Не запрещается задавать индекс символами.

Физическая структура вектора представляется в ма­шинной памяти последовательностью одинаковых по длине участков памяти (слотов), каждый из кото­рых предназначен для хранения одного элемента вектора. Обычно элементы вектора располагаются в памяти в по­рядке возрастания адресов соответствующих им слотов. Дескриптор вектора может содержать такие поля, как имя вектора, адрес в памяти его начально­го элемента (т. е. первого слота), нижняя и верхняя грани­цы индекса, тип элемента и размер слота. Физическая структура вектора A, объявленного выше, показана на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1  Пример физической структуры вектора с базовым типом Integer

При доступе к любому элементу имя вектора и текущий индекс элемента преобразуются в физический адрес слота, в котором располагается этот элемент. Как видно из рисунка 5.1, ло­гическая и физическая структуры вектора совпадают, и то и другое  линейные последовательности элементов. Если в логической структуре при переходе от одного элемента к другому последовательному элементу индекс изменяется на единицу, то при переходе между последовательными элементами в физической структуре, адрес изменяется на величину, равную размеру слота базового типа.