Как правильно понимать условие?

Лабораторная работа №12-14. Обработка данных, вводимых в виде символьных строк (написать программу средней сложности из 30-50 строк) или последовательности чисел.

Что нужно знать:

· символьная строка – это цепочка символов, которая может обрабатываться как единое целое

· для обращения к символу с номеромi строки s используется запись s[i], это говорит о том, что строка – особый вариант массива, в котором хранятся символы

· знак сложения при работе с символьными строками означает сцепку, объединение двух строк в одну (добавление второй строки в конец первой), например:

s := '123' + '456'; { получили '123456' }

· с помощью функции Ord можно получить код символа; цифры имеют коды от 48 (цифра 0) до 57 (цифра 9), например

k := Ord('1');  { получили 49 }

то же самое можно сделать с помощью преобразования типа (привести char к integer)

k := integer('1'); { получили 49 }

· с помощью функции Chr можно сделать обратный переход: получить символ по его коду, например

c := Chr(49);  { получили символ '1' }

то же самое можно сделать с помощью преобразования типа (привести integer к char)

c := char(49); { получили символ '1' }

· для работы со строками в наиболее распространенных Паскаль-средах (Turbo Pascal, Borland Pascal, PascalABC, среда АЛГО) используют стандартные функции (здесь s – это переменная типа string, символьная строка; n и r – целые переменные)

и процедуры

· структура (в Паскале она называется «запись», record) – это сложный тип данных, который может включать в себя несколько элементов – полей; поля могут иметь различный тип

· записи в Паскале объявляются с помощью ключевого слова record; в простейшем случае можно выделить память под одну запись так:

Var x: record

 name: string;

 code: integer;

 end;

эта запись состоит из двух полей: символьной строки name и целого числа code

· записи очень удобны для работы, когда все данные в целом представляют собой единый блок информации, например, данные об ученике; если не использовать записи, было бы нужно выделять в памяти отдельно символьную строку и отдельно целую переменную, причем эти данные внешне были бы никак не связаны, поэтому программа с записями часто получается логичнее и понятнее как для автора, так и для того, кто будет в ней разбираться

· для обращения к полям записи используют точку, например x.name означает «поле name записи x»

· можно сразу объявить массив записей:

var Info: array[1..100] of record

 name: string;

 code: integer;

 end;

это 100 одинаковых записей, имеющих общее имя Info и расположенных в памяти рядом; в каждой структуре есть поля nаme и code; чтобы работать с полями записи с номером k используют обращения вида Info[k].name и Info[k].code

Сложность алгоритмов:

·  обозначение  говорит о том, что при увеличении в 2 раза размера массива данных количество операций тоже увеличивается примерно в 2 раза (для больших N)

· сложность  имеет алгоритм с одним или несколькими простыми (не вложенными!) циклами в каждом из которых выполняется N шагов (как при поиске минимального элемента)

· количество операций для алгоритма, имеющего сложность , вычисляется по формуле , где a и b – некоторые постоянные

· если в одном алгоритме решения задачи используется несколько циклов от 1 до N, а во втором – только один цикл, то алгоритм с одним циклом, как правило, эффективнее (хотя оба алгоритма имеют сложность , постоянная  в каждом случае своя, для алгоритма с несколькими циклами она будет больше)

· для алгоритма, имеющего сложность , количество операций пропорционально квадрату размера массива, то есть, если N увеличить в 2 раза, то количество операций увеличивается примерно в 4 раза (например, в программе используется два вложенных цикла, в каждом из которых N шагов); сложность  имеют простые способы сортировки массивов: метод «пузырька», метод выбора

· при больших N функция  растет значительно быстрее, чем , поэтому алгоритм, имеющий сложность  всегда менее эффективен, чем алгоритм сложности

· иногда встречаются алгоритмы сложности  (три вложенных цикла от 1 до N), при больших N они работают медленнее, чем любой алгоритм сложности , то есть, менее эффективны

· для многих задач известны только алгоритмы экспоненциальной сложности, когда размер массива входит в показатель степени, например , для больших N такие задачи не решаются за приемлемое время (например, «взламывание» шифров)

Примеры заданий:

На вход программе подаются сведения о номерах школ учащихся, участвовавших в олимпиаде. В первой строке сообщается количество учащихся N, каждая из следующих N строк имеет формат:

<Фамилия> <Инициалы> <номер школы>

где <Фамилия> – строка, состоящая не более чем из 20 символов, <Инициалы> – строка, состоящая из 4-х символов (буква, точка, буква, точка), <номер школы> – не более чем двузначный номер. <Фамилия> и <Инициалы>, а также <Инициалы> и <номер школы> разделены одним пробелом. Пример входной строки:

Иванов П.С. 57

Требуется написать как можно более эффективную программу (укажите используемую версию языка программирования, например, Borland Pascal 7.0), которая будет выводить на экран информацию, из какой школы было меньше всего участников (таких школ может быть несколько). При этом необходимо вывести информацию только по школам, пославшим хотя бы одного участника. Следует учитывать, что N>=1000.

Как правильно понимать условие?

1) на первый вопрос – как именно вводятся данные – находим ответ в самом начале условия: вроде бы «дежурная» фраза «на вход программе подаются…» означает, что данные нужно читать не из файла, а со стандартного входного потока; это, в свою очередь, значит, что можно использовать привычные операторы read (readln), предполагая, что кто-то вводит эти данные с клавиатуры вручную

2) итак, сначала вводится количество записей в файле N, а затем N строк с информацией; заметим, что из всей этой информации нас интересует (в каждой строке) только номер школы, остальное можно просто отбрасывать

3) номер школы стоит после второго пробела в строке

4) «<номер школы> – не более чем двузначный номер» – крайне важная информация; собственно, только она и позволяет найти хорошее решение задачи; это значит, что школ не более 99!

5) что означает выражение «как можно более эффективная программа»?

o прежде всего, данные читаются только один раз, за один проход, нельзя «вернуться» и прочитать что-то вновь

o в программе не выполняются никакие лишние действия

o используемые алгоритмы имеют минимальную сложность (см. выше)

o расходуется минимальный возможный объем памяти; например, чтобы найти количество отрицательных элементов массива, не нужно вводить второй массив; если нам достаточно держать в памяти одну введенную строку, не нужно одновременно хранить все прочитанные строки

6) зачем нужно уточнение «N>=1000»? этим авторы задачи намекают на то, что не нужно считывать все данные в оперативную память, а потом уже их обрабатывать; основная обработка должна быть сделана сразу, в том же цикле, где читаются входные данные

7) мы будем считать, что в исходных данных нет ошибок (так принято на олимпиадах и экзаменах), иначе обработка разнообразных ошибок будет составлять основную часть программы

Решение:

1) по условию, единственная информация, которая нам нужна в итоге для вывода результата – это количество участников по каждой школе

2) так как номер школы состоит (по условию!) не более, чем из двух цифр, всего может быть не более 99 школ (с номерами от 1 до 99)

3) поэтому можно ввести массив C из 99 элементов; для всех k от 1 до 99 элемент C[k] будет ячейкой-счетчиком, в которой накапливается число участников от школы с номером k; сначала во все элементы этого массива записываются нуль (обнуление счетчиков):

 for k:=1 to 99 do C[k]:=0;

во многих системах программирования на Паскале все глобальные переменные автоматически обнуляются, и таким образом, этот цикл ничего не дает; однако на всякий случай нужно продемонстрировать эксперту, который будет проверять часть С вашей работы, что вы понимаете суть дела («счетчик необходимо сначала обнулить»)

4) основной цикл обработки вводимых строк можно записать на псевдокоде так:

for i:=1 to N do begin

 { читаем очередную строку }

 { определяем номер школы k }

 C[k] := C[k] + 1; { увеличиваем счетчик k-ой школы }

end;

5) поскольку данные вводятся в виде символьной строки, нужно выделить в памяти переменную sтипа string

6) для чтения очередной строки будем использовать оператор readln

7) остается понять, как выделить из строки номер школы; по условию он закодирован в последней части строки, после второго пробела; значит, нужно найти этот второй пробел, вырезать из строки весь «хвост» после этого пробела, и преобразовать его из символьного формата в числовой

8) чтобы найти первый пробел и «отрезать» первую часть строки с этим пробелом, можно использовать команды

p := Pos(' ', s);

s := Copy(s, p+1, Length(s)-p);

первая команда определяет номер первого пробела и записывает его в целую переменную p, в вторая – записывает в строку s весь «хвост», стоящий за этим пробелом, начиная с символа с номером p+1; длина хвоста равна Length(s)-p, где Length(s) – длина строки;

9) поскольку нас интересует часть после второго пробела, эти две строчки нужно повторить два раза, в результате в переменной s окажется символьная запись номера школы;

10) заметим, что можно избежать дублирования двух строк, «свернув» их во внутренний цикл, но это вряд ли сильно упростит запись:

 for k:=1 to 2 do begin

p := Pos(' ', s);

s := Copy(s, p+1, Length(s)-p);

 end;

11) в пп. 8-10 описан достаточно общий метод, при котором инициалы могут быть любой длины, (но без пробела); в данном случае в условии четко сказано, что инициалы представляют собой именно 4 символа (буква, точка, буква, точка), поэтому можно найти первый пробел, а затем взять «хвост», который идет через 6 символов от него:

12) для преобразования номера школы из символьного вида в числовой можно использовать функцию Val:

Val(s, k, r);

эта процедура (Turbo Pascal, Borland Pascal, PascalABC, среда АЛГО) преобразует символьную строку s в числовое значение k; с помощью переменной r обнаруживается ошибка: если раскодировать число не удалось (в строке не число), в r будет записан нуль (здесь мы не будем обрабатывать эту ошибку, полагая, что все данные правильные);

если вы работаете на ПаскалеABC (никто не может вам запретить написать, что этот так), вместо Val можно использовать более удобную и понятную функцию StrToInt:

k := StrToInt(s);

13) таким образом, основной цикл выглядит так:

for i:=1 to N do begin

 readln(s); { читаем очередную строку }

{ выделяем часть после второго пробела }

 p := Pos(' ', s);

 Delete(s, 1, p+5);

{ определяем номер школы k }

 Val(s, k, r);

 C[k] := C[k] + 1; { увеличиваем счетчик k-ой школы }

end;

14) дальше стандартным алгоритмом определяем в массиве C минимальный элемент Min, не учитывая нули (школы, из которых не было участников):

Min := N;

for k:=1 to 99 do

 if (C[k] <> 0) and (C[k]<Min) then Min := C[k];

здесь интересна первая строчка, Min:=N: по условию всего было N участников, поэтому минимальное значение не может быть больше N; обратите внимание, что привычный вариант (который начинается с Min:=C[1]) работает неверно, если из первой школы не было ни одного участника

15) и выводим на экран номера всех школ (обратите внимание – номера!), для которых C[k]=Min:

for k:=1 to 99 do

 if C[k] = Min then writeln(k);

16) остается «собрать» программу, чтобы получилось полное решение; максимальное количество школ мы задали в виде константы LIM:

const LIM = 99;

var C:array[1..LIM] of integer;

i, p, N, k, r, Min: integer;

s:string;

Begin

for k:=1 to 99 do C[k]:=0;

readln(N);

for i:=1 to N do begin

 readln(s); { читаем очередную строку }

{ выделяем часть после второго пробела }

 p := Pos(' ', s);

 Delete(s, 1, p+5);

{ определяем номер школы k }

 Val(s, k, r);

 C[k] := C[k] + 1; { увеличиваем счетчик k-ой школы }

end;

Min := N;

for k:=1 to LIM do

 if (C[k] <> 0) and (C[k]<Min) then Min := C[k];

for k:=1 to LIM do

 if C[k] = Min then writeln(k);

End.

На вход программе подаются сведения о сдаче экзаменов учениками 9-х классов некоторой средней школы. В первой строке сообщается количество учеников N, которое не меньше 10, но не превосходит 100, каждая из следующих N строк имеет следующий формат:

<Фамилия> <Имя> <оценки>,

где <Фамилия> – строка, состоящая не более чем из 20 символов, <Имя> – строка, состоящая не более чем из 15 символов, <оценки> – через пробел три целых числа, соответствующие оценкам по пятибалльной системе. <Фамилия> и <Имя>, а также <Имя> и <оценки> разделены одним пробелом. Пример входной строки:

Иванов Петр 4 5 3

Требуется написать как можно более эффективную программу (укажите используемую версию языка программирования, например, Borland Pascal 7.0), которая будет выводить на экран фамилии и имена трех худших по среднему баллу учеников. Если среди остальных есть ученики, набравшие тот же средний балл, что и один из трех худших, то следует вывести и их фамилии и имена.