Урок 24. Зміна порядку елементів масиву (списку)

Доброго дня, шановні учні! Сьогодні наш урок буде присвячений захоплюючій темі - зміні порядку елементів масиву чи списку. Ви вже володієте базовими знаннями з програмування, і сьогодні ми поглибимось у частину, яка дозволяє нам працювати зі змінними та елементами масивів у більш креативний спосіб.

Основні теоретичні відомості:

1. Масиви та списки:

Масиви та списки є потужним інструментом у світі програмування. Вони дозволяють нам зберігати та обробляти велику кількість даних. Масив - це упорядкована колекція елементів, які можна ідентифікувати за допомогою індексів. Список - це динамічна структура даних, що дозволяє зберігати послідовність елементів.

*2. *Зміна порядку елементів:

Зміна порядку елементів масиву - це одна з важливих операцій, яку програмісти використовують для сортування даних чи просто для зміни їх послідовності. Це може бути корисно при відображенні даних користувачам у відсортованому вигляді або при проведенні різних аналізів.

*3. *Алгоритми сортування:

Існує безліч способів сортування масивів, і кожен з них має свої особливості. Найпоширеніші алгоритми сортування - це бульбашкове сортування, сортування вставкою, швидке сортування тощо. Кожен з цих алгоритмів може бути використаний залежно від конкретного завдання.

*4. *Приклад зміни порядку у Python:

Давайте розглянемо простий приклад мовою програмування Python. Нехай маємо масив чисел і хочемо впорядкувати його у зростаючому порядку:

scss

Copy code

```python

numbers = [5, 2, 8, 1, 3]

numbers.sort() # Цей метод змінює порядок елементів у масиві

print(numbers)

```

Результат виконання цього коду буде [1, 2, 3, 5, 8].

Приклад у середовищі Python:

# Приклад зміни порядку елементів у списку за допомогою сортування

numbers = [5, 2, 8, 1, 3]

sorted_numbers = sorted(numbers)  # Створює новий відсортований список

print(sorted_numbers)

У цьому прикладі ми використовуємо функцію sorted, яка створює новий список, відсортований у зростаючому порядку. Початковий список залишається незмінним.

Приклад у середовищі Lazarus:

У середовищі Lazarus можна використати мову Pascal. Ось простий код для зміни порядку елементів масиву:

program ChangeOrder;

var

  numbers: array[1..5] of Integer;

  i: Integer;

begin

  // Заповнення масиву числами

  numbers[1] := 5;

  numbers[2] := 2;

  numbers[3] := 8;

  numbers[4] := 1;

  numbers[5] := 3;

  // Сортування масиву

  for i := 1 to 4 do

    for j := i + 1 to 5 do

      if numbers[i] > numbers[j] then

      begin

        // Зміна порядку

        temp := numbers[i];

        numbers[i] := numbers[j];

        numbers[j] := temp;

      end;

  // Виведення відсортованого масиву

  for i := 1 to 5 do

    Write(numbers[i], ' ');

end.

У цьому прикладі ми використовуємо метод бульбашкового сортування для зміни порядку елементів у масиві.

Види алгоритмів:

Бульбашкове сортування:

Опис: Цей алгоритм порівнює сусідні елементи та міняє їх, якщо вони не впорядковані. Процес повторюється до тих пір, поки весь масив не буде відсортований.

Приклад у Python:

def bubble_sort(arr):

    n = len(arr)

    for i in range(n - 1):

        for j in range(0, n - i - 1):

            if arr[j] > arr[j + 1]:

                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

Сортування вставкою:

Опис: Алгоритм сортування, в якому елементи послідовно вставляються у вже відсортовану частину масиву.

Приклад у Python:

def insertion_sort(arr):

    for i in range(1, len(arr)):

        key = arr[i]

        j = i - 1

        while j >= 0 and key < arr[j]:

            arr[j + 1] = arr[j]

            j -= 1

        arr[j + 1] = key

Швидке сортування:

Опис: Рекурсивний алгоритм, який вибирає елемент (зазвичай називається опорним) і розташовує елементи навколо нього так, що менші елементи розташовані ліворуч, а більші - справоруч.

Приклад у Python:

def quick_sort(arr):

    if len(arr) <= 1:

        return arr

    else:

        pivot = arr[0]

        less = [x for x in arr[1:] if x <= pivot]

        greater = [x for x in arr[1:] if x > pivot]

        return quick_sort(less) + [pivot] + quick_sort(greater)

Ці алгоритми представляють лише декілька прикладів того, як можна впорядковувати елементи масиву чи списку. Кожен має свої плюси та мінуси, і вибір залежить від конкретного завдання.

Підсумок уроку:

Зміна порядку елементів у масиві - це лише один із захоплюючих аспектів програмування, який може знадобитися вам у різних ситуаціях. Сподіваюся, що сьогоднішні знання полегшать вам роботу з обробкою даних та зроблять її більш ефективною та цікавою. Не забувайте вдягати ці знання у практику та вдосконалювати свої навички програмування. Удачі вам на цьому захоплюючому шляху!

Тест на тему "Зміна порядку елементів масиву (списку)"

Питання 1: Що таке масив у програмуванні?

а) Контейнер для зберігання кави
b) Контейнер для зберігання елементів одного типу, ідентифікованих за допомогою індексів
c) Простий текстовий файл
d) Музичний інструмент

Правильна відповідь: b) Контейнер для зберігання елементів одного типу, ідентифікованих за допомогою індексів

Питання 2: Для чого використовується зміна порядку елементів масиву?

a) Зміна кольору елементів
b) Зміна їхнього розміру
c) Зміна їхнього порядку
d) Зміна шрифту

Правильна відповідь: c) Зміна їхнього порядку

Питання 3: Які основні типи даних можна зберігати у масивах?

a) Тільки текст
b) Тільки числа
c) Текст, числа, булеві значення та інші масиви
d) Тільки малюнки

Правильна відповідь: c) Текст, числа, булеві значення та інші масиви

Питання 4: Які алгоритми часто використовують для зміни порядку елементів?

a) Алгоритми приготування їжі
b) Алгоритми розмальовування
c) Алгоритми сортування
d) Алгоритми вирішення математичних задач

Правильна відповідь: c) Алгоритми сортування

Питання 5: Яким чином можна змінити порядок елементів масиву у мові програмування Python?

a) shuffle() method
b) sort() method
c) mix() function
d) changeOrder() method

Правильна відповідь: b) sort() method

Питання 6: Що робить алгоритм бульбашкового сортування?

a) Змінює порядок елементів у масиві
b) Приготовує бульбашковий чай
c) Знаходить корінь числа
d) Перевіряє працездатність масиву

Правильна відповідь: a) Змінює порядок елементів у масиві

Питання 7: Які ще методи сортування ви знаєте, окрім бульбашкового?

a) Методи приготування їжі
b) Методи розмальовування
c) Методи сортування вставкою, метод швидкого сортування тощо
d) Методи вимірювання відстаней

Правильна відповідь: c) Методи сортування вставкою, метод швидкого сортування тощо

Питання 8: Що визначає ефективність алгоритму сортування?

a) Кількість вживаних приправ
b) Кількість кроків у виконанні алгоритму
c) Кількість замінених елементів
d) Швидкість та обсяг використаних ресурсів

Правильна відповідь: d) Швидкість та обсяг використаних ресурсів

Питання 9: Як визначити, чи вдало відбулося сортування?

a) Заміряти температуру комп'ютера
b) Зробити каву
c) Перевірити, чи є масив відсортованим
d) Порахувати кількість замінених елементів

Правильна відповідь: c) Перевірити, чи є масив відсортованим

Питання 10: Що станеться, якщо викликати метод reverse() на масиві?

a) Змінить порядок елементів на протилежний
b) Видалить всі елементи масиву
c) Додасть новий елемент на початок масиву
d) Перетворить масив у список

Правильна відповідь: a) Змінить порядок елементів на протилежний

Питання 1: Що таке алгоритм зміни порядку елементів масиву?

• Алгоритм, який видаляє елементи масиву.

• Алгоритм, який шукає середнє значення масиву.

• Алгоритм, який змінює порядок розташування елементів масиву.

Правильна відповідь: 3. Алгоритм, який змінює порядок розташування елементів масиву.

Питання 2: Який алгоритм сортування використовує підхід "розділяй і володарюй"?

• Сортування вставкою.

• Швидке сортування.

• Бульбашкове сортування.

Правильна відповідь: 2. Швидке сортування.

Питання 3: Як виглядає код для бульбашкового сортування у Python?

• python

def bubble_sort(arr):

 for i in range(len(arr)):

 for j in range(len(arr) - 1):

 if arr[j] > arr[j + 1]:

 arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

• python

def bubble_sort(arr):

 for i in range(len(arr)):

 for j in range(len(arr) - i):

 if arr[j] > arr[j + 1]:

 arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

• python

def bubble_sort(arr):

 for i in range(len(arr)):

 for j in range(len(arr) - i - 1):

 if arr[j] < arr[j + 1]:

 arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

Правильна відповідь: 2.

python

def bubble_sort(arr):

 for i in range(len(arr)):

 for j in range(len(arr) - i):

 if arr[j] > arr[j + 1]:

 arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]

Питання 4: Яким чином працює алгоритм сортування вставкою?

• Вибирається опорний елемент, навколо якого розташовуються інші елементи.

• Елементи порівнюються попарно і міняються місцями, якщо вони не впорядковані.

• Елементи послідовно вставляються у вже відсортовану частину масиву.

Правильна відповідь: 3. Елементи послідовно вставляються у вже відсортовану частину масиву.

Питання 5: Що таке опорний елемент у швидкому сортуванні?

• Елемент, який видаляється з масиву.

• Елемент, що порівнюється з усіма іншими елементами.

• Елемент, навколо якого розташовуються менші та більші елементи.

Правильна відповідь: 3. Елемент, навколо якого розташовуються менші та більші елементи.

Питання 6: Як виглядає код для сортування вставкою у мові Pascal (Lazarus)?

• pascal

procedure InsertionSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

• pascal

procedure InsertionSort(arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

• pascal

function InsertionSort(arr: array of Integer): array of Integer;

begin

 // код сортування

end;

Правильна відповідь: 1.

pascal

procedure InsertionSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Питання 7: Як викликати алгоритм швидкого сортування у Python?

• python

sorted_array = quick_sort(my_array)

quick_sort(my_array)

• 
  
• python

sorted_array = my_array.quick_sort()

Правильна відповідь: 1.

python

sorted_array = quick_sort(my_array)

Питання 8: Для чого використовують алгоритми зміни порядку елементів масиву?

• Лише для виведення вмісту масиву на екран.

• Для зміни порядку розташування елементів у масиві, щоб вони були відсортовані.

• Для видалення певних елементів із масиву.

Правильна відповідь: 2. Для зміни порядку розташування елементів у масиві, щоб вони були відсортовані.

Питання 9: Який метод сортування ефективніший для великих масивів?

• Бульбашкове сортування.

• Сортування вставкою.

• Швидке сортування.

Правильна відповідь: 3. Швидке сортування.

Питання 10: Як виглядає алгоритм бульбашкового сортування у мові Pascal (Lazarus)?

• pascal

procedure BubbleSort(arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

• pascal

function BubbleSort(arr: array of Integer): array of Integer;

begin

 // код сортування

end;

pascal

procedure BubbleSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Правильна відповідь: 3.

pascal

procedure BubbleSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Питання 1: Що робить алгоритм зміни порядку елементів масиву?

• Знаходить суму всіх елементів масиву.

• Змінює порядок розташування елементів у масиві.

• Виводить на екран всі елементи масиву.

Правильна відповідь: 2. Змінює порядок розташування елементів у масиві.

Питання 2: Як працює алгоритм сортування вставкою?

• Елементи порівнюються попарно і міняються місцями, якщо вони не впорядковані.

• Елементи послідовно вставляються у вже відсортовану частину масиву.

• Елементи розглядаються в зворотньому порядку, і з кожним елементом порівнюються всі попередні.

Правильна відповідь: 2. Елементи послідовно вставляються у вже відсортовану частину масиву.

Питання 3: Як виглядає алгоритм бульбашкового сортування у мові Pascal (Lazarus)?

• pascal

procedure BubbleSort(arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

• pascal

function BubbleSort(arr: array of Integer): array of Integer;

begin

 // код сортування

end;

• pascal

procedure BubbleSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Правильна відповідь: 3.

pascal

procedure BubbleSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Питання 4: Як викликати алгоритм швидкого сортування у Python?

• python

sorted_array = quick_sort(my_array)

• python

quick_sort(my_array)

• python

sorted_array = my_array.quick_sort()

Правильна відповідь: 1.

python

sorted_array = quick_sort(my_array)

Питання 5: Для чого використовують алгоритми зміни порядку елементів масиву?

• Лише для виведення вмісту масиву на екран.

• Для зміни порядку розташування елементів у масиві, щоб вони були відсортовані.

• Для видалення певних елементів із масиву.

Правильна відповідь: 2. Для зміни порядку розташування елементів у масиві, щоб вони були відсортовані.

Питання 6: Як виглядає код для сортування вставкою у мові Pascal (Lazarus)?

• pascal

procedure InsertionSort(arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

• pascal

function InsertionSort(arr: array of Integer): array of Integer;

begin

 // код сортування

end;

• pascal

procedure InsertionSort(var arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Правильна відповідь: 1.

pascal

procedure InsertionSort(arr: array of Integer);

begin

 // код сортування

end;

Питання 7: Як визначити кількість елементів у масиві в мові програмування Python?

• elements_count(arr)

• arr.size()

• len(arr)

Правильна відповідь: 3. len(arr)

Питання 8: Що таке "стабільне сортування"?

• Сортування, яке не працює на комп'ютерах з відомими проблемами.

• Сортування, яке зберігає порядок рівних елементів.

• Сортування, яке завжди дає однаковий результат, незалежно від входу.

Правильна відповідь: 2. Сортування, яке зберігає порядок рівних елементів.

Питання 9: Які переваги має алгоритм швидкого сортування?

• Ефективний для великих масивів і наближений до стабільного сортування.

• Простий у реалізації, але не ефективний для великих масивів.

• Завжди відсортовує масив за зростанням.

Правильна відповідь: 1. Ефективний для великих масивів і наближений до стабільного сортування.

Питання 10: Як можна використовувати алгоритм зміни порядку елементів масиву в життєвих ситуаціях?

• Для впорядкування списку книг у бібліотеці за алфавітом.

• Для визначення загального числа слів у тексті.

• Для видалення непотрібних елементів із масиву.

Правильна відповідь: 1. Для впорядкування списку книг у бібліотеці за алфавітом.

Практична робота 

Тема: Зміна порядку елементів масиву (списку)

Нижче наведені три завдання з розв'язками на Python і в середовищі Lazarus, включаючи алгоритм створення проекту.

Задача 1. Перевертання масиву (реверс)

Умова: Дано масив чисел. Необхідно змінити порядок елементів масиву на зворотний.

Розв'язок на Python

python

Копіювати код

# Вхідний список

array = [1, 2, 3, 4, 5]

# Зміна порядку елементів

reversed_array = array[::-1]

# Вивід результату

print("Оригінальний масив:", array)

print("Реверсований масив:", reversed_array)

Розв'язок у Lazarus

Елементи форми:

• Поле введення (TEdit) для введення масиву.

• Кнопка "Реверсувати" (TButton).

• Мітка (TLabel) для відображення результату.

Алгоритм створення проекту:

1. Додайте на форму TEdit, TButton і TLabel.

2. Налаштуйте властивості:

   • Edit1.Text — для введення масиву.

   • Button1.Caption — "Реверсувати".

   • Label1.Caption — порожній текст для результату.

3. Додайте обробник події OnClick для кнопки Button1.

Код обробника події:

Виправлений код:

pascal

Копіювати код

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

  InputArray, ReversedArray: array of Integer;

  InputStr, TempStr, ResultStr: string;

  i, n, Number: Integer;

begin

  InputStr := Edit1.Text;

  TempStr := '';

  InputArray := [];

  // Розділення введеного рядка на числа

  for i := 1 to Length(InputStr) do

  begin

    if InputStr[i] in ['0'..'9'] then

      TempStr := TempStr + InputStr[i]

    else if (InputStr[i] = ' ') and (TempStr <> '') then

    begin

      // Додати число до масиву

      Number := StrToIntDef(TempStr, 0);

      SetLength(InputArray, Length(InputArray) + 1);

      InputArray[High(InputArray)] := Number;

      TempStr := '';

    end;

  end;

  // Додати останнє число, якщо воно є

  if TempStr <> '' then

  begin

    Number := StrToIntDef(TempStr, 0);

    SetLength(InputArray, Length(InputArray) + 1);

    InputArray[High(InputArray)] := Number;

  end;

  // Реверсування масиву

  n := Length(InputArray);

  SetLength(ReversedArray, n);

  for i := 0 to n - 1 do

    ReversedArray[i] := InputArray[n - i - 1];

  // Формування рядка результату

  ResultStr := '';

  for i := 0 to High(ReversedArray) do

    ResultStr := ResultStr + IntToStr(ReversedArray[i]) + ' ';

  // Вивід результату

  Label1.Caption := 'Реверсований масив: ' + Trim(ResultStr);

end;

Задача 2. Циклічне зсування елементів вправо

Умова: Дано масив чисел. Необхідно змістити всі елементи вправо на один крок. Останній елемент переміщується на перше місце.

Розв'язок на Python

python

Копіювати код

# Вхідний список

array = [1, 2, 3, 4, 5]

# Циклічне зсування вправо

shifted_array = [array[-1]] + array[:-1]

# Вивід результату

print("Оригінальний масив:", array)

print("Після зсування вправо:", shifted_array)

Розв'язок у Lazarus

Елементи форми:

• Поле введення (TEdit) для введення масиву.

• Кнопка "Зсунути вправо" (TButton).

• Мітка (TLabel) для відображення результату.

Алгоритм створення проекту:

1. Додайте на форму TEdit, TButton, і TLabel.

2. Налаштуйте властивості:

   • Edit1.Text — для введення масиву.

   • Button1.Caption — "Зсунути вправо".

   • Label1.Caption — порожній текст для результату.

3. Додайте обробник події OnClick для кнопки Button1.

Код обробника події:

Виправлений код:

pascal

Копіювати код

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

  InputArray: array of Integer;

  ShiftedArray: array of Integer;

  InputStr, TempStr, ResultStr: string;

  i, n, Number: Integer;

begin

  InputStr := Edit1.Text;

  TempStr := '';

  InputArray := [];

  ResultStr := '';

  // Розділення введеного рядка на числа

  for i := 1 to Length(InputStr) do

  begin

    if InputStr[i] in ['0'..'9'] then

      TempStr := TempStr + InputStr[i] // Накопичуємо числа в TempStr

    else if (InputStr[i] = ' ') and (TempStr <> '') then

    begin

      // Якщо пробіл, то додаємо число в масив

      Number := StrToIntDef(TempStr, 0);

      SetLength(InputArray, Length(InputArray) + 1);

      InputArray[High(InputArray)] := Number;

      TempStr := ''; // Очищаємо TempStr для наступного числа

    end;

  end;

  // Якщо залишилось число в TempStr, додаємо його в масив

  if TempStr <> '' then

  begin

    Number := StrToIntDef(TempStr, 0);

    SetLength(InputArray, Length(InputArray) + 1);

    InputArray[High(InputArray)] := Number;

  end;

  // Циклічне зсування вправо

  n := Length(InputArray);

  SetLength(ShiftedArray, n);

  if n > 0 then

  begin

    ShiftedArray[0] := InputArray[n - 1];

    for i := 1 to n - 1 do

      ShiftedArray[i] := InputArray[i - 1];

  end;

  // Вивід результату

  ResultStr := '';

  for i := 0 to High(ShiftedArray) do

    ResultStr := ResultStr + IntToStr(ShiftedArray[i]) + ' ';

  Label1.Caption := 'Після зсування вправо: ' + Trim(ResultStr);

end;

Задача 3. Обмін парними та непарними елементами

Умова: Дано масив чисел. Необхідно поміняти місцями парні індекси з наступними непарними (0 з 1, 2 з 3 тощо).

Розв'язок на Python

python

Копіювати код

# Вхідний список

array = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# Обмін парними та непарними елементами

for i in range(0, len(array) - 1, 2):

    array[i], array[i + 1] = array[i + 1], array[i]

# Вивід результату

print("Після обміну:", array)

Розв'язок у Lazarus

Елементи форми:

• Поле введення (TEdit) для введення масиву.

• Кнопка "Обміняти елементи" (TButton).

• Мітка (TLabel) для відображення результату.

Алгоритм створення проекту:

1. Додайте на форму TEdit, TButton, і TLabel.

2. Налаштуйте властивості:

   • Edit1.Text — для введення масиву.

   • Button1.Caption — "Обміняти елементи".

   • Label1.Caption — порожній текст для результату.

3. Додайте обробник події OnClick для кнопки Button1.

Код обробника події:

Оновлений код:

pascal

Копіювати код

procedure SwapElements(var a, b: Integer);

var

  temp: Integer;

begin

  temp := a;

  a := b;

  b := temp;

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

  InputArray: array of Integer;

  ResultStr, InputStr: string;

  i, n, Number: Integer;

begin

  InputStr := Edit1.Text;

  // Розділення введеного рядка на числа

  ResultStr := '';

  InputArray := [];

  // Обробка введеного рядка для створення масиву чисел

  for i := 1 to Length(InputStr) do

  begin

    if InputStr[i] in ['0'..'9'] then

      ResultStr := ResultStr + InputStr[i]  // Накопичуємо цифри

    else if (InputStr[i] = ' ') and (ResultStr <> '') then

    begin

      // Перетворюємо накопичене число на Integer та додаємо в масив

      Number := StrToIntDef(ResultStr, 0);

      SetLength(InputArray, Length(InputArray) + 1);

      InputArray[High(InputArray)] := Number;

      ResultStr := '';  // Очищаємо для наступного числа

    end;

  end;

  // Якщо залишилось число після останнього пробілу, додаємо його в масив

  if ResultStr <> '' then

  begin

    Number := StrToIntDef(ResultStr, 0);

    SetLength(InputArray, Length(InputArray) + 1);

    InputArray[High(InputArray)] := Number;

  end;

  // Обмін елементів на парних та непарних індексах

  n := Length(InputArray);

  for i := 0 to n - 2 do

  begin

    if i mod 2 = 0 then

      SwapElements(InputArray[i], InputArray[i + 1]);  // Викликаємо функцію SwapElements

  end;

  // Формування результату для виведення

  ResultStr := '';

  for i := 0 to High(InputArray) do

    ResultStr := ResultStr + IntToStr(InputArray[i]) + ' ';

  Label1.Caption := 'Після обміну: ' + Trim(ResultStr);

end;

Ці задачі забезпечують практику роботи зі списками в Python і масивами в Lazarus, а також інтеграцію з елементами інтерфейсу форми.