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.