Книга: Песни о Паскале

Глава 37 Ввод и вывод множеств

Глава 37

Ввод и вывод множеств

Мы узнали о множествах и приспособили их к директорской задаче. Чтобы покончить с нею доделаем ещё пару пустяков: организуем ввод и вывод множеств. Для ввода-вывода строк и простых типов данных годятся процедуры Read[ln] и Write[ln]. Но сейчас все не так просто, – эти процедуры не способны работать, ни с множествами, ни с другими сложными типами данных. Однако ж «нормальные герои всегда идут в обход», – пойдем так и на этот раз.

Начнем с вывода числового множества на экран (или в файл, – что одно и то же). Так мы получим средство для последующей проверки вводимых множеств.

Раз уж процедура Writeln не печатает множество одним махом, выведем каждый его элемент по отдельности – ведь это обычные числа или символы. Проверяя все возможные элементы множества, будем печатать лишь те, что входят в него – в этом основная идея. Напомню, что для такой проверки подходит операция IN. Дополнив её циклом со счетчиком, соорудим несложную процедуру распечатки числового множества. Вот она вместе с программой для её проверки.

{ P_37_1 – вывод множества в файл }
type TSet = set of 1..255;       { объявление типа «множество» }
      {----- Процедура вывода множества в файл -----}
procedure WriteSet(var aFile: text; const aSet : TSet);
var k : integer;
begin
      for k:=1 to 255 do       { цикл по всем элементам множества}
      if k in aSet       { если K входит в множество }
      then Write(aFile, k:4);       { печатаем в строке }
      Writeln(aFile); { по окончании – переход на следующую строку }
end;
      {----- Программа для проверки процедуры WriteSet -----}
var S1 : TSet;       F: text;
begin
      Assign(F, ''); Rewrite(F); { связываем файл с экраном! }
      S1:= [3, 10, 25];       { значение множества }
      WriteSet(F, S1);             { печатаем }
      Readln;
      Close(F);
end.

В первой строке объявлен тип данных TSet, он может содержать целые числа от 1 до 255. Процедура распечатки WriteSet принимает по ссылке два параметра: файловую переменную и множество, которое надо распечатать. Внутри процедуры работает цикл FOR, перебирающий все возможные элементы множества. Те из них, что содержатся в нём, печатаются в текущей строке. По завершении цикла оператор Writeln переводит позицию записи на следующую строку файла.

Обратите внимание: множество передано в процедуру по ссылке CONST. Передача в процедуры множеств, строк и других сложных типов данных по ссылкам CONST и VAR — это обычная практика. Так повышается скорость работы программ и уменьшается объём памяти, занимаемый параметрами.

Теперь взгляните на оператор Assign(F,''), который назначает файловой переменной пустое имя файла. Так файловая переменная связывается с экраном дисплея (при выводе данных), либо с клавиатурой (при вводе). А когда вам потребуется вывести результаты в дисковый файл, достаточно будет задать нужное имя файла, не меняя процедуры WriteSet (этот прием – подстановка пустого имени – не работает в Pascal ABCNet).

Примечание. В современные версии Паскаля (Delphi) для обработки множеств введён вариант цикла FOR-IN-DO. С ним распечатка множества станет ещё проще:

      for k in aSet do Write(aFile, k:4);

Разобравшись с распечаткой множества, перейдем к вводу его из файла. Есть соображения на этот счет? Здесь пригодится опыт чтения чисел из строки текстового файла, – вспомните обработку классного журнала. Добавить число к множеству мы тоже умеем: для этого надо объединить его с множеством, состоящим из добавляемого числа. На этих идеях построена процедура ввода, показанная ниже вместе с тестирующей её программой.

{ P_37_2 – ввод и вывод числового множества }
type TSet = set of 1..255; { объявление типа «множество» }
      {----- Процедура чтения множества из файла -----}
procedure ReadSet(var aFile: text; var aSet : TSet);
var k : integer;
begin
aSet:= [];
      While not Eoln(aFile) do begin { пока не конец строки }
      Read(aFile, K);       { читаем очередное число }
      aSet:= aSet+[K];       { и добавляем к множеству }
      end;      
      Readln (aFile);       { переход на следующую строку }
end;
      {----- Процедура распечатки множества в файл -----}
procedure WriteSet(var aFile: text; const aSet : TSet);
var k : integer;
begin
      for k:=1 to 255 do       { цикл по всем элементам множества}
      if k in aSet       { если входит в множество }
      then Write(aFile, k:4); { печатаем в строке }
      Writeln(aFile);       { по окончании переход на следующую строку }
end;
      {----- Программа для проверки процедуры ввода -----}
var S1 : TSet;       F, D: text;
begin
      Assign(F, ''); Rewrite(F); { вывод на экран }
      Assign(D, ''); Reset(D); { ввод с клавиатуры }
      S1:= [];       { перед вводом опустошаем множество }
      ReadSet(D, S1);       { вводим множество из файла }
      WriteSet(F, S1); Readln; { распечатаем для проверки }
      Close(F); Close(D);
end.

Полагаю, что комментарии поясняют все. Обязательно проверьте работу этой программы. Учтите, что вводить данные вы будете с клавиатуры: напечатайте в одной строке несколько чисел, разделяя их пробелами, а затем нажмите клавишу Enter.

Освоив ввод и вывод множеств, мы вплотную подошли к полному решению директорской задачи. Напомню, что суть решения заключается всего в одном операторе.

      R:= [1..250] – (S1 + S2 + S3);

Теперь добавим ввод и вывод множеств. Чтобы не занимать место повторами показанных ранее процедур, я представлю решение в целом.

{ P_37_3 – решение директорской задачи, вариант 1 }
const CMax = 20;       { мощность множества, реально 250 }
type TSet = set of 1..CMax; { объявление типа «множество» }
procedure WriteSet(var aFile: text; const aSet : TSet);
{ взять из P_37_2 }
procedure ReadSet(var aFile: text; var aSet : TSet);
{ взять из P_37_2 }
var R, S1, S2, S3 : TSet;
      FileIn, FileOut: text;
begin {----- Главная программа -----}
      { Открытие входного файла }
      Assign(FileIn, 'P_37_3.in'); Reset(FileIn);
      { Создание выходного файла }
      Assign(FileOut, 'P_37_3.out'); Rewrite(FileOut);
      { Ввод множеств из входного файла }
      S1:=[]; ReadSet(FileIn, S1);
      S2:=[]; ReadSet(FileIn, S2);
      S3:=[]; ReadSet(FileIn, S3);
      R:= [1..CMax] – (S1+S2+S3); { Решение }
      WriteSet(FileOut, R);       { Вывод решения в выходной файл }
      Close(FileIn); Close(FileOut);
end.

Для ввода и вывода множеств используем дисковые файлы, поэтому оператор Readln в конце программы не нужен. Для облегчения проверки я уменьшил число учеников – константу CMax – с 250 до 20. При тестировании программы входной файл содержал следующие строки.

2 11 4 13
9 17 12 11 3 5 18
14 2 13 15 20

А в выходной файл попали следующие числа.

1 6 7 8 10 16 19

Легко убедиться в том, что никто из этих учеников не состоит в кружках.

Итак, задача решена, но директор не вполне доволен. Сейчас возможности программы ограничены тремя кружками и двадцатью учениками. При изменении этих данных надо менять и программу, – мы избавимся от этого недостатка.

Во-первых, слегка изменим входной файл. Пусть первая его строка содержит количество учеников в школе; и тогда файл станет таким.

20
2 11 4 13
9 17 12 11 3 5 18
14 2 13 15 20

Во-вторых, отведем для участников кружков не три, а лишь одну переменную типа множество. Затем, по мере чтения строк файла, будем накапливать в этой переменной всех, кто состоит в кружках. Цикл чтения завершится по достижении конца входного файла. Вот и все изменения, посмотрите на второй вариант (процедуры ввода и вывода множеств только обозначены).

{ P_37_4 – решение директорской задачи, вариант 2 }
type TSet = set of byte; { объявление типа «множество» }
{ Здесь надо поместить процедуры ввода и вывода множеств }
procedure WriteSet(var aFile: text; const aSet : TSet);
{ взять из P_37_2 }
procedure ReadSet(var aFile: text; var aSet : TSet);
{ взять из P_37_2 }
var R, S : TSet;
      FileIn, FileOut: text;
      N: integer; { общее число учеников }
begin
      Assign(FileIn, ' P_37_4.in'); Reset(FileIn);
      Assign(FileOut, ' P_37_4,out'); Rewrite(FileOut);
      Readln(FileIn, N);       { читаем общее число учеников }
      S:= []; { очищаем перед вводом }
      { пока не конец файла, объединяем участников всех кружков }
      while not Eof (FileIn) do ReadSet(FileIn, S);
      R:= [1..N] – S;       { Решение }
      WriteSet(FileOut, R);
      Close(FileIn); Close(FileOut);
end.

Согласитесь, программа стала и гибче, и проще. Однако к первому её варианту мы ещё вернемся.

• Стандартные процедуры ввода и вывода не способны вводить и выводить множества, для этого создают специальные процедуры.

• Вывод (распечатка) множества выполняется циклом со счетчиком, внутри которого проверяется вхождение каждого элемента в множество.

• Ввод множества из текстового файла основан на операции объединения по отдельности прочитанных элементов.

А) Напишите процедуры для ввода и вывода множества символов. Можно ли здесь для счетчика цикла применить символьную переменную?

Б) Напишите функцию, принимающую числовое множество и возвращающую количество содержащихся в нём элементов.

В) На основе первого варианта директорской программы придумайте способ поиска учеников, записавшихся более чем в один кружок. Или слабо?

Г) Напишите две функции, принимающие строку и возвращающие:

• строку, в которой символы исходной строки встречаются лишь по разу и следуют в алфавитном порядке, например «PASCAL» –> «ACLPS»;

• то же, но порядок следования символов такой же, как в исходной строке, например «PASCAL» –> «PASCL».

Оглавление книги