C#. Решение задач на операторы цикла для обработки одномерных массивов
Решение задач на операторы цикла для обработки одномерных массивов. Циклы for , while , do…while
Содержание
- 1. Нахождение суммы элементов массива из n вещественных чисел
- 1.1. Решение с использованием цикла for
- 1.2. Решение с использованием цикла while
- 1.3. Решение задачи. Цикл do…while
- 2.1. Решение. Цикл for
- 2.2. Решение. Цикл while
- 2.3. Решение. Цикл do…while
- 3.1. Цикл for
- 3.2. Цикл while
- 3.3. Цикл do…while
Поиск на других ресурсах:
1. Нахождение суммы элементов массива из n вещественных чисел.
1.1. Решение с использованием цикла for
1.2. Решение с использованием цикла while
Решение задачи с использованием цикла while
1.3. Решение задачи. Цикл do…while
2. Нахождение среднего арифметического элементов массива из n вещественных чисел.
Чтобы найти среднее арифметическое элементов массива, сначала нужно найти сумму элементов массива, а потом эту сумму поделить на число элементов массива.
2.1. Решение. Цикл for
В примере пропущен ввод массива и количества элементов массива n
2.2. Решение. Цикл while
В примере пропущен ввод массива и количества элементов массива n .
2.3. Решение. Цикл do…while
В примере пропущен ввод массива и количества элементов массива n
3. Поэлементное копирование массивов
3.1. Цикл for
В данном примере приводится фрагмент кода, копирующий массив A из 10 вещественных чисел ( float ) в массив B .
3.2. Цикл while
Фрагмент копирования массива A в массив B с использованием цикла while
3.3. Цикл do…while
Реализация копирования массивов с использованием цикла do…while
4. Обращение массива (получить результирующий массив, обратный к исходному)
Пусть имеются два массива с именами A и B . Массив A задается. Получить результирующий массив B , обратный к исходному массиву A (элементы массива B идут в обратном порядке по отношению к массиву A ).
В данном примере приводится реализация обращения массива с помощью трех известных операторов цикла.5. Обращение массива без использования дополнительного массива
Задан массив A с n вещественных чисел. Реализовать операцию обращения массива без использования дополнительного массива.
В приведенном ниже коде реализовано обращение массива с использованием операторов циклов for , while , do…while .Как найти среднее арифметическое всех элементов массива?
Как найти среднее? Какой алгоритм, или может есть специальные функции для этого?
Это Java 8, stream API. Проверка: http://ideone.com/hSng8I
Сам алгоритм, который работает для всех версий Java:
Дизайн сайта / логотип © 2023 Stack Exchange Inc; пользовательские материалы лицензированы в соответствии с CC BY-SA . rev 2023.3.11.43304
Нажимая «Принять все файлы cookie» вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Функциональный JavaScript: пять способов нахождения среднего арифметического элементов массива и метод .reduce()
Методы итерирования массивов похожи на «стартовые наркотики» (это, конечно, не наркотики; и я не говорю, что наркотики — это хорошо; это — просто фигура речи). Из-за них многие «подсаживаются» на функциональное программирование. Всё дело в том, что они невероятно удобны. Кроме того, большинство этих методов очень просто понять. Методы наподобие .map() и .filter() принимают всего один аргумент-коллбэк и позволяют решать простые задачи. Но возникает такое ощущение, что метод .reduce() у многих вызывает определённые затруднения. Понять его немного сложнее.
Я уже писал о том, почему я думаю, что .reduce() создаёт множество проблем. Отчасти это происходит из-за того, что многие руководства демонстрируют использование .reduce() только при обработке чисел. Поэтому я и писал о том, как много задач, не подразумевающих выполнение арифметических операций, можно решать с помощью .reduce() . Но что если вам совершенно необходимо работать именно с числами?
Типичный случай использования .reduce() выглядит как вычисление среднего арифметического значения элементов массива. На первый взгляд кажется, что ничего особенного в этой задаче нет. Но она не так уж и проста. Дело в том, что прежде чем посчитать среднее, нужно найти следующие показатели:
- Общая сумма значений элементов массива.
- Длина массива.
Как видите, особых непонятностей тут не наблюдается. Но задача становится тяжелее в том случае, если работать приходится с более сложными структурами данных. Что если у нас имеется массив объектов? Что если некоторые объекты из этого массива нужно отфильтровать? Как быть, если из объектов нужно извлечь некие числовые значения? При таком раскладе вычисление среднего значения для элементов массива — это уже задача немного более сложная.
Для того чтобы с этим разобраться мы решим учебную задачу (она основана на этом задании с FreeCodeCamp). Решим мы её пятью разными способами. У каждого из них есть собственные преимущества и недостатки. Разбор этих пяти подходов к решению данной задачи покажет то, каким гибким может быть JavaScript. И я надеюсь, что анализ решений даст вам пищу для размышлений о том, как использовать .reduce() в реальных проектах.
Обзор задачи
Предположим, что у нас есть массив объектов, описывающих сленговые выражения викторианской эпохи. Нужно отфильтровать те выражения, которые не встречаются в Google Books (свойство found соответствующих объектов равно false ), и найти среднюю оценку популярности выражений. Вот как могут выглядеть подобные данные (они взяты отсюда):
Рассмотрим 5 способов нахождения среднего значения оценки популярности выражений из этого массива.
1. Решение задачи без использования .reduce() (императивный цикл)
В нашем первом подходе к решению задачи метод .reduce() использоваться не будет. Если вы раньше не сталкивались с методами для итерирования массивов, тогда, надеюсь, разбор этого примера немного прояснит для вас ситуацию.
Если вы знакомы с JavaScript, то вы без особого труда поймёте этот пример. Собственно говоря, здесь происходит следующее:
- Мы инициализируем переменные popularitySum и itemsFound . Первая переменная, popularitySum , хранит общую оценку популярности выражений. А вторая переменная, itemsFound , (вот уж неожиданность) хранит количество найденных выражений.
- Затем мы инициализируем константу len и переменную item , которые пригодятся нам при обходе массива.
- В цикле for счётчик i инкрементируется до тех пор, пока его значение не достигнет значения индекса последнего элемента массива.
- Внутри цикла мы берём элемент массива, который хотим исследовать. К элементу обращаемся с помощью конструкции victorianSlang[i] .
- Затем мы выясняем, встречается ли данное выражение в коллекции книг.
- Если выражение в книгах встречается — мы берём значение его рейтинга популярности и прибавляем к значению переменной popularitySum .
- При этом мы ещё и увеличиваем счётчик найденных выражений — itemsFound .
- И, наконец, мы находим среднее значение, деля popularitySum на itemsFound .
2. Простое решение №1: .filter(), .map() и нахождение суммы с помощью .reduce()
Давайте, перед первой попыткой воспользоваться методами массивов для решения задачи, разобьём её на небольшие части. А именно, вот что нам нужно сделать:
- Отобрать объекты, представляющие выражения, которые имеются в коллекции Google Books. Тут можно воспользоваться методом .filter() .
- Извлечь из объектов оценки популярности выражений. Для решения этой подзадачи подойдёт метод .map() .
- Вычислить сумму оценок. Здесь мы можем прибегнуть к помощи нашего старого друга .reduce() .
- И, наконец, найти среднее значение оценок.
Приглядитесь к функции addScore , и к той строке, где вызывается .reduce() . Обратите внимание на то, что addScore принимает два параметра. Первый, runningTotal , известен как аккумулятор. Он хранит сумму значений. Его значение изменяется каждый раз, когда мы, перебирая массив, выполняем оператор return . Второй параметр, popularity , представляет собой отдельный элемент массива, который мы обрабатываем. В самом начале перебора массива оператор return в addScore ещё ни разу не выполнялся. Это значит, что значение runningTotal ещё не устанавливалось автоматически. Поэтому, вызывая .reduce() , мы передаём этому методу то значение, которое нужно записать в runningTotal в самом начале. Это — второй параметр, переданный .reduce() .
Итак, мы применили для решения задачи методы итерирования массивов. Новая версия решения получилась гораздо чище, чем предыдущая. Другими словами, решение получилось более декларативным. Мы не сообщаем JavaScript о том, как именно нужно выполнить цикл, не следим за индексами элементов массивов. Вместо этого мы объявляем простые вспомогательные функции маленького размера и комбинируем их. Всю тяжёлую работу делают за нас методы массивов .filter() , .map() и .reduce() . Такой подход к решению подобных задач оказывается более выразительным. Эти методы массивов гораздо полнее, чем это может сделать цикл, сообщают нам о намерении, заложенном в код.
3. Простое решение №2: использование нескольких аккумуляторов
В предыдущей версии решения мы создали целую кучу промежуточных переменных. Например — foundSlangTerms и popularityScores . В нашем случае такое решение вполне приемлемо. Но что если мы поставим перед собой более сложную цель, касающуюся устройства кода? Хорошо было бы, если мы могли бы использовать в программе шаблон проектирования «текучий интерфейс» (fluent interface). При таком подходе мы смогли бы объединять в цепочку вызовы всех функций и смогли бы обойтись без промежуточных переменных. Однако тут нас поджидает одна проблема. Обратите внимание на то, что нам необходимо получить значение popularityScores.length . Если мы собираемся объединить всё в цепочку, тогда нужен какой-то другой способ нахождения количества элементов в массиве. Количество элементов в массиве играет роль делителя при вычислении среднего значения. Посмотрим — сможем ли мы так изменить подход к решению задачи, чтобы всё можно было бы сделать путём объединения вызовов методов в цепочку. Мы сделаем это, отслеживая при переборе элементов массива два значения, то есть — используя «двойной аккумулятор».
Здесь мы, для работы с двумя значениями, воспользовались в функции-редьюсере объектом. При каждом проходе по массиву, выполняемом с помощью addScrores , мы обновляем общее значение рейтинга популярности и количество элементов. Важно обратите внимание на то, что эти два значения представлены в виде одного объекта. При таком подходе мы можем «обмануть» систему и хранить две сущности внутри одного возвращаемого значения.
Функция addScrores получилась немного более сложной, чем функция с таким же именем предыдущего примера. Но теперь оказывается так, что мы можем использовать единственную цепочку вызовов методов для выполнения всех операций с массивом. В результате обработки массива получается объект popularityInfo , который хранит всё, что нужно для нахождения среднего. Это делает цепочку вызовов аккуратной и простой.
Если вы чувствуете в себе желание улучшить этот код, то вы можете с ним поэкспериментировать. Например — можете переделать его так, чтобы избавиться от множества промежуточных переменных. Этот код можно даже попытаться уложить в одну строчку.
4. Композиция функций без использования точечной нотации
Если вы — новичок в функциональном программировании, или если вам кажется, что функциональное программирование — это слишком сложно, вы можете пропустить этот раздел. Его разбор принесёт вам пользу в том случае, если вы уже знакомы с curry() и compose() . Если вы хотите углубиться в данную тему — взгляните на этот материал о функциональном программировании на JavaScript, и, в частности, на третью часть серии, в которую он входит.
Мы — программисты, которые придерживаются функционального подхода. Это значит, что мы стремимся к тому, чтобы строить сложные функции из других функций — маленьких и простых. До сих пор мы, в ходе рассмотрения разных вариантов решения задачи, уменьшали количество промежуточных переменных. В результате код решения становился всё проще и проще. Но что если довести эту идею до крайности? Что если попытаться избавиться от всех промежуточных переменных? И даже попробовать уйти от некоторых параметров?
Можно создать функцию для вычисления среднего значения с использованием одной лишь функции compose() , без использования переменных. Мы называем это «программированием без использования точеной нотации» или «неявным программированием». Для того чтобы писать подобные программы понадобится множество вспомогательных функций.
Иногда такой код шокирует людей. Это происходит из-за того, что подобный подход сильно отличается от общепринятого. Но я выяснил, что написание кода в стиле неявного программирования является одним из самых быстрых способов вникнуть в сущность функционального программирования. Поэтому я могу вам посоветовать попробовать эту методику в каком-нибудь личном проекте. Но хочу сказать, что, возможно, не стоит писать в стиле неявного программирования тот код, который придётся читать другим людям.
Итак, вернёмся к нашей задаче по построению системы вычисления средних значений. Ради экономии места мы перейдём здесь на использование стрелочных функций. Обычно, как правило, лучше использовать именованные функции. Вот хорошая статья на эту тему. Это позволяет получить более качественные результаты трассировки стека в случае возникновения ошибок.
Если весь этот код кажется вам полной бессмыслицей — не беспокойтесь об этом. Я включил его сюда в виде интеллектуального упражнения, а не для того, чтобы вас расстраивать.
В данном случае основная работа идёт в функции compose() . Если прочесть её содержимое снизу вверх, то окажется, что вычисления начинаются с фильтрации массива по свойству его элементов found . Затем мы извлекаем свойство элементов popularity с помощью map() . После этого мы используем так называемый «blackbird combinator». Эта сущность представлена в виде функции B1 , которая используется для выполнения двух проходов вычислений над одним набором входных данных. Для того чтобы лучше в этом разобраться, взгляните на эти примеры:
Опять же, если вы снова ничего не поняли — не беспокойтесь. Это — просто демонстрация того, что на JavaScript можно писать очень разными способами. Из таких вот особенностей и складывается красота этого языка.
5. Решение задачи за один проход с вычислением кумулятивного среднего значения
Все вышеприведённые программные конструкции хорошо справляются с решением нашей задачи (включая императивный цикл). Те из них, в которых используется метод .reduce() , имеют кое-что общее. Они основаны на разбиении проблемы на небольшие фрагменты. Эти фрагменты потом различными способами компонуются. Анализируя эти решения, вы могли заметить, что в них мы обходим массив три раза. Возникает такое чувство, что это неэффективно. Хорошо было бы, если бы существовал способ обработки массива и выдачи результата за один проход. Такой способ существует, но его применение потребует прибегнуть к математике.
Для того чтобы вычислить среднее значение для элементов массива за один проход, нам понадобится новый метод. Нужно найти способ вычисления среднего с использованием ранее вычисленного среднего и нового значения. Поищем этот способ с помощью алгебры.
Среднее значение n чисел можно найти, воспользовавшись такой формулой:
Для того чтобы узнать среднее n + 1 чисел подойдёт та же формула, но в другой записи:
Эта формула представляет собой то же самое, что вот это:
И то же самое, что это:
Если немного это преобразовать, то получится следующее:
Если вы не видите во всём этом смысла — ничего страшного. Итог всех этих преобразований сводится к тому, что с помощью последней формулы мы можем рассчитывать среднее значение в процессе однократного обхода массива. Для этого нужно знать значение текущего элемента, среднее значение, вычисленное на предыдущем шаге, и число элементов. Кроме того, большинство вычислений можно вынести в функцию-редьюсер:
Благодаря использованию этого подхода необходимое значение можно найти, обойдя массив всего один раз. Другие подходы используют один проход для фильтрации массива, ещё один — для извлечения из него нужных данных, и ещё один — для нахождения суммы значений элементов. Здесь же всё укладывается в один проход по массиву.
Обратите внимание на то, что это необязательно делает вычисления более эффективными. При таком подходе приходится выполнять больше вычислений. Мы, при поступлении каждого нового значения, выполняем операции умножения и деления, делая это для поддержания текущего значения среднего в актуальном состоянии. В других вариантах решения этой задачи мы делим одно число на другое лишь один раз — в конце программы. Но такой подход гораздо эффективнее в плане использования памяти. Промежуточные массивы здесь не используются, в результате нам приходится хранить в памяти лишь объект с двумя значениями.
Однако такая вот эффективность использования памяти имеет определённую цену. Теперь в одной функции мы выполняем три действия. Мы в ней фильтруем массив, извлекаем число и пересчитываем результат. Это усложняет функцию. В результате, взглянув на код, уже не так просто его понять.
Что выбрать?
Какой же из рассмотренных выше пяти подходов к решению задачи можно назвать самым лучшим? На самом деле, это зависит от многих факторов. Возможно, вам нужно обработать по-настоящему длинный массив. Или, возможно, вашему коду нужно выполняться на платформе, на которой доступно не особенно много памяти. В подобных случаях имеет смысл воспользоваться тем решением задачи, где обработка массива выполняется за один проход. Но если системные ограничения роли не играют, тогда можно с успехом пользоваться более выразительными подходами к решению задачи. Программисту нужно проанализировать собственную ситуацию и принять решение о том, что лучше всего подходит его приложению, что наиболее целесообразно использовать в его обстоятельствах.
Возможно, у кого-то сейчас возникнет вопрос о том, есть ли способ объединения преимуществ разных подходов к решению подобной задачи. Можно ли разбить задачу на мелкие части, но выполнять все вычисления за один проход по массиву? Сделать это можно. Для этого понадобится применить концепцию трансдьюсеров. Это — отдельная большая тема.
Как найти среднее значение списка в Python
В этой статье мы рассмотрим различные способы найти среднее значение списка в списке Python. Среднее значение – это значение, которое представляет весь набор элементов данных или элементов.
Формула: Среднее значение = сумма чисел / общее количество.
Методы поиска среднего значения списка
Для вычисления среднего значения списка в Python можно использовать любой из следующих методов:
- Функция mean();
- Встроенный метод sum();
- Методы lambda() и reduce();
- Метод operator.add().
Функция mean()
Python 3 имеет модуль статистики, который содержит встроенную функцию для вычисления среднего числа. Функция statistics.mean() используется для вычисления среднего входного значения или набора данных.
Функция mean() принимает список, кортеж или набор данных, содержащий числовые значения, в качестве параметра и возвращает среднее значение элементов данных.
В приведенном выше фрагменте кода мы использовали метод statistics.round() для округления выходного среднего до определенного десятичного значения.
Использование функции sum()
Функция statistics.sum() также может использоваться для поиска среднего значения данных в списке Python.
Функция statistics.len() используется для вычисления длины списка, т.е. количества элементов данных, присутствующих в списке.
Кроме того, функция statistics.sum() используется для вычисления суммы всех элементов данных в списке.
Примечание: среднее значение = (сумма) / (количество).
3. Использование reduce() и lambda()
Мы можем использовать функцию reduce() вместе с функцией lambda().
Функция reduce() в основном используется для применения определенной (входной) функции к набору элементов, переданных в функцию.
- Первоначально функция reduce() применяет переданную функцию к первым двум последовательным элементам и возвращает результат.
- Далее мы применяем ту же функцию к результату, полученному на предыдущем шаге, и к элементу, следующему за вторым элементом.
- Этот процесс продолжается, пока не дойдет до конца списка.
- Наконец, результат возвращается на терминал или экран в качестве вывода.
Функция lambda() используется для создания и формирования анонимных функций, то есть функции без имени или подписи.
Функция operator.add() для поиска среднего значения списка
Модуль operator.add() содержит различные функции для эффективного выполнения основных вычислений и операций.
Функцию operator.add() можно использовать для вычисления суммы всех значений данных, присутствующих в списке, с помощью функции reduce().
Примечание: среднее значение = (сумма) / (длина или количество элементов)
Метод NumPy average() для вычисления среднего значения списка
Модуль NumPy имеет встроенную функцию для вычисления среднего значения элементов данных, присутствующих в наборе данных или списке.
