29、编程中的数组应用与实践-优快云博客

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编程中的数组应用与实践

1. 数组图形绘制

1.1 创建图形绘制程序

首先，我们要创建一个程序来绘制存储在 temperatures 数组中的值的图形。操作步骤如下：
1. 选择 File > New 开始一个新程序，并将其保存为 GraphTemps 。
2. 定义温度数组：

int[] temperatures = {57, 10, 32, 78, 212, 101};

设置画布大小为 250 像素×250 像素：

size(250, 250);

创建变量存储图形相关参数：

int spaceBetween = 35; // 相邻条形图顶部之间的距离
int barHeight = 10;    // 每个条形图的高度

1.2 绘制条形图

使用 for 循环遍历数组，绘制每个条形图：

int barTop;
for (int count = 0; count < temperatures.length; count = count + 1) {
    fill(255, 0, 0); // 设置填充颜色为红色
    barTop = (count + 1) * spaceBetween;
    rect(0, barTop, temperatures[count], barHeight); // 绘制矩形
}

1.3 添加文本标注

在每个条形图的末尾添加黑色文本标注：

for (int count = 0; count < temperatures.length; count = count + 1) {
    fill(255, 0, 0); // 红色
    barTop = (count + 1) * spaceBetween;
    rect(0, barTop, temperatures[count], barHeight);
    fill(0, 0, 0); // 黑色
    text(temperatures[count], temperatures[count], barTop); // 添加文本
}

完整代码如下：

int[] temperatures = {57, 10, 32, 78, 212, 101};
size(250, 250);
int spacer = 35;
int barHeight = 10;
int barTop;
for (int count = 0; count < temperatures.length; count = count + 1) {
    fill(255, 0, 0); // 红色
    barTop = (count + 1) * spacer;
    rect(0, barTop, temperatures[count], barHeight);
    fill(0, 0, 0); // 黑色
    text(temperatures[count], temperatures[count], barTop);
}

2. 使用 `new` 运算符声明和创建数组

2.1 已知值创建数组

可以直接指定数组元素的值来创建数组：

int[] temperatures = {57, 10, 32, 78, 212, 101};
printArray(temperatures);

2.2 未知值创建数组

当不知道数组具体元素值时，使用 new 运算符：

int[] temperatures = new int[6];
printArray(temperatures);

此操作会使 Processing 执行以下步骤：
1. 在计算机内存中为一个包含六个 int 值的新数组预留位置。
2. 将新数组在计算机内存中的地址存储在 temperatures 变量中。
3. 将新数组的所有元素初始化为 0（ int 数组的默认值）。

2.3 不同数据类型数组的默认值

不同数据类型的数组有不同的默认值，如下表所示：
| 数据类型 | 默认值 |
| ---- | ---- |
| int | 0 |
| float | 0.0 |
| char | Unicode 编号为 0 的字符（空字符） |
| String | null |
| boolean | false |

例如，创建 float 类型数组：

float[] temperatures = new float[6];
printArray(temperatures);

此时数组元素默认值为 0.0。

3. 模拟 Yahtzee 游戏

3.1 初始化骰子数组

创建一个程序模拟 Yahtzee 游戏，首先声明一个数组来存储五个骰子的值：

int[] dice = new int[5];
printArray(dice);

初始时，数组元素都为 0。

3.2 为骰子数组赋值随机数

使用 for 循环为每个骰子赋值 1 到 6 之间的随机整数：

for (int count = 0; count < dice.length; count = count + 1) {
    dice[count] = int( random(1, 7) );
}
printArray(dice);

3.3 模拟多次掷骰子直到出现 Yahtzee

使用 do-while 循环模拟多次掷骰子，直到五个骰子的值相同：

int[] dice = new int[5];
do {
    for (int count = 0; count < dice.length; count = count + 1) {
        dice[count] = int( random(1, 7) );
        print(dice[count] + " ");
    }
    println();
} while ( min(dice) != max(dice) );

3.4 统计掷骰子次数

添加一个变量来统计掷骰子的次数：

int[] dice = new int[5];
int rolls = 0;
do {
    for (int count = 0; count < dice.length; count = count + 1) {
        dice[count] = int( random(1, 7) );
        print(dice[count] + " ");
    }
    rolls = rolls + 1;
    println();
} while ( min(dice) != max(dice) );
println("Number of rolls: " + rolls);

4. 循环计数器变量命名与运算符

4.1 循环计数器变量命名

有经验的程序员常使用单字母（如 i ）作为 for 循环的计数器变量：

for (int i = 0; i < dice.length; i = i + 1) {
    dice[i] = int( random(1, 7) );
}

但对于初学者，使用描述性的变量名更好。

4.2 增量和减量运算符

Processing 提供了增量（ ++ ）和减量（ -- ）运算符，用于增加或减少变量的值：

// 增量运算符
for (int count = 0; count < 5; count++) {
    // 循环体
}

// 减量运算符
for (int count = 5; count > 0; count--) {
    // 循环体
}

不过，这些运算符可能会使代码对初学者来说可读性降低，且可能导致初学者忘记可以以其他增量或减量方式操作计数器变量。

5. 输入字符串数组

5.1 固定大小数组输入

我们可以创建一个由非数字类型元素组成的数组，例如输入学生姓名到一个字符串数组中。操作步骤如下：
1. 选择 File > New 开始一个新程序，并将其保存为 StringArray 。
2. 导入使用对话框所需的语句：

import static javax.swing.JOptionPane.*;

声明一个 String 类型的数组来存储学生姓名：

String[] students = new String[4];

使用 for 循环多次输入学生姓名：

for (int count = 0; count < students.length; count = count + 1) {
    students[count] = showInputDialog("Enter name of student:");
}

显示输入的学生姓名列表：

printArray(students);

完整代码如下：

import static javax.swing.JOptionPane.*;
String[] students = new String[4];
for (int count = 0; count < students.length; count = count + 1) {
    students[count] = showInputDialog("Enter name of student:");
}
printArray(students);

5.2 动态大小数组输入

为了让用户可以指定要输入的学生数量，我们可以对程序进行修改：

import static javax.swing.JOptionPane.*;
String input = showInputDialog("Number of students:");
int size;
size = int(input);
String[] students = new String[size];
for (int count = 0; count < students.length; count = count + 1) {
    students[count] = showInputDialog("Enter name of student:");
}
printArray(students);

运行这个程序时，用户首先会被询问要输入的学生数量，然后程序会创建相应大小的数组，并多次提示用户输入学生姓名。

6. 总结与流程图

6.1 知识总结

本文主要介绍了数组在编程中的多种应用，包括：
- 如何使用数组中的数据绘制图形，涉及设置画布、绘制条形图和添加文本标注。
- 使用 new 运算符声明和创建数组，以及不同数据类型数组的默认值。
- 模拟 Yahtzee 游戏，包括初始化骰子数组、为数组元素赋值随机数、模拟多次掷骰子直到出现 Yahtzee 以及统计掷骰子次数。
- 循环计数器变量的命名和增量、减量运算符的使用。
- 输入字符串数组，包括固定大小和动态大小数组的输入方法。

6.2 流程图

下面是模拟 Yahtzee 游戏直到出现 Yahtzee 的 mermaid 流程图：

graph TD;
    A[开始] --> B[初始化骰子数组];
    B --> C[掷骰子并打印结果];
    C --> D{是否所有骰子值相同};
    D -- 否 --> C;
    D -- 是 --> E[结束];

通过这些内容，我们可以看到数组在不同场景下的灵活应用，以及如何使用循环、运算符等工具来处理数组数据，希望这些知识能帮助你更好地理解和运用数组编程。