28630

Концепция типа данных

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Пример программы с простыми типами и оператором выбора. Ранее мы познакомились с некоторыми стандартными типами данных: числовыми символьным строковым и булевским. Стандартные типы данных это лишь частный случай общей концепции типа данных Паскаля.

Русский

2013-08-20

64.5 KB

22 чел.

Лекция 9: Концепция типа данных.

1. Типы данных в Паскале.

2. Простые типы данных.

3. Оператор выбора case -of.

4. Пример программы с простыми типами и оператором выбора.

1. Типы данных в Паскале.

Ранее мы познакомились с некоторыми стандартными типами данных: числовыми, символьным, строковым и булевским. Стандартные типы данных - это лишь частный случай общей концепции типа данных Паскаля. Согласно этой концепции тип данных - множество возможных значений этого типа (т.е. констант типа) и набор допустимых операций, применимых к типу. Для представления констант типа фиксируется формат их размещения в памяти компьютера (структура данных).

В языке Паскаль впервые была выдвинута и реализована идея типов, конструируемых программистом (в отличие от господствующей ранее концепции стандартных типов данных). Таким образом, тип данных стал таким же компонентом для программы, как  переменные или процедуры.

Конструирование требуемых в программе типов данных открыл качественно новый, более совершенный стиль программирования хорошо структурированных программ. Вновь создаваемый тип должен быть описан в разделе описаний программы.  Общая форма описания типа имеет вид:

type < имя типа > = < описание типа >;

где: <имя типа> выбирается программистом,

<описание типа> имеет для каждого типа принятую в Паскале синтаксическую форму описания, с которой мы познакомимся при описании соответствующих типов.

В Турбо Паскале имеется целая иерархия типов данных. Ниже приводится классификация типов данных Турбо Паскаля:

                         Простые                    Порядковые                    Целые

Типы данных                                      Вещественные                Символьные

     Структурные             Массивы                        Логические

             Записи                            Перечислимые

             Множества

     

             Файлы

                   Указатели  

Рис. 2.  Классификация типов данных Турбо Паскаля.

Простые типы отличаются тем, что их значения атомарны, т.е. неразложимы на какие либо другие типы, а структурные (составные) типы - "контейнеры", которые могут содержать один или несколько компонентов других типов (простых или составных).

В Паскале различают 5 видов структурных типов: массивы, записи, множества,  файлы и указатели. Все эти типы мы будем рассматривать в последующих лекциях. В приведенной классификации мы не отразили обобщение типа - объект, а также так называемые процедурные типы. Эти конструкции являются предметами отдельного рассмотрения в соответствующих разделах курса. В данной лекции мы подробнее рассмотрим лишь простые типы Турбо Паскаля.

2. Простые типы данных.

Согласно приведенной классификации, простые типы включают порядковые и вещественные типы. Рассмотрим вначале порядковые типы.

Порядковый тип - такой тип, который содержит упорядоченный ряд значений так, что каждому значению можно однозначно сопоставить некоторый порядковый номер (отсюда и название - порядковый тип). Другими словами, на порядковом типе задан линейный порядок значений (с отношениями <, >, <=, >=, =, <> между значениями). Каждый порядковый тип эквивалентен некоторому отрезку натурального ряда.

Вещественные типы не обладают указанными свойствами порядковых типов, т.к. множество их значений не сопоставимо однозначно с целыми числами-номерами (в виду приближенного представления вещественных чисел!).

К любому порядковому типу применимы следующие функции:

Ord(X) - порядковый номер значения выражения Х этого типа;

Pred(X) - предыдущее значение выражения Х этого типа;

Succ(X) - следующее значение выражения Х этого типа;

High(X) - наибольшее значение диапазона аргумента Х;

Low(X) - наименьшее значение диапазона аргумента Х;

Функция Ord определена для любого значения порядкового типа, причём нумерация значений начинается от номера 0 (номера наименьшего значения типа). Функции Pred и Succ  не определены соответственно для левой и правой границы отрезка номеров значений типа.

Рассмотрим теперь разновидности порядковых типов согласно классификации.

Целые типы.  Помимо уже знакомого нам типа integer, в Турбо Паскале имеется ещё несколько типов для представления целых чисел. Два из них представляют отрезки натуральных чисел:

byte - тип с диапазоном значений от 0 до 255 (представимых одним байтом);

word -тип с диапазоном значений от 0 до 65535 (представимых двумя байтами).

Два целых типа представляют "короткие целые" и "длинные целые":

shortint - тип с диапазоном значений -128 .. +127 (длиной 1 байт)

longint - тип с диапазоном значений -2147483648 ..+2147483647 (длиной четыре байта).

Для всех целых типов применимы стандартные процедуры и функции:

Таблица 3: Основные стандартные процедуры и функции для целых типов:

Форма обращения

Тип результата

Выполняемое действие

inc(x[,j])

Integer

Увеличение х на j  (при отсутствии j:  j= 1)

 dec(x[,j])

integer

Уменьшение х на j (при отсутствии j:  j= 1)

sqr(x)

такой же, как  х

Возведение числа  х в квадрат

abs(x)

такой же, как х

Абсолютное значение х

 chr(x)

Сhar

Перевод кода x в символ ASCII

 odd(x)

Boolean

 Признак нечётного числа

random(x)

такой же, как х

Генерация случайного числа в диапазоне 0.. х-1

Для целых типов ord(x) = х,  pred(x) = x - 1 , succ(x) = x + 1.

Символьный тип. Значениями этого типа являются, как указывалось ранее, все символы кодовой таблицы ASCII (Американский стандартный код внутримашинного обмена, используемый в системе MS DOS), которые считаются, упорядочены своими кодами. Для символьного типа применимы бинарные отношения (<,>, <=,>=,=, <>). Значением функции ord является код символа (в диапазоне 0..255). Стандартными функциями, применимыми к типу char, являются:

chr(b) - преобразование значения выражения b типа byte в символ ASCII.

upcase(c) - преобразование строчных латинских букв в прописные  (для символов, не являющихся латинскими буквами, результатом является сам символ с).

Логический тип. Значениями логического типа (Boolean) являются константы true и false, которые считаются упорядоченными так, что ord(false)=0, ord(true) =1.

Соответственно, pred(true)= false, succ(false) =true, false<true, true>false.

Логические операции and, or, xor, not применимы также к целым числам, как битовые операции (0 - эквивалентен false,  а 1 - эквивалентен  true). К битовым операциям также относятся операции shl и  shr  (J shl K - сдвиг J на K бит влево, и J shr K - сдвиг J на K бит вправо).

Перечислимый тип. Это тип, задаваемый перечислением своих значений. В Паскале приняты соответствующие формы описания перечислимых типов, наиболее общим, из которых является следующий:

type < имя типа > = ( < список значений > );

где: < список значений > -  перечисляемые через запятую значения, располагаемых в порядке от минимального до максимального (т.е. в виде диапазона значений). Каждое значение обозначается уникальным именем (идентификатором значения). Пример определения перечислимого типа:

type  color = (black, red, green, blue, white );

Максимальная мощность перечислимого типа - 65536 значений.

Для любого порядкового типа можно определить тип-диапазон как подмножество значений этого порядкового типа (базового типа). Тип диапазон определяется своими границами внутри базового типа в форме : < мин.значение>..< макс.значение >

Например, type digit = 0..9; {тип - десятичная цифра}

     date = 1..31; { тип - дата }

     lat_lt = 'A' ..'Z'; { тип - латинская буква }

     color3 = red .. blue; {тип  - три цвета из набора color}

Тип-диапазон наследует все свойства своего базового типа, которые применимы для него (некоторые свойства, связанные с ограничением множества возможных значений могут оказаться неприменимы для типа-диапазона). Тип - диапазон предоставляет удобную и компактную форму определения порядковых типов без явного перечисления значений этих типов.

Вещественные типы. Помимо типа real, с которым уже встречались ранее, в Турбо Паскале имеется ещё несколько типов данных для представления вещественных чисел. Для всех этих типов характерно то, что значения чисел представляются приближенно в отличие от представлений целых чисел. Точность представления зависит от вещественного типа, для каждого из которых имеется свой формат представления числа.

Кроме типа real имеется ещё 3 вещественных типа:

single  - диапазон десятичного порядка от -45 до +38 (длина числа 4 байта);

double -  диапазон десятичного порядка от -324 до +308 (длина числа 8 байтов);

extended -диапазон десятичного порядка от -4951 до +4932 (длина 10 байтов);

Фактически эти типы перекрывают все потребности в точности представления вещественных чисел.

Дополнительно к указанным типам в Турбо Паскале имеется также специальный тип comp, который рассматривается как вещественное число. Фактически число типа comp - целое число со знаком, занимающее 8 байтов и представляющее 19-20 значащих десятичных цифр. Этот тип может использоваться  для представления денежных сумм, обеспечивая точность до минимальных денежных единиц.

Для операций с вещественными числами предусмотрены стандартные функции, в числе которых: тригонометрические функции (sin, cos, arctan),  логарифм и экспонента (ln, exp), выделение целой и дробной части (int, frag), квадратный корень (sqrt), функции abs, sqr и random, аналогичные функциям, используемым для целых типов.

3. Оператор выбора case -of.

Оператор выбора является обобщением оператора if-then-else на случай выбора одного из нескольких возможных продолжений выполнения программы. Выбор осуществляется по ключу выбора (селектору). Синтаксическая структура этого оператора такова:

case  < ключ выбора > of  

 < константа выбора 1> : < оператор 1>;

. . . . . .

 < константа выбора m> : < оператор m>;

[else  < оператор>]

end;

где: < константа выбора > - значение того же типа, что и ключ выбора. Ключом         выбора может быть выражение любого порядкового типа.  

      m - число ветвей выбора (не более чем мощность типа ключа выбора).

При выполнении оператора выбора  вначале вычисляется значение ключа, а затем последовательным просмотром ветвей выбора  отыскивается такая ветвь, для которой константа выбора совпадает со значением ключа. Оператор этой ветви выполняется, после чего оператор выбора завершает работу и передает управление следующему по тексту программы оператору. Ветвь else (если она присутствует) выполняется только в том случае, когда ни одна ветвь оператора case-of не выбрана. Если ветвь else отсутствует, то это эквивалентно ветви else с пустым оператором.

В ветвях выбора вместо констант выбора можно использовать список констант выбора (разделенных запятыми), либо диапазон констант выбора (заданный посредством .. также как для типа-диапазона). В этих случаях выбор ветви производится при равенстве константы из списка или из диапазона констант с ключом выбора.

Операторы выбора являются хорошо структурированным средством выбора из любого числа альтернатив и часто выполняют ту же функцию, что и вложенные операторы if-then-else.

4. Примеры программ с простыми типами и оператором выбора.

 Следующая простая программа демонстрирует создание и использование перечислимого типа и оператора case-of.

program colors;{Выбор цвета из набора, заданного перечислимым типом}

           uses CRT;

        type color = (cWhite,cRed,cBlue,cGreen,cBlack); {перечислимый тип}

        var b:0..4; c:color;

        begin TextBackground(cyan);TextColor(white);ClrScr;window(10,10,50,20);

                       write('Введите число (от 0 до 4):');read(b);c:=color(b);

              case c of     cWhite: begin TextColor(white);writeln('white') end;

                                      cRed: begin TextColor(red);writeln('red') end;

                                     cBlue: begin TextColor(blue);writeln('blue') end;

                                     cGreen: begin TextColor(green);writeln('green') end;

                                      cBlack: begin TextColor(black);writeln('black') end;

                      end

        end {colors}.

Эта программа иллюстрирует также так называемое приведение типа. Для любого типа можно использовать функцию с именем этого типа для преобразования переменной (или выражения) к заданному типу. Например, для описанного выше типа color допустим, оператор присваивания сol:= color(3); в результате такого присваивания переменная col типа color получит значение blue.

     Замечание

Переменная с приведением типа рассматривается, как обычная переменная и может использоваться не только в выражениях, но и в левой части оператора присваивания.

Приводимая ниже программа week_day иллюстрирует использование диапазонов типа и оператора case-of для определения дня недели по вводимой дате:

  program week_day; {Вычисление дня недели по введённой дате}

            uses CRT;

            var d:1..31; m:1..12; year:1600..2000;{день, месяц, год}

                wd:integer; {день недели}  z:1..100; {год в столетии}

                t:string[1];

 begin TextBackground(cyan);TextColor(white);ClrScr;

                     window(10,10,50,20); TextBackground(blue);ClrScr;

       repeat writeln('  введите дату:');

             write(' Год:'); readln(year); write(' месяц:'); readln(m);

             write(' день:'); readln(d); writeln(' день недели: ');

         {вычисление по формуле Зеллера}

         if m<3 then begin m:=m+10;year:=year-1 end

                     else m:=m-2; z:=year div 100; year:=year mod 100;

         wd:=abs(trunc(2.6*m-0.2)+d+year div 4+year+z div 4-2*z);

         wd:=wd mod 7; {конец вычисления}  case wd of

                                     0: writeln(' воскресенье');

                                     1: writeln(' понедельник');

                                     2: writeln(' вторник');

                                     3: writeln(' среда');

                                     4: writeln(' четверг');

                                     5: writeln(' пятница');

                                     6: writeln(' суббота'); end; readln(t)

      until (t=' ')

 end{week_day}.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22729. Політика США щодо країн Закавказзя 82.5 KB
  Політика США щодо країн Середньої Азії. Політика США щодо країн Закавказзя. Экономическая экспансия США в республиках бывшего СССР приобрела к настоящему времени очень широкие масштабы. В большинстве этих каспийских проектов принимали участие нефтяные корпорации США такие как Амоко Amoco Юнокал Unocal Пеннзойл Pennzoil Рамко Ramco Экссон Exxon Figaro economie 25.
22730. Основи програмної інженерії, курс лекцій 7.17 MB
  Даже простые системы ПО обладают высокой степенью сложности, поэтому при их разработке приходится использовать весь арсенал технических и инженерных методов. Таким образом, инженерия программного обеспечения – это инженерная дисциплина
22731. Політика адміністрації Дж. Буша (ст.) щодо СРСР на етапі його розпаду 29 KB
  Припинення холодної війни біполярної конфронтації зняло головну суперечність котра продукувала юнку ядерних озброєнь. Переведення міждержавних і міжнародних проблем у річище політичного діалогу поширення відносин партнерства створили клімат довіри який у свою черіу дав змоіу і СРСР і СШЛ піти па істотне скорочення ядерних озброєнь. І тій і іншій стороні необхідно було позбавитися від накопичень застарілих ядерних озброєнь експлуатація яких потребує великих витрат. закінчувалися гарантійні терміни експлуатації близько 60 ...
22732. Доктрина стримування 31 KB
  Тож керівництво США зробило спробу ізолювати СРСР у систесмі повоєнних міжнародних відносин проголосивши радянський режим аномальним збоченням природного шляху суспільного розвитку. яку направив до держдепартаменту радник посольства США в Москві маловідомий тоді дипломат Джордж Кеннан. Зміст її зводився до того що мирне співіснування США і Радянського Союзу є неможливим так само як і будьяке співробітництво між ними у вирішенні міжнародних питань. Кеннан уже як начальник відділу політичного планування держдепартаменту США...
22733. Основні напрямки зовнішньої політики адміністрації Дж. Буша (мол.) 34.5 KB
  Такая политика известна почти всем так как каждое государство исключая США при администрации Клинтона ее практикует. В строгом смысле эта поддержка не была необходимой но она оказала важную дипломатическую и экономическую помощь в борьбе США против терроризма. Вместе с тем администрация США решительно отвергла более широкую коалицию которая могла помешать борьбе с терроризмом в целом и ведению войны против талибов в частности. Администрация США поняла это несмотря на четкое осознание всей слабости многосторонних мер и коалиций и решила...
22734. Створення НАТО 32.5 KB
  Створення НАТО. після тривалих переговорів у Великій залі Державного департаменту США у Вашингтоні відбулася церемонія підписання Статуту Організації Північноатлантичного Договору НАТО. згідно з цим законом СПІА уклали вісім двосторонніх угод із західноєвропейськими членами НАТО про фінансову допомогу у військовій сфері. керуючись законом конгрес затвердив суму асигнувань 95 млрд доларів для кредитування закупок військової техніки та обладнання членами НАТО.
22735. Зовнішньоекономічна програма США після ІІ світової війни 26.5 KB
  Зовнішньоекономічна програма США після ІІ світової війни. Проте США не зазнали на відміну від європейських держав проблем пов'язаних з війною руйнації міст та сіл. Зате на США припала третина воєнних витрат в антигітлерівській коаліції. Найголовніший результат американської участі у другій світовій війні полягав у тому що США перетворилися в наймогутнішу країну капіталістичного світу стали його економічним та фінансовим центром і незаперечним військовополітичним лідером.
22736. Ескалація інтервенції США у В'єтнамі 1965 - 1968 рр. 30.5 KB
  Ескалація інтервенції США у Вєтнамі 1965 1968 рр. Воспользовавшись спровоцированными инцидентами США подвергли 5 августа 1964 г. 10 августа президент США утвердил закон принятый 7 августа на совместном заседании палаты представителей в сената США. Эта так называемая тонкинская резолюция санкционировала принятие президентом США необходимых мер два отражения любого вооруженного нападения против военных сил США и предотвращения дальнейшей агрессии.
22737. Початок ’’холодної війни’’ США проти СРСР у 1946 – 1949 рр 37 KB
  Початок ’’холодної війни’’ США проти СРСР у 1946 – 1949 рр. Але наступного ж дня 3 лютого у США розпочалася пропагандистська кампанія з приводу радянського атомного шпіонажу до речі про інтерес спецслужб СРСР до Манхеттенського проекту американському керівництву стало відомо щонайменше за півроку до появи відповідної інформації у ЗМІ. Черчилль не висловив і побоювань щодо можливості воєнного нападу СРСР на країни Заходу. СРСР який переміг у війні та вперше розірвав буферний пояс що ізолював його від світу відчув за думкою...