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

7769. Педагогика. Краткий терминологический словарь 52 KB
  Краткий терминологический словарь Активные методы обучения - это методы обучения, основанные на самостоятельной творческой деятельности учащихся по разрешению задач и ситуаций. Активные методы обучения повышают степень мотивации и эм...
7770. Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов 87 KB
  Тема: Свойства твёрдых тел, жидкостей и газов. Цель: Закрепить знания о состояниях тел. Задачи: Рассмотреть свойства твёрдых тел, жидкостей и газов. Сформировать представления о деформации, упругости, пластичности. Ход урока. Орган...
7771. Аналіз статті. Дубовик С.Г. Мовний етикет у професійній культурі педагога 36 KB
  Аналіз статті. Дубовик С.Г. Мовний етикет у професійній культурі педагога Перебудова вищої школи передбачає виведення вищої освіти на світовий рівень, а тому розглядає багато проблем, серед яких важливе місце належить проблемі формування висококвалі...
7772. Аналіз статті: Трохимець О.І. Розвиток вищої освіти України в умовах глобалізації 16.58 KB
  Аналіз статті: Трохимець О.І.Розвиток вищої освіти України в умовах глобалізації Сучасний етап розвитку світової і вітчизняної економіки передбачає створення суспільства, що базується на знаннях, де соціальне й економічне благополуччя країни в...
7773. Загальні основи педагогіки вищої школи. організація педагогічного процесу та зміст освіти у вищій школі 533 KB
  Загальні основи педагогіки вищої школи. організація педагогічного процесу та зміст освіти у вищій школі Тема 1. Загальні основи педагогіки вищої школи. система вищої освіти в Україні і закордонні План вивчення теми: Предмет...
7774. Воспитание в Древнем мире. Спарта и Афины 30 KB
  Воспитание в Древнем мире. Спарта и Афины. Обучение и воспитание в Афинах. Утвердить законом тот факт, что ребенка обязаны обучать родители, в Афинах не догадались. Собственного говоря - этого и не требовалось. Общественное мнение, неписанные законы...
7775. Воспитание в Киевской Руси 31 KB
  Воспитание в Киевской Руси Хотелось бы пока остановиться на двух великих произведениях Древней Руси: летопись Повесть временных лет и Поучение Владимира Мономаха. Повесть временных лет определяет место славян и, в частности, русского народа, среди н...
7776. Воспитание в первобытном обществе. Педагогика древних славян 33.5 KB
  Воспитание в первобытном обществе. Педагогика древних славян Воспитание как особый вид  человеческой деятельности появилось в первобытном обществе около  40 - 35  тысяч лет назад. К этому периоду на Земле появляется разумный человек современног...
7777. Воспитание в период раннего феодализма 27.5 KB
  Воспитание в период раннего феодализма. В феодальном обществе господствующими сословиями были светские феодалы и духовенство, владевшие всей землей и эксплуатировавшие подвластных им крестьян. Идеологическим оплотом господствующих групп феодального ...