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

27387. Анализ и синтез 18.71 KB
  Способность к аналитикосинтетической деятельности находит свое выражение не только в умении выделять элементы того или иного объекта его различные признаки или соединять элементы в единое целое но и в умении включать их в новые связи увидеть их новые функции. Так как работу по формированию у детей логического приема сравнения лучше начать с первых уроков математики то в качестве объектов можно сначала использовать предметы или рисунки с изображением предметов хорошо им знакомых в которых они могут выделить те или иные признаки опираясь...
27388. Методика преподавания русского языка 36 KB
  Как и любая другая наука методика русского языка имеет свой предмет. Методика русского языка призвана изучить закономерности формирования умений и навыков в области языка усвоения систем научных понятий по грамматике и по другим разделам науки о языке. Методика русского языка изучает уровни знаний умений и навыков учащихся на разных ступенях обучения выясняет причины успехов или неудач в обучении исследует типичные ошибки речевые орфографические и пр.
27389. Место курса «Русский язык» в учебном плане 76 KB
  Это обусловлено тем что русский язык является государственным языком Российской Федерации родным языком русского народа средством межнационального общения. Осознание единства звукового состава слова и его значения. Установление числа и последовательности звуков в слове. Сопоставление слов различающихся одним или несколькими звуками.
27390. Коммуникативно-познавательная основа русского языка 80 KB
  Коммуникативный принцип предусматривает: осмысление и реализацию основной функции языка быть средством общения; развитие умения ориентироваться в ситуациях общения понимать цель и результат общения собеседников контролировать и корректировать свою речь в зависимости от ситуации общения; знакомство с различными системами общения устными и письменными речевыми и неречевыми; формирование представления о тексте как результате продукте речевой деятельности; развитие у учащихся желания потребности создавать собственные тексты...
27391. Психолого-педагогические основы методики обучения грамоте 69 KB
  Что же собой представляет метод обучения В литературе существуют различные подходы к определению этого понятия: 1это способ деятельности учителя и учащихся; 2совокупность приемов работы; 3путь по которому учитель ведет учащихся от незнания к знанию; 4 система действий учителя и учащихся и т.Овладение грамотой – первый этап школьного обучения детей в течение которого у них должны быть сформированы начальные навыки чтения и письма. Перекодировка о которой сказано выше является главным предметом методики обучения грамоте поэтому...
27392. В методике выделяют три этапа формирования навыка чтения: аналитический, синтетический и этап автоматизации 48 KB
  Аналитический этап характеризуется тем что все три компонента процесса чтения в деятельности чтеца разорваны и требуют от ребенка отдельных усилий по произведению конкретных операций: увидеть гласную букву соотнести ее со слогомслиянием подумать куда надо причитать буквы вне слияния озвучить каждый увиденный графический слог т. Однако учитель должен помнить что каждому ребенку свойствен свой темп в развитии вообще и в овладении навыком чтения в частности.Синтетический этап предполагает что все три компонента чтения синтезируются т.
27394. Принципы русской орфографии 35 KB
  Морфологическийединообразие написания морфем все случаи безуд гл оглушеине или озвончение согл традиционное произношение Решение орфогрфической задачи по морфологическому принципу состоит в том чтобы реюбенок зналд образ слова кот искажен фонетически 2. Традиционный Относятся все лсоварные слова правописание жиши чаща чущуИспользовать принципы запоминания 4. Принцип дифференциации значений лексический грамматический смысловой КомпаниякампанияподжегподжогСлова омофоны 5. Принцип аббревиации Практически не изуч в нач школе...
27395. Морфемика – изучает состав слова 96 KB
  Развитие интереса детей к языку через состав слова. Выяснение как сделаны слова в р. Вопрос о причинах ошибок которые допускают дети при разборе слова по составу специально изучали психологи Л.