28633

Структурный тип - Множество

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Понятие о типе Множество в Турбо Паскале. Описание типа Множество и константымножества . Понятие о типе Множество в Турбо Паскале.

Русский

2013-08-20

45.5 KB

12 чел.

Лекция 15: Структурный тип - Множество.

1. Понятие о типе Множество в Турбо Паскале.

2. Описание типа Множество и константы-множества .

3. Обработка множеств.

4. Примеры использования множеств .

1. Понятие о типе Множество в Турбо Паскале.

Множество является ещё одним структурным типом Турбо Паскаля, служащим для объединения однородных (однотипных) элементов. Однако форма объединения в Множество существенно отличается от типа Массив. Если в Массиве все элементы линейно упорядочены, то в Множестве - элементы неупорядочены. Понятие Множества в Паскале во многом похоже на конечное множество в дискретной математике и оказывается весьма удобным при решении многих задач управления, оптимизации, поиска и др. Паскаль - один из немногих языков программирования, поддерживающий тип Множество.  

Множество в Паскале - набор элементов одного и того же типа (порядкового типа или типа-диапазона), причем порядок элементов безразличен. Отсутствие порядка элементов означает, что нет прямого доступа к элементу множества, однако можно непосредственно проверить входит ли некоторый элемент в данное множество.

Преимуществом типа Множество по сравнению с типом Массив является то, что множество может изменять количество своих элементов при выполнении программы, т.е. оно имеет черты динамической структуры в отличие от статического массива. Однако динамизм множеств лишь относительный: в Паскале количество элементов множества не может быть больше 256. Следовательно, не любой порядковый тип может быть типом элементов множества, а лишь такой, который содержит не более 256 элементов (например, нельзя использовать тип integer, однако можно использовать диапазоны от типа integer).

2. Описание типа Множество и константы-множества.

Формально тип Множество определяется в Паскале как тип, константами (значениями) которого являются все возможные подмножества из элементов базового типа, включая пустое множество. Базовым может быть порядковый тип или его тип-диапазон, содержащий не более 256 элементов, и каждый элемент которого имеет порядковый номер, не более 255. Описание типа Множество имеет форму:

type < имя типа-множества> = set of < базовый тип >;

Как и для других типов, для использования типа Множество необходимо вначале определить  переменные этого типа. Например:

type primes = set of 1..200; {множество простых чисел до 200}

var  pr1, pr2: primes; { переменные типа primes}

Константы типа Множество должны быть заключены в квадратные скобки (не путайте квадратные скобки для индексации элементов массива - которые всегда записываются только после имени массива,  с квадратными скобками, выделяющими константы-множества !).

Одной из констант любого типа-множества является пустое множество, обозначаемое как []. Все другие константы-множества содержат один или более элементов, заключенных в общие квадратные скобки. Для образования констант-множеств используется конструктор множества - список спецификаций элементов множества, отделяемых запятыми и заключенный в квадратные скобки. Каждая спецификация может быть не только константой базового типа, но и произвольным выражением базового типа, а также типом-диапазоном этого же базового типа. Примеры конструкторов множеств:

[2] {множество из одного элемента 2}

[ 0, 2..5] {множество из элементов 0,2,3,4,5}

[1..200] {множество всех чисел базового типа 1..200}

Допускается использование обычных и типизированных констант-множеств, описание которых осуществляется с помощью конструктора множеств. Например:

const  initset: set of 0..16 = [0,1,2,4,8,16]; const range=[2..100];

3. Обработка множеств.

Над множествами Паскаля определены теоретико-множественные операции и отношения.

Операции над множествами:

+  операция объединения множеств, результатом её является множество, содержащее элементы множеств-операндов и только их.

Например:[2] + [2..5] даёт множество [2..5];

*  операция пересечения множеств, результатом её является множество, содержащее только элементы, общие для множеств-операндов (т.е. входящие во все множества-операнды);

Например: [1..200] *[0,2..5] даёт множество [2..5];

-  операция разности множеств, результатом её является множество, содержащее элементы множества-первого операнда и не содержащее элементы множества-второго операнда;

Например: [1..200] - [0,2..5] даёт множество [1, 6..200];

Отношения над множествами - бинарные отношения, имеющие применительно к множествам смысл эквивалентности (неэквивалентности) и включения одного множества в другое.

Два множества считаются эквивалентными, если они имеют одинаковые элементы (порядок перечисления элементов безразличен).

Множество А включено в множество В, если все элементы из А являются также элементами множества В.

= проверка эквивалентности, даёт true , если оба множества эквиваленты и false - в противном случае. Например: [1..3] =[3,1,2] - даёт true.

<> проверка неэквивалентности, является отрицанием эквивалентности.

Например: [1..3] <> [3,2,1] - даёт false.

<= проверка включения левого операнда в правый, даёт true, если такое включение имеет место и false - в противном случае.

Например: [5] <= [1..5]  - даёт true, а [0] <=[1..5] -  даёт false.

>= проверка включения правого операнда в левый, даёт true, если такое включение имеет место и false -  в противном случае.

Кроме отношений эквивалентности и включения имеется ещё отношение принадлежности элемента множеству. Это отношение имеет структуру:

< выражение базового типа> in  < множество над этим базовым типом >

Данное отношение  дает значение true, если первый операнд является элементом множества - второго-операнда и false -  в противном случае.

Например: 3 in [1..5]  - даёт true, а 0 in [1..5] - дает false.

Рассмотренные операции и отношения составляют основной набор средств для обработки множеств в программах. Они могут использоваться либо для построения условий, либо - непосредственно в операторах программы. Используя переменные, конструкторы, операции и отношения можно строить выражения типа множества. Для таких выражений допустимы операторы присваивания вида:

< переменная типа-множество> := < выражение типа-множество>;

Например: pr1:= pr2; {копирование множества pr2  в pr1}

       pr1:= []; {присваивание pr1  пустого множества}

       pr1:= [1..200];{присваивание pr1 множества элементов от 1 до 200}.

Оператор присваивания совместно с операцией объединения или вычитания позволяет включать или исключать элементы из множества:

set1:=set1 + [a]; {включение элемента а в множество set1}

set2:= set2 - [d]; {исключение элемента d из множества set2}

Эти же действия выполняют стандартные процедуры include(set1,a) и exclude(set2,d) соответственно.

4. Примеры использования множеств.

Рассмотрим примеры программ на Турбо Паскале с использованием множеств, иллюстрирующие технику обработки множеств.

program lat_letters;{Определение множества латинских букв в строке}

uses CRT;

var s:string; {исходная строка}

      lat:set of 'A'..'Z'; {множество лат.букв}

      k:char; j:byte;

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

     repeat writeln('Введите строку');readln(s);

     if s='' then writeln('Ошибка: пустая строка');

     until s<>'';lat:=[];for j:=1 to length(s) do if upcase(s[j]) in ['A'..'Z'] then

     lat:=lat+[upcase(s[j])];if lat=[]  then writeln('В строке нет латинских букв') else

begin writeln('Латинские буквы:'); for k:='A' to 'Z'do if k in lat then write(k,' ')  end;

end { lat_letters}.

program sieve; {Решето Эратосфена - генератор простых чисел <= N}

       const N=100;

       uses CRT;

       var next:integer; {Следующее простое число}

             start,prim:set of 1..N; {Исходное множество и множество простых чисел}

   k,j:integer;

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

                  start:=[2..N];prim:=[1];next:=2;

   {Формирование в prim множества простых чисел до N}

       while start<>[] do begin k:=next;while k<=N do

                     begin start:=start-[k];k:=k+next end; prim:=prim+[next];

                     repeat next:=next+1

                     until (next in start) or (next>N);

                              end; {Вывод чисел из множества prim}  

                    writeln('Простые числа до ',N,':'); for j:=1 to N do 

                    if j in prim then write(j:3,' ');writeln;

       end {sieve}.

Использование множеств в ряде случаев позволяет получать более простые тексты программ, "маскирующие" дополнительные циклы обработки. Например, в программе lat_letters таким "замаскированным циклом" является условие upcase(s[j]) in ['A'..'Z'], которое при отсутствии множеств, потребовало бы для реализации функцию с циклом по типу-диапазону 'A'..'Z'.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14258. Сложные формы в музыке 14.52 KB
  Сложные формы 1. сонатная форма сонатное allegro музыкальная форма основанная на сопоставлении и развитии 2х тем обычно контрастных. Представляет обширные возможности для воплощения драматизма в музыке. Применяется преимущественно в инструментальных произведениях. ...
14259. Простые формы в музыке 13.43 KB
  Простые формы ПРОСТЫЕ ФОРМЫ муз. формы из 2 или 3 частей возможны повторения каждая из которых не сложнее периода. Проста́я двухча́стная фо́рма музыкальная форма состоящая из двух частей первая из которых является периодом а вторая не содержит форм более сложных...
14260. Лейтмотив. Лейтмотив в характеристике фильма 13.9 KB
  Лейтмотив. Лейтмотив в характеристике фильма. Одной из наиболее полных и интересных драматургических функций звука является звуковой лейтмотив. Лейтмотив сопровождает обычно либо неоднократное появление действующего лица либо повторение того или иного события. В к...
14261. Передача национального колорита, эпохи через музыку 13.44 KB
  Передача национального колорита эпохи через музыку. Киномузыка участвующая в синтетическом целом произведения иногда может представлять свое собственное изображаемое время то есть не то время которое показано кинокадром. При различных ситуациях связанных с фабул
14262. Музыка и юмор, ирония, пародия, манера исполнения 13.58 KB
  Музыка и юмор ирония пародия манера исполнения. Музыка не может шутить ни над чем кроме самой музыки. Композитор подсмеивается над своей музыкой или над музыкой другого композитора. В распоряжении композитора тысячи способов сделать музыку смешной. Он может неожида
14263. Музыкальная драматургия театральных постановок (музыкально-драматический спектакль) 14.64 KB
  Музыкальная драматургия театральных постановок музыкальнодраматический спектакль. Музыкальной драматургией называется комплекс музыкальных выразительных средств которые раскрывают идейное содержание спектакля создают характерные образы действующих лиц показ
14264. Музыкальная драматургия оперы 14.96 KB
  Музыкальная драматургия оперы. Опера по определению А. Н. Серова это сценическое представление в котором происходящее на сцене действие выражается музыкою т. е. пением действующих лиц отдельно каждого или вместе или хором и силами оркестра в бесконечно разнообразн
14265. Музыкальная драматургия балета 13.73 KB
  Музыкальная драматургия балета. В основе муз. Д. лежат общие законы драмы как одного из видов исква: наличие ясно выраженного центр. конфликта раскрывающегося в борьбе сил действия и противодействия определённая последовательность этапов раскрытия драм. замысла эксп...
14266. Отличия либретто музыкально-драматического произведения (структура, язык) от словесной драмы 13.08 KB
  Отличия либретто музыкальнодраматического произведения структура язык от словесной драмы. Специфика муз. Д. учитывается уже при построении сценария и далее при разработке либретто. В тех случаях когда основой для создания либретто является готовое лит.драм. сочине