5.2.3Структуры данных

Переменные в программе могут быть не только данными простых типов, но также структурами данных (data structure), то есть данными, упорядоченными каким-либо образом. Например, текст обычно рассматривается как длинная цепочка символов, а учетные записи продаж можно представить в виде таблицы, в которой в строке записываются продажи, сделанные определенным сотрудником, а в столбце — продажи, сделанные в определенный день.

Наиболее распространенной структурой данных является однородный массив (homogeneous array). Однородный массив представляет собой набор значений одного типа, например одномерный список, двумерную таблицу или таблицу с большим количеством измерений. В большинстве языков программирования для того, чтобы описать массив, нужно задать количество измерений, а также число элементов в каждом измерении. Например, структура, описанная выражением в языке С int Scores [2] [9];

означает: «Переменная Scores будет использоваться в программе для обозначения двумерного массива целых чисел, состоящего из двух строк и девяти столбцов» (рис. 5.5). То же самое выражение на языке FORTRAN будет выглядеть следующим образом:

INTEGER Scores (2.9).

После описания массива к нему можно обращаться по заданному имени. А к отдельным элементам массива можно обращаться с помощью целых чисел, которые называются индексами (indices). Они определяют строку и ряд, в котором находится элемент массива. Однако диапазон индексов меняется от языка к языку. Например, в языке С (и его производных C++, Java и С#) индексы начинаются с 0. То есть элемент, находящийся во второй строке и четвертом столбце массива Scores, можно обозначить с помощью выражения Scores [1] [3], а элемент, расположенный в первой строке и первом столбце, будет обозначаться как Scores [0] [0]. Напротив, в языке FORTRAN индексы начинаются с 1, поэтому элемент, расположенный во второй строке и четвертом столбце, будет обозначаться как Scores (2,4) (см. рис. 5.5).

Некоторые языки программирования предоставляют программисту свободу в выборе интервала индексов для однородного массива. Например, выражение Scores: array [3..4. 12..20] of integer:

Таблица 5.1. Описание переменных в	разных языках программирования
Описание переменных в языке Pascal	var Lehgth, Width: Price, Tax, Total Symbol:	real; : integer; char;
Описание переменных в языках С, C++, С# и Java	float Length, Width; int Price. Tax, Total: char Symbol:
Описание переменных в языке FORTRAN	REAL Length, INTEGER Price. CHARACTER Symbol	Width Tax. Total

в языке Pascal описывает такой же двумерный массив целых чисел Scores, как и приведенный выше, за исключением того, что строки здесь определены значениями 3 и 4, а столбцы пронумерованы от 12 до 20. Поэтому элемент, расположенный во втором ряду и четвертом столбце, будет обозначаться выражением Scores [4,15].

В отличие от однородного массива, в котором элементы данных относятся к одному типу, неоднородный массив (heterogeneous array) может содержать данные разных типов. Например, совокупность данных о сотруднике компании может состоять из элемента символьного типа Name, элемента целочисленного типа Аде и элемента вещественного типа Ski 11 Rating. В языках Pascal и С (рис. 5.6) такой тип массива называется соответственно записью (record) и структурой (structure).

Описание неоднородного массива в Pascal

var

Employee: record

Name: packed array [1..8] of char; Age: integer; SkillRating: real end

Описание неоднородного массива в С

struct

{ char Name [8];

int Age:

float SkillRating; } Employee:

К компоненту неоднородного массива обычно обращаются по имени массива, после которого ставится точка и затем указывается имя этого компонента. Например, к компоненту Age массива Employee (см. рис. 5.6) можно обратиться с помощью выражения Employee.Age.

В главе 7 мы рассмотрим, как абстрактные структуры, такие как массивы, реализуются в машине. В частности, мы покажем, что данные, которые содержит массив, могут быть разбросаны по оперативной памяти или по запоминающему устройству. Именно поэтому мы рассматриваем структуры данных, как концептуальную форму упорядочивания данных. На самом деле, расположение данных в запоминающем устройстве машины может совершенно отличаться от их абстрактной структуры.