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.