На занятии рассматриваются основные стандартные типы данных в Паскаль, понятие переменной и константы; объясняется, как работать с арифметическими операциями
Паскаль — это типизированный язык программирования. Это означает, что переменные, в которых хранятся данные, имеют определенный тип данных. Т.е. программе напрямую надо указать, какие данные могут храниться в той или иной переменной: текстовые данные, числовые данные, если числовые — то целочисленные или дробные, и т.п. Это необходимо в первую очередь для того чтобы компьютер «знал», какие операции можно выполнять с этими переменными и как правильно их выполнять.
Например, сложение текстовых данных, или как это правильно называется в программировании — конкатенация — это обычное слияние строк, тогда как сложение числовых данных происходит поразрядно, кроме того, дробные и целые числа складываются тоже по-разному. То же самое касается и других операций.
Рассмотрим наиболее распространенные в Pascal типы данных.
| Тип | Диапазон | Требуемая память (байт) |
| byte | 0..255 | 1 |
| shortint | -128..127 | 1 |
| integer | -32768.. 32767 | 2 |
| word | 0..65535 | 2 |
| longint | -2147483648..2147483647 | 4 |
Нужно иметь в виду, что при написании программ в паскале integer (в переводе с англ. целое) является наиболее часто используемым, так как диапазон значений наиболее востребуем. Если необходим более широкий диапазон, используется longint (long integer, в переводе с англ. длинное целое). Тип byte в Паскале используется, когда нет необходимости работать с отрицательными значениями, то же самое касается и типа word (только диапазон значений здесь значительно больше).
Примеры того, как описываются (объявляются) переменные в Паскале:
program a1; var x,y:integer; {целочисленный тип} myname:string; {строковый тип} begin x:=1; y:=x+16; myname:="Петр"; writeln ("имя: ",myname, ", возраст: ", y) end.
Результат:
имя: Петр, возраст: 17
Обратите внимание на то, как используются комментарии в Паскале . В примере комментарии, т.е. служебный текст, который «не видим» для компилятора, заключаются в фигурные скобки. Обычно комментарии делаются программистами с целью пояснения фрагментов кода.
Задача 3. Население Москвы равняется а=9000000 жителей. Население Нью-Васюков равняется b=1000 жителей. Напишите программу, которая определяет разницу в числе жителей между двумя городами. Используйте переменные величины
Вещественные числа в Паскале и вообще в программировании — это название дробных чисел.
| Тип | Диапазон | Требуемая память (байт) |
| real | 2.9 * 10E-39 .. 1.7 * 10E38 | 6 |
| single | 1.5 * 10 E-45 .. 3.4 * 10E38 | 4 |
| double | 5 * 10E-324 .. 1.7 * 10E308 | 8 |
| extended | 1.9 * 10E-4951 .. 1.1 * 10E4932 | 10 |
Тип real в Паскале — наиболее часто используемый из вещественных типов.
Выше были представлены простые типы данных в Паскаль, к которым относятся:
Для вывода значений переменных вещественного типа обычно используется форматированный вывод:
в формате используется либо одно число, означающее число позиций, отводимых на это число в экспоненциальной форме; p:=1234.6789; Writeln(p:6:2); {1234.68}
Наряду с простыми типами в языке еще используются структурированные типы данных и указатели , которым будут посвящены последующие уроки по Паскалю.
Зачастую в программе заранее известно, что переменная будет принимать какое-то конкретное значение и не менять его на протяжении выполнения всей программы. В таком случае необходимо использовать константу.
Объявление константы в Паскале происходит до объявления переменных (до служебного слова var) и выглядит следующим образом:
Пример описания константы в Паскале:
| 1 2 3 4 5 6 | const x= 17 ; var myname: string ; begin myname: = "Петр" ; writeln ("имя: " , myname, ", возраст: " , х) end . |
const x=17; var myname:string; begin myname:="Петр"; writeln ("имя: ",myname, ", возраст: ", х) end.
Для того чтобы после вывода значений переменных оставались отступы, чтобы значения не «сливались» друг с другом, принято через двоеточие указывать какое количество символов нужно предусмотреть для вывода значения:
Здесь стоит более подробно остановиться на некоторых арифметических операциях.
Пример операции inc:
x:=1; inc(x); {Увеличивает x на 1, т.е. x=2} writeln (х)
Более сложное использование процедуры inc:
Inc(x,n) где x — порядкового типа, n — целого типа; процедура inc увеличивает x на n.
| a: =- 9 ; b: = abs (a) ; { b = 9} |
a:=-9; b:=abs(a); { b = 9}
Пример использования функции odd:
var x:integer; begin x:=3; writeln(sqr(x)); {ответ 9} end.
Формула такая: exp(ln(a)*n) , где а — число, n — степень (а>0).
Однако в компиляторе pascal abc возведение в степень осуществляется значительно проще:
var x:integer; begin x:=9; writeln(sqrt(x)); {ответ 3} end.
Задача 4.
Известны размеры спичечной коробки: высота — 12.41 см., ширина — 8 см., толщина — 5 см. Вычислить площадь основания коробки и ее объем
(S=ширина * толщина, V=площадь*высота)
Задача 5. В зоопарке три слона и довольно много кроликов, причем количество кроликов часто меняется. Слону положено съедать в сутки сто морковок, а кролику — две. Каждое утро служитель зоопарка сообщает компьютеру количество кроликов. Компьютер в ответ на это должен сообщить служителю общее количество морковок, которые сегодня нужно скормить кроликам и слонам.
Задача 6.
Известно, что x
кг конфет стоит a
рублей. Определите, сколько стоит y
кг этих конфет, а также, сколько килограмм конфет можно купить на k
рублей. Все значения вводит пользователь.
Наиболее распространенные в математике числовые типы – это целые числа, которые представляют бесконечное множество дискретных значений, и действительные числа, которые представляют неограниченный континуум значений.
В пределах одного языка могут быть реализованы различные подмножества множества целых чисел. Диапазон возможных значений целых числовых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два или четыре байта. Так, в Паскале 7.0 используются следующие целые числовые типы данных:
С целыми числовыми типами данных Паскаля можно выполнять следующие операции:
При действиях с целыми числовыми типами данных тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам, - типу того операнда, который имеет максимальную мощность (максимальный диапазон значений). Возможное переполнение результата никак не контролируется (это важно!) , что может привести к ошибкам.
Особое внимание следует уделить операции деления целых числовых типов данных. В Паскале допускается две операции деления, которые соответственно обозначаются "/" и div . Нужно знать, что результатом деления "/" является не целое, а вещественное число (это справедливо, даже если вы делите 8 на 2, т.е. 8/2=4.0). Деление div – это целочисленное деление , т.е. тип результата целый.
К вещественному числовому типу данных относится подмножество вещественных чисел, которые могут быть представлены в так называемом формате с плавающей запятой и фиксированным числом цифр. С плавающей точкой каждый числовой тип данных представляется в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая – порядком. В общем виде числовой тип данных в форме с плавающей точкой может быть представлено так: X= {+|-}MP {+ | -} r , где M – мантисса числа; r – порядок числа (r – целое число); P – основание системы счисления. Например, для десятичного основания представление 2Е-1 (здесь Е – основание десятичной системы счисления) будет иметь вид: 2*10 -1 =0.2, а представление 1.234Е5 будет соответствовать: 1.234*10 5 =123400.0.
В Паскале используются следующие типы вещественных чисел, которые определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа:
При описании вещественной переменной типа real в памяти компьютера будет создана переменная размерностью 4 байта. При этом 3 байта будут отданы под мантиссу, а один – под порядок.
Над действительными числовыми типами данных можно выполнять следующие операции:
Как видим, Паскаль характеризуется богатой гаммой вещественных типов, однако доступ к числовым типам данных single , double и extended возможен только при особых режимах компиляции. Эти числовые типы данных рассчитаны на аппаратную поддержку арифметики с плавающей точкой и для их эффективного использования в состав ПК должен входить математический сопроцессор.
Особое положение в Паскале занимает числовой тип данных comp , который трактуется как вещественное число без экспоненциальной и дробной частей. Фактически, comp – это «большое» целое число со знаком, сохраняющее 19..20 значащих десятичных цифр. В то же время числовой тип данных comp в выражениях полностью совместим с другими вещественными типами: над ним определены все вещественные операции, он может использоваться как аргумент математических функций и т.д.
В Паскале почти невозможны неявные (автоматические) преобразования числовых типов данных. Исключение сделано только для типа integer , который разрешается использовать в выражениях типа real . Например, если переменные описаны следующим образом:
Var X: integer; Y: real;
То оператор
будет синтаксически правильным, хотя справа от знака присваивания стоит целочисленное выражение, а слева – вещественная переменная, компилятор сделает преобразование числовых типов данных автоматически. Обратное же преобразование автоматически типа real в тип integer в Паскале невозможно. Вспомним, какое количество байт выделяется под переменные типа integer и real : под целочисленный тип данных integer выделяется 2 байта памяти, а под real – 6 байта. Для преобразования real в integer имеются две встроенные функции: round (x) округляет вещественное x до ближайшего целого, trunc (x) усекает вещественное число путем отбрасывания дробной части.
В языке Паскаль переменные характеризуются своим типом . Тип - это свойство переменой, по которому переменная может принимать множество значений, допустимых этим типом, и участвовать во множестве операций, допустимых над данным типом.
Тип определяет множество допустимых значений, которое принимает переменная данного типа. Определяет так же множество допустимых операций от переменной данного типа и определяет представления данных в оперативной памяти компьютера.
Например:
n:integer;
Паскаль - статический язык, из этого следует, что тип переменой определяется при ее описании и не может быть изменен. Язык Паскаль имеет развитую систему видов - все данные должны принадлежать заранее известному типу данных (либо стандартному типу, созданному при разработке языка или пользовательскому типу, который определяет программист). Программист может создавать свои типы произвольной структурой сложности на основе стандартных типов, либо уже определенных пользователем типов. Количество создаваемых типов неограниченно. Пользовательские типы в программе объявляется в разделе TYPE по формату:
[имя] = [тип]
Система стандартных типов имеет разветвленную, иерархическую структуру.
Первичными в иерархии являются простые типы . Такие типы присутствуют в большинстве языков программирования и называются простыми, однако в языке Паскаль они имеют более сложную структуру.
Структурированные типы строятся по определенным правилам из простых типов.
Указатели формируются из простых видов и используются в программах для задания адресов.
Процедурные типы являются нововведением языка Turbo Pascal, и они позволяют обращаться к подпрограммам, как к переменным.
Объекты являются также нововведением, и они предназначены для использования языка, как объектно-ориентированного языка.
В языке Паскаль целые типы бывают 5 видов. Каждый из них характеризует диапазон принимаемых значений и занимаемым местом их в памяти.
При использовании целочисленных чисел следует руководствоваться вложенностью типов, т.е. типы с меньшим диапазоном могут быть вложены в типы с большим диапазоном. Тип Byte может быть вложен во все типы занимающие 2 и 4 байта. В тоже время тип Short Int, занимающий 1 байт не может быть вложен в тип Word, поскольку не имеет отрицательных значений.
Можно выделить 5 вещественных типов:
В компьютере абсолютно точно представляются целые типы. В отличие от целых типов значение вещественных типов определяет произвольное число лишь с некоторой конечной точность, зависящего от формата числа. Вещественные числа представляются в компьютере с фиксированной или с плавающей точкой.
2358.8395
0.23588395*10 4
0.23588395*E 4
Особое положение в Паскаль занимает тип Comp, фактически это большое целое число со знаком. Этот тип совместен со всеми вещественными типами и может быть использован для большого целого числа. При представлении вещественных чисел с плавающей запятой десятичная точка, всегда подразумевается перед левой или старшей мантиссой, но при действии с числом сдвигается влево или вправо.
Порядковые типы объединяют в себе несколько простых типов. К ним относятся:
Общими признаками для порядковых типов являются: каждый из типов имеет конечное число возможных значений; значение этих типов можно определенным образом упорядочить и с каждым числом сопоставить некоторое число, являющееся порядковым номером; соседние значения порядковых типов отличается на единицу.
К значениям порядкового типа может быть применена функция ODD(x), которая возвращает порядковый номер аргумента x.
Функция PRED(x) - возвращает предшествующее значение порядкового типа. PRED(A) = 5.
Функция SUCC (x) - возвращает следующее значение порядкового типа. SUCC(A) = 5.
Значениям символьного типа является 256 символов из множества допустимых кодовой таблицей используемого компьютера. Начальная область этого множества, то есть диапазон от 0 до 127 соответствует множеству кодов ASCII, куда загружаются символы алфавита, арабских чисел и специальных символов. Символы начальной области всегда присутствуют на клавиатуре ПК. Старшая область называется альтернативной, она содержит символы национальных алфавитов и различные специальные символы, и символы псевдографики, не соответствующие коду ASCII.
Значение символьного типа занимает один байт в оперативной памяти. В программе значении заключаются в апострофы. Так же значения можно задавать в виде его ASCII-коде. В этом случае перед числом, обладающим код символа нужно поставить знак #.
C:= ’A’
Имеются два значения булевского типа: Истина (True) и Ложь (False). Переменные данного типа задаются служебным словом BOOLEAN. Значение булевского типа занимают один байт в оперативной памяти. Значениям Истина и Ложь соответствуют числовые значения 1 и 0.
Есть подмножество своего базового типа в качестве, которого может выступать любой порядковый тип. Тип-диапазон задается границами внутри базового типа.
[минимальное-значение]…[максимальное-значение]
Тип-диапазон можно задавать в разделе Type, как определенный тип, а можно непосредственно в разделе Var.
При определении тип-диапазона необходимо руководствоваться:
Данный тип относится к порядковым типам и задается перечислением тех значений, которых он может перечислять. Каждое значение именуется неким идентификатором и располагается в списке обрамленным в круглых скобках. Перечисляемый тип задается в Type:
Peoples = (men, women);
Первое значение - 0, второе значение - 1 и т.д.
Максимальная мощность 65535 значений.
Строковый тип относится к группе структурированных типов и состоит из базового типа Char. Строковый тип не относится к порядковым типам. Он определяет множество символьных цепочек произвольной длины до 255 символов.
В программе строковый тип объявляется, словом String. Поскольку String является базовым типом, он описан в языке и объявление переменной типа String осуществляется в Var. При объявлении переменной строкового типа за String в квадратных скобках целесообразно указывать длину строки. Для указания используется целое число от 0 до 255.
Fam: String;
Указание длины строки позволяет компилятору отвести под данную переменную указанное число байтов в ОЗУ. Если длина строки не указана, то в этом случае компилятор отведет под значение этой переменной максимальное возможное число байт (255).
Знание и понимание типов данных является неотъемлемой частью в программировании.
В этом уроке мы познакомимся с типами данных в языке программирования Turbo Pascal.
В языке Паскаль любые объекты, т.е. константы, переменные, значения функций или выражения, характеризуются своими типами. Тип определяет множество допустимых значений того или иного объекта, а также множество операций, которые к нему применимы. Кроме того, тип определяет формат внутреннего представления данных в памяти ЭВМ. В отношении типов объектов Паскаль является статическим языком. Это означает, что тип объекта, например, переменной, определяется при ее описании и не может быть изменен в дальнейшем.
Структура типов данных в языке Паскаль:
Простые типы языка
К простым типам относятся порядковые, вещественный, строковый и адресный (указатели) типы. Все они определяют тип только одного отдельного значения.
Порядковые типы характеризуются тем, что каждый из них имеет конечное число возможных значений, среди которых установлен линейный порядок. С каждым из значений можно сопоставить некоторое целое число - его порядковый номер.
Целочисленные типы - обозначают множества целых чисел в различных диапазонах. Имеется пять целочисленных типов, различающихся диапазоном допустимых значений и размером занимаемой оперативной памяти. Целочисленные типы обозначаются идентификаторами: Byte, ShortInt, Word, Integer, LongInt; их характеристики приведены в следующей таблице.
Значения целых типов записываются в программе привычным способом:
123 4 -3 +345 -699
Наличие десятичной точки в записи целого числа недопустимо. Будет ошибкой записать целое число следующим образом:
123.0
Кроме привычной десятичной формы записи допускается запись целых чисел в шестнадцатеричном формате, используя префикс $, например:
$01AF $FF $1A $F0A1B
Регистр букв A,B, ..., F значения не имеет.
Допустимые операции:
Тип Comp
хотя и относится к вещественным типам, на самом деле является целочисленным с очень огромным диапазоном значений.
Значения вещественных типов могут записываться в программе несколькими способами:
1.456 0.000134 -120.0 65432
+345 0 -45 127E+12
-1.5E-5 -1.6E+12 5E4 0.002E-6
Будет ошибкой записать вещественное число следующим образом:
.5 (правильно 0.5)
12. (правильно 12.0 или 12)
Вещественное число в форме с плавающей точкой (экспоненциальная форма) записывается как пара
<мантисса> Е <порядок>
Такое обозначение понимается как «мантисса, умноженная на десять в степени, равном порядку». Например,
-1.6E+12 сответствует -1.6·1012
Допустимые операции:
- присваивание;
- все арифметические: +, - ,*, /;
- сравнение: <, >, >=, <=, <>, =.
При сравнении вещественных чисел следует помнить, что в следствие неточности их представления в памяти компьютера (в виду неизбежности округления) стоит избегать попыток определения строгого равенства двух вещественных значений. Есть шанс, что равенство окажется ложным, даже если на самом деле это не так.
Диапазон или (ограниченный тип) не является предопределенным типом языка (таким как, например, Integer или Char) и поэтому ему не соответствует никакой идентификатор. Этот тип является вводимм пользователем. Используя его мы можем определить новый тип, который будет содержать значения только из ограниченного поддиапазона некоего базового типа. Базовым типом может быть только целочисленный тип, тип Char (символьный) и любой из введенных программистом перечислимых типов.
Для введения нового типа - диапазона - нужно в блоке описания типов TYPE указать имя вводимого типа и границы диапазона через специальный символ диапазона ".." (две точки подряд):
TYPE
Century = 1..21; { поддиапазон цилочисленного типа }
CapsLetters = "А".."Я"; { поддиапазон из типа Char }
Структурированные типы языка
К структурированным типам относятся: массив, запись, множество, файл и др. Все они определяют тип (или типы) некоторой структуры данных.
Массив - упорядоченная структура однотипных данных, хранящая их последовательно. Массив обязательно имеет размеры, определяющие сколько элементов хранится в структуре. До любого элемента в массиве можно добраться по его индексу.
Тип массив определяется конструкцией:
Array [диапазон] of ТипЭлементов;
Диапазон в квадратных скобках указывает значения индексов первого и последнего элемента в стурктуре. Примеры объявления типов и переменных:
TYPE
Vector = array of Real;
VAR
V1: Vector;
V2: array of Byte;
Здесь переменная V1 определяется с использованием описанного выше типа Vector; тип переменной V2 конструируется непостредственно на этапе ее описания.
В качетве типа элементов массива можно также указаывать массив, образуя тем самым многомерные структуры. Например, описание двумерной структуры (матрицы) будет выгдядеть следующим образом:
VAR
M1: array of array of Byte;
Это же самое можно записать гораздо компактнее:
VAR
M2: array of Byte;
Зжесь массивы M1 и M2 имеют совершенно одинаковую структуру - квадратной матрицы размером 3x3.
Доступ к элемента массива осуществляется путем указания его индекса, например:
Writeln(V1); {вывод на экран первого элемента массива V1}
readln(M2);{ввод третьего элемента второй строки матрицы М2}
На этом урок по типам данных закончен, текст был почти полностью скопипастен (ссылочка будет ниже), т.к. я не вижу смысла этот материал рассказывать своими словами. Если хоть немного понятна разница между типами данных, то это уже хорошо.
Простой тип определяет упорядоченное множество значений параметра. В Turbo Pascal имеются следующие группы простых типов:
Все простые типы, за исключением вещественных, называются порядковыми типами. Для величин порядковых типов определены стандартные процедуры и функции: Dec, Inc, Ord, Pred, Succ (см. п. 13.1).
В отличие от языка Паскаль, где определен единственный целый тип Integer, в Turbo Pascal имеется пять стандартных типов целых чисел: Shortint, Integer, Longint, Byte, Word. Характеристики этих типов приведены в табл. 2.
Таблица 2. Целые типы данных
| Тип | Диапазон | Формат | Размер в байтах |
| Shortint | -128 .. 127 | Знаковый | 1 |
| Integer | -32768 .. 32767 | Знаковый | 2 |
| Longint | -2147483648 .. 2147483647 | Знаковый | 4 |
| Byte | 0 .. 255 | Беззнаковый | 1 |
| Word | 0 .. 65535 | Беззнаковый | 2 |
Стандартный логический тип Boolean (размер - 1 байт) представляет собой тип данных, любой элемент которого может принимать лишь два значения: True и False. При этом справедливы следующие условия:
False
Ord (False) = 0
Ord (True) = 1
Succ (False) = True
Pred (True) = False
В Turbo Pascal 7.0 добавлено еще три логических типа ByteBool (размер - 1 байт), WordBool (размер - 2 байта) и LongBool (размер - 4 байта). Они введены для унификации с другими языками программирования и со средой Windows. Отличие их от стандартного типа Boolean заключается в фактической величине параметра этого типа, соответствующей значению True. Для вех логических типов значению False соответствует число 0, записанное в соответствующее количество байтов. Значению же True для типа Boolean соответствует число 1, записанное в его байт, а для других типов значению True соответствует любое число, отличное от нуля (хотя функция Ord в этом случае дает значение 1).
Стандартный символьный тип Char определяет полный набор ASCII-символов. Функция Ord от величины типа Char дает код соответствующего символа. Сравниваются величины символьного типа по своим кодам.
Перечисляемый тип не является стандартным и определяется набором идентификаторов, с которыми могут совпадать значения параметра. Список идентификаторов указывается в круглых скобках, идентификаторы разделяются запятыми:
typeВажно, в каком порядке перечислены идентификаторы при определении типа, т. к. первому идентификатору присваивается порядковый номер 0, второму - 1 и т. д. Один и тот же идентификатор можно использовать в определении только одного перечисляемого типа. Функция Ord от величины перечисляемого типа дает порядковый номер ее значения.
Пример. Перечисляемый тип.
type Operat = (Plus, Minus, Mult, Divide);
Логический тип является частным случаем перечисляемого типа:
type Boolean = (False, True);
В любом порядковом типе можно выделить подмножество значений, определяемое минимальным и максимальным значением, в которое входят все значения исходного типа, находящиеся в этих границах, включая и сами границы. Такое подмножество определяет тип-диапазон. Тип-диапазон задается указанием минимального и максимального значений, разделенных двумя точками:
type = . . ;
Минимальное значение при определении такого типа не должно быть больше максимального.
Пример. Определение типов-диапазонов.
type
Dozen = 1..12; {числа от 1 до 12}
AddSub = Plus..Minus; {операции сложения и вычитания}
В отличие от стандарта языка Паскаль, где определен только один вещественный тип Real, в Turbo Pascal имеется пять стандартных вещественных типов: Real, Single, Double, Extended, Соmр. Характеристики этих типов см. в табл. 3. Таблица 3. Вещественные типы данных
| Тип | Диапазон | Число значащих цифр | Размер в байтах |
| Real | 2.9*10-39..1.7*1038 | 11-12 | 6 |
| Single | 1.5*10-45..3.4*1038 | 7-8 | 4 |
| Double | 5.0*10-324.-1.7*10308 | 15-16 | 8 |
| Extended | 3.4*10-4932..1.1*104932 | 19-20 | 10 |
| Comp | -263+1..263-1 | 19-20 | 8 |
Тип Comp фактически является типом целых чисел увеличенного диапазона, однако порядковым не считается.
Типы Single, Double, Extended и Comp можно использовать в программах только при наличии арифметического сопроцессора или при включенном эмуляторе сопроцессора (см. пп. 17.5.8 и 17.7.1).
