Главная » Безопасность » Типы данных. Pascal

Типы данных. Pascal

Наиболее распространенные в математике числовые типы – это целые числа, которые представляют бесконечное множество дискретных значений, и действительные числа, которые представляют неограниченный континуум значений.

Описание числовых типов данных (целые) Паскаля

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:

Арифметические:
сложение(+);
вычитание(-);
умножение(*);
остаток от деления (mod);
возведение в степень;
унарный плюс (+);
унарный минус (-).

Операции отношения:
отношение равенства (=);
отношение неравенства (<>);
отношение меньше (<);
отношение больше (>);
отношение не меньше (>=);
отношение не больше (<=).

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.

Описание числовых типов данных (действительные) Паскаля

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:

Арифметические:
сложение (+);
вычитание(-);
умножение(*);
деление(/);
возведение в степень;
унарный плюс (+);
унарный минус (-).

Операции отношения:
отношение неравенства (<>);
отношение меньше (<);
отношение больше (>);
отношение не меньше (>=);
отношение не больше (<=).

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.

О преобразовании числовых типов данных Паскаля

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.

Каждый тип обозначает подмножество целых чисел:

Тип Диапазон Формат
ShortInt -128..127 Знаковый 8 бит
Integer -32768.. Знаковый 16 бит
LongInt -2147483648.. Знаковый 32 бита
Byte 0..255 Беззнаковый 8 бит
Word 0..65535 Беззнаковый 16 бит

Все целочисленные типы являются порядковыми . Максимальным значениям Integer и LongInt соответствуют константы MaxInt и MaxLongInt . Максимальные и минимальные значения других целочисленных типов можно получать, изпользуя функции Low и High .

Ада

Пакет Interfaces:

В этом пакете объявлены целочисленные типы с диапазонами, не зависимыми от компилятора и операционной среды.

Тип Диапазон Формат
Integer_8 -128..127 Знаковый 8 бит
Integer_16 -32768..32767 Знаковый 16 бит
Integer_32 -2147483648..2147483647 Знаковый 32 бита
Integer_64 -2**63 .. 2**63 - 1 Знаковый 64 бита
Unsigned_8 0..255 Беззнаковый 8 бит
Unsigned_16 0..65535 Беззнаковый 16 бит
Unsigned_32 0..4294967296 Беззнаковый 32 бита
Unsigned_64 0 .. 2**64 - 1 Беззнаковый 64 бита

Пакет Standard (подключается автоматически):

В этом пакете определены стандартные целочисленные типы. По стандарту, диапазон каждого следующего типа должен быть не уже, чем у предыдущего. Кроме того, на два из этих типов наложены явные минимальные ограничения по битности.

Тип Не уже, чем у... Обычно является...
Short_Short_Integer Integer_8
Short_Integer Integer_16
Integer Integer_16 Integer_32
Long_Integer Integer_32 Integer_32
Long_Long_Integer Integer_64

Несмотря на то, что я в правой колонке выписал битность каждого типа, использовать я рекоммендую только Integer и Long_Integer. Для всех остальных битностей предпочтительней типы Integer_x. Компилятор - это как частный сыщик. Чем больше от него недоговорок, тем меньше он будет полезен. Кто знает, какими битностями будут обладать стандартные типы на платформе Win128.

Кроме указанных типов, в Standard есть часто используемые:

Natural is Integer range 0 .. Integer"Last;
Positive is Integer range 1 .. Integer"Last;

Система типов языка Ада продумана лучше, чем в Borland Pascal. В Borland Pascal нельзя скомпилировать такую программу:

program Test_Word;

var
I: Word; { из лучших побуждений }

begin
for I:= 0 to -1 do { Constant out of range }
begin
end;
end.

Индекс -1 - это обычное явление, если работать с массивами, начальный индекс которых 0. Если массив пустой, то верхняя граница цикла for (длина массива минус один) как раз и получается -1. Вместо вызова ошибки этот цикл должен просто ничего не делать. В языке Ада таких проблем не возникнет. Используйте Natural и Positive на здоровье.

3.2. Простые типы данныхв Turbo Pascal 7

Простой тип определяет упорядоченное множество значений параметра. В Turbo Pascal имеются следующие группы простых типов:

целые типы;
логический тип;
символьный тип;
перечисляемый тип;
тип-диапазон;
вещественные типы.

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).

3.2.1. Целые типы

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

3.2.2. Логический тип

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).

3.2.3. Символьный тип

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.

3.2.4. Перечисляемый тип

Перечисляемый тип не является стандартным и определяется набором идентификаторов, с которыми могут совпадать значения параметра. Список идентификаторов указывается в круглых скобках, идентификаторы разделяются запятыми:

type
= ();)

Важно, 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);

3.2.5. Тип-диапазон

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}

3.2.6. Вещественные типы

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	2.910-39..1.71038	11-12	6
Single	1.510-45..3.41038	7-8	4
Double	5.010-324.-1.710308	15-16	8
Extended	3.410-4932..1.1104932	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).

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.

Целочисленные типы данных в Паскаль

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

Комментарии в Паскале

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 типы данных в Паскаль

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:

Порядковые
Целые
Логические
Символьные
Перечисляемые
Интервальные
Вещественные

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.

Константы в Паскале

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.

«Красивый» вывод целых и вещественных чисел

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:

Арифметические операции в Паскале

Порядок выполнения операций

вычисление выражений в скобках;
умножение, деление, div, mod слева направо;
сложение и вычитание слева направо.

Стандартные арифметические процедуры и функции Pascal

Здесь стоит более подробно остановиться на некоторых арифметических операциях.

Операция inc в Паскале, произносимая как инкремент, это стандартная процедура pascal, которая обозначает увеличение на единицу.

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.

Аналогично работает процедура Dec в Паскале: Dec(x) — уменьшает x на 1 (декремент) или Dec(x,n) — уменьшает x на n.
Оператор abs представляет собой модуль числа. Работает следующим образом:

a: =- 9 ; b: = abs (a) ; { b = 9}

a:=-9; b:=abs(a); { b = 9}

Оператор div в паскале является часто используемым, так как целый ряд задач связан с действием деление нацело.
Остаток от деления или оператор mod в pascal тоже незаменим при решении ряда задач.
Заслуживающей внимания является стандартная функция odd Паскаля, которая определяет, является ли целое число нечетным. Т. е. возвращает true (истина) для нечетных чисел, false (ложь) для четных чисел.

Пример использования функции odd:

var x:integer; begin x:=3; writeln(sqr(x)); {ответ 9} end.

Операция возведение в степень в Паскале отсутствует как таковая. Но для того чтобы возвести в степень число можно использовать функцию exp .

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.

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

Порядковые типы объединяют в себе несколько простых типов. К ним относятся:

все целые типы;
символьный тип;
логический тип;
тип-диапазон;
перечисляемый тип.

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.

Символьный тип

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’

Логический (булевский) тип

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.

Тип-диапазон

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:

левая граница не должна превышать правую границу;
тип-диапазон наследует все свойства базового типа, но с ограничениями, связанными и с его меньшей мощностью.

Перечисляемый тип

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

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).