лекция "Элементы языка Паскаль и типы данных"
Алфавит. Алфавит языка состоит из множества символов, включающих в себя буквы, цифры и специальные символы.
Латинские буквы: от А до Z (заглавные) и от a до z (строчные).
Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Специальные символы: + - * / = < > [ ] . , ( ) : ; { } ^ @ $ #.Следующие комбинации специальных символов являются едиными символами (их нельзя разделять пробелами):
Пробелы — символ пробела (код ASCII 32) и все управляющие символы кода ASCII (от 0 до 31).
Служебные слова. К спецсимволам относятся и служебные слова, смысл которых определен однозначно. Служебные слова не могут быть использованы для других целей. С точки зрения языка, они являются едиными элементами алфавита. Вот некоторые служебные слова: Program, Var, array, If, Do, While и др.
Идентификаторы. Идентификатором называется символическое имя определенного программного объекта. Такими объектами являются: имена констант, переменных, типов данных, процедур и функций, программ. Идентификатор — это любая последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. К буквам приравнивается также знак подчеркивания. Длина идентификатора может быть произвольной, но значащими являются только первые 63 символа.
Комментарии. Следующие конструкции представляют собой комментарии и поэтому пропускаются компилятором:
{любой текст, не содержащий символ "фигурная скобка"}
(* любой текст, не содержащий символы "звездочка, круглая скобка"*)
//последующий текст до конца строки
Буквы русского алфавита употребляются только в комментариях, символьных и текстовых константах.
Концепция типов данных в Паскале
Концепция типов данных является одной из центральных в любом языке программирования. Как вы знаете, с типом величины связаны три ее свойства: форма внутреннего представления, множество принимаемых значений и множество допустимых операций.
Паскаль характеризуется большим разнообразием типов данных, отраженным на рис. 3.10.
Тип данных называется порядковым, если он состоит из счетного количества значений, которые можно пронумеровать. Отсюда следует, что на этом множестве значений существуют понятия «следующий» и «предыдущий».
В стандартном Паскале Вирта отсутствовал строковый тип. Он был внесен в Турбо Паскаль. Кроме того, в Турбо Паскале целые и вещественные — это группы типов. В старших версиях Турбо Паскаля появился процедурный тип и тип «объект».
Каждый тип имеет свой идентификатор. В таблице 3.2 представлена информация о простых типах данных, определенных в Турбо Паскале и последующих диалектах языка. Для вещественных типов в скобках указано количество сохраняемых значащих цифр мантиссы в десятичном представлении числа.
Типы пользователя. Одна из принципиальных возможностей Паскаля состоит в том, что пользователю разрешается определять свои типы данных. Типы пользователя всегда базируются на стандартных типах данных Паскаля. Для описания типов пользователя в Паскале существует раздел типов, начинающийся со служебного слова Туре. К простым типам пользователя относятся перечислимый и интервальный типы данных.
Перечислимый тип задается непосредственно перечислением (списком) всех значений, которые может принимать переменная данного типа:
Туре <имя типа> = (<список значений>)
Определенное таким образом имя типа затем используется для описания переменных. Например:
Здесь Gaz и Metal — имена перечислимых типов, которые ставятся в соответствие переменным Gl, G2, G3 и Met 1, Met2. Переменной Day назначается перечислимый тип, которому не присвоено имени.
Значения, входящие в перечислимый тип, являются константами. Действия над ними подчиняются правилам, применимым к константам. Каждое значение в перечислимом типе занимает в памяти 2 байта, поэтому число значений этого типа не должно превышать 65 535.
Перечислимый тип — упорядоченное множество. Его элементы пронумерованы, начиная от 0 в порядке следования в описании.
Структурные типы. Особенностью Паскаля является то, что в нем структуры данных рассматриваются как типы — структур-
В программе, в которой присутствует данное выше описание переменной Day, возможен такой фрагмент:
Ограниченный тип задается как упорядоченное ограниченное подмножество некоторого порядкового типа:
<константа 1>..<константа 2>
Порядковый номер первой константы не должен превышать номера второй константы в соответствующем базовом типе.
При исполнении программы автоматически контролируется принадлежность значений переменной ограниченного типа установленному диапазону. При выходе из диапазона исполнение программы прерывается.
Структурные типы. Особенностью Паскаля является то, что в нем структуры данных рассматриваются как типы — структурные типы данных. Одна величина простого типа представляет собой одно значение: целое число, вещественное число, символ и пр. Одна величина структурного типа представляет собой совокупность множества значений; примеры — числовой массив, символьная строка и пр.
Автор Паскаля Вирт придавал большое значение разнообразию типов данных в языке программирования. В своей книге «Алгоритмы и структуры данных» он подчеркивает зависимость алгоритма решения задачи от способа организации данных в программе. Удачно выбранный способ организации данных упрощает алгоритм решения задачи.
Вопросы и задания
1. Входят ли в алфавит Паскаля русские буквы? Для чего их можно использовать?
2. Что такое идентификатор? Каковы правила задания идентификаторов?
3. Чем различаются разные типы данных из группы целочисленных типов?
4. Чем различаются разные типы данных из группы вещественных типов?
5. В чем разница между простыми и структурными типами?
6. Что такое перечислимый и ограниченный типы данных?
Арифметические операции
К числовым типам данных относятся группы вещественных и целочисленных типов. К ним применимы арифметические операции и операции отношений. Операции над данными бывают унарными (применимые к одному операнду) и бинарными (применимые к двум операндам).
Унарная арифметическая операция в Паскале одна. Это операция изменения знака. Ее формат:
-<величина>
Бинарные арифметические операции стандартного Паскаля описаны в табл. 3.3. В ней символ «I» обозначает целые типы, символ «R» — вещественные типы.
Стандартные функции и процедуры
В Паскале существует большое количество стандартных функций и процедур, к которым программист может обращаться в своих программах. Наиболее часто используются математические функции, например: sqrt(x) — квадратный корень, abs (х) — абсолютная величина, sin (х) и др. Часто используемые стандартные процедуры: Read(...) — процедура ввода, Write (...) — процедура вывода данных.
Стандартные функции и процедуры являются внешними подпрограммами по отношению к вызывающей их программе. Они объединены в модули, которые подключаются к основной программе и становятся доступными для использования. Наиболее часто используемые подпрограммы объединены в модуль под названием SYSTEM. Этот модуль подключается к программе автоматически.
Таблица 3.4 содержит описания стандартных математических функций Паскаля.
Для подключения других модулей необходимо в начале программы (после заголовка) записать строку:
Uses <имя модуля>
Для управления символьным выводом на экран используется стандартный модуль CRT. К программе он подключается командой:
Uses CRT
В дальнейшем из этого модуля мы будем использовать процедуру очистки экрана для символьного вывода, обращение к которой производится оператором ClrScr.
Арифметические выражения
Арифметическое выражение задает порядок выполнения действий над числовыми величинами. Арифметические выражения содержат числовые константы и переменные, арифметические операции, функции, круглые скобки. Одна константа или одна переменная — простейшая форма арифметического выражения.
Например, рассмотрим математическое выражение:
На Паскале оно выглядит так:
(2*A + Sqrt(0.5*sin(X + Y))) / (0.2*C - ln(X - Y))
Для того чтобы правильно записывать арифметические выражения, нужно соблюдать следующие правила.
1. Все символы пишутся в строчку на одном уровне. Проставляются все знаки операций (нельзя пропускать знак *).
2. Не допускаются два следующих подряд знака операций. (Нельзя: А+-В; можно: А+ (-В).)
3. Операции с более высоким приоритетом выполняются раньше операций с меньшим приоритетом. Порядок убывания приоритетов:
вычисление функции;
унарная операция смены знака (-);
*, /, div, mod;
+, -.
4. Несколько записанных подряд операций одинакового приоритета выполняются последовательно слева направо.
5. Часть выражения, заключенная в скобки, вычисляется в первую очередь. (Например, в выражении (А+В) * (C-D) умножение производится после сложения и вычитания.)
Не следует записывать выражения, не имеющие математического смысла, например: деление на нуль, логарифм отрицательного числа и т. п.
Пример. Цифрами сверху указан порядок выполнения операций:
Данное арифметическое выражение (на Паскале) соответствует следующему математическому выражению:
В Паскале нет операции или стандартной функции возведения числа в произвольную степень. Для вычисления ху рекомендуется поступать следующим образом:
а) если у — целое положительное значение, то его степень вычисляется через умножение; например х3 —> х*х*х; большие степени следует вычислять умножением в цикле;
б) если у — целое отрицательное число, то степень вычисляется так: ху = (1/х)|y|; а при у = 0: х0 = 1.
в) если у — вещественное значение, не равное нулю, то используется следующая математическая формула: ху = еу1n(-х) На Паскале получим арифметическое выражение:
exp(Y*ln(х))
Очевидно, что в этом случае не допускается нулевое или отрицательное значение х. Для целого у такого ограничения нет.
На Паскале это выражение выглядит так:
ехр(1/3*ln(А+1))
Выражение имеет целочисленный тип, если в результате его вычисления получается величина целочисленного типа. Выражение имеет вещественный тип, если результатом его вычисления является вещественная величина.
