Типы данных языка Pascal: классификация и описания. Арифметические и порядковые типы данных, действия с ними. Арифметические выражения: функции, операции и порядок действий. Совместимость и преобразования типов данных.

Компиляторы языка Pascal требуют, чтобы сведения об объёме памяти, необходимой для работы программы, были предоставлены до начала её работы. Для этого в разделе описания переменных (var ) нужно перечислить все переменные, используемые в программе. Кроме того, необходимо также сообщить компилятору, сколько памяти каждая из этих переменных будет занимать. А ещё было бы неплохо заранее условиться о различных операциях, применимых к тем или иным переменным...

Всё это можно сообщить программе, просто указав тип будущей переменной. Имея информацию о типе переменной, компилятор «понимает», сколько байт необходимо отвести под неё, какие действия с ней можно производить и в каких конструкциях она может участвовать.

Для удобства программистов в языке Pascal существует множество стандартных типов данных и плюс к тому возможность создавать новые типы.

Конструируя новые типы данных на основе уже имеющихся (стандартных или опять–таки определённых самим программистом), нужно помнить, что любое здание должно строиться на хорошем фундаменте. Поэтому сейчас мы и поговорим об этом «фундаменте».

На основании базовых типов данных строятся все остальные типы языка Pascal, которые так и называются: конструируемые .

Разделение на базовые и конструируемые типы данных в языке Pascal показано в таблице:

Типы данных, конструируемые программистом, описываются в разделе type по следующему шаблону:

type <имя_типа> = <описание_типа>;

Например:

type Lat_Bukvy = "a" .. "z", "A" .. "Z";

Базовые типы данных являются стандартными, поэтому нет нужды описывать их в разделе type . Однако при желании это тоже можно сделать, например, дав длинным определениям короткие имена . Скажем, введя новый тип данных

type Int = Integer;

можно немного сократить текст программы.

Стандартные конструируемые типы также можно не описывать в разделе type . Однако в некоторых случаях это всё равно приходится делать из–за требований синтаксиса. Например, в списке параметров процедур или функций конструкторы типов использовать нельзя (см. лекцию 8 ).

Порядковые типы данных

Среди базовых типов данных особо выделяются порядковые типы . Такое название можно обосновать двояко:

Стандартные подпрограммы, обрабатывающие порядковые типы данных

Только для величин порядковых типов определены следующие функции и процедуры:

1. Функция Ord (x) возвращает порядковый номер значения переменной x (относительно того типа, к которому принадлежит переменная х).
2. Функция Pred (x) возвращает значение, предшествующее х (к первому элементу типа неприменима).
3. Функция Succ (x) возвращает значение, следующее за х (к последнему элементу типа неприменима).
4. Процедура Inc (x) возвращает значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x + 1).
5. Процедура Inc (x, k) возвращает k–е значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x + k).
6. Процедура Dec (x) возвращает значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x - 1).
7. Процедура Dec (x, k) возвращает k–e значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x - k).

На первый взгляд кажется, будто результат применения процедуры Inc (x) полностью совпадает с результатом применения функции Succ (x) . Однако разница между ними проявляется на границах допустимого диапазона. Функция Succ (x) не применима к максимальному элементу типа, а вот процедура Inc (x) не выдаст никакой ошибки, но, действуя по правилам машинного сложения, прибавит очередную единицу к номеру элемента. Номер, конечно же, выйдет за пределы диапазона и за счёт усечения превратится в номер минимального значения диапазона. Получается, что процедуры Inc () и Dec () воспринимают любой порядковый тип словно бы «замкнутым в кольцо»: сразу после последнего вновь идёт первое значение.

Поясним всё сказанное на примере. Для типа данных

type Sixteen = 0 .. 15 ;

попытка прибавить 1 к числу 15 приведёт к следующему результату:

1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

Начальная единица будет отсечена, и потому получится, что Inc (15)=0 .

Аналогичная ситуация на нижней границе допустимого диапазона произвольного порядкового типа данных наблюдается для процедуры Dec (x) и функции Pred (x) :

Типы данных, относящиеся к порядковым

Опишем теперь порядковые типы данных более подробно.

1. Логический тип Boolean имеет два значения: False и True , и для них выполняются следующие равенства:
2. В символьный тип Char входит 256 символов расширенной таблицы ASCII (например, "a", "b", "я", "7", "#"). Номер символа, возвращаемый функцией Ord () , совпадает с номером этого символа в таблице ASCII .
3. Целочисленные типы данных сведём в таблицу:
4. Перечисляемые типы данных задаются в разделе type явным перечислением их элементов. Например:

   type Week = (sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat); 0 1 2 3 4 5 6

   Напомним, что для этого типа данных:

5. Интервальные типы данных задаются только границами своего диапазона. Например:

   type Month = 1 .. 12 ;
   Budni = Mon .. Fri;

6. Программист может создавать и собственные типы данных, являющиеся комбинацией нескольких стандартных типов. Например:

   type Valid_For_Identifiers = "a" .. "z" , "A" .. "Z" , "_" , "0" .. "9" ;

Этот тип состоит из объединения нескольких интервалов, причём в данном случае изменён порядок латинских букв: если в стандартном типе

Наиболее важными элементами программы являются переменные. Именно они влияют на ход событий в программе во время ее выполнения. Например, если бы мы не указали значение переменной Name в , кому было бы адресовано приветствие, выведенное программой?

Переменные могут содержать совершенно различные данные. Например, в одной переменной может храниться чье-то имя, в другой – год рождения, в – третьей – рост и т.д. Такие разные данные и представляются компьютером по-разному. Имя – это строка символов, год рождения – целое число, рост – вещественное число (например, рост равен 1.72 м).

Способ представления данных компьютером определяется их типом . Кроме того, тип данных определяет, какие действия разрешается выполнять над этими данными.

Ниже перечислены основные стандартные типы данных языка Турбо-Паскаль:

1. INTEGER – целочисленные данные в диапазоне от –32768 до 32767, в памяти занимают два байта;
2. REAL – вещественные числа в диапазоне от 2.9´10 -39 (2.9E-39) до 1.7´10 38 (1.7E38), занимают шесть байт;
3. CHAR – отдельный символ, один байт;
4. STRING – строка символов, количество символов в строке (длина строки) ограничивается числом N в квадратных скобках, занимает N+1 байт (если число N не указано, то максимальная длина строки равна 255 символов);
5. BOOLEAN – логический тип, имеет два значения: FALSE (ложь) и TRUE (истина), один байт.

Заметим, что типы INTEGER, CHAR, и BOOLEAN относятся к порядковым типам (ordinal types).

Как Вы, наверное, помните, при описании переменной после ее имени ставится двоеточие, а затем указывается тип. Если несколько переменных имеют одинаковый тип, их имена можно перечислить через запятую.

Пример описания переменных различных типов:

Delphi/Pascal

var a, b, c: integer; sum: real; Alpha, Beta: char; S: string; S_1: string; t: boolean;

a , b , c : integer ; sum : real ; Alpha , Beta : char ; S : string [ 25 ] ; S_1 : string ; t : boolean ;

Заметьте, что переменная S_1 является строкой символов, но при ее описании не указывается длина. В таком случае компилятор сам устанавливает максимально возможную длину – 255 символов.

Для хранения целых и вещественных чисел существуют и другие предопределенные типы данных. Их характеристики приведены в таблицах ниже. Сравните эти типы с типами INTEGER и REAL, также приведенными в таблицах.

	Диапазон	Размер в байтах
SHORTINT
INTEGER
LONGINT	2147483648 .. 2147483647
BYTE
WORD

Вещественные типы данных

	Диапазон	Число значащих цифр	Размер в байтах
REAL	2.9´10 -39 .. 1.7´10 3 8
SINGLE	1.5´10 – 45 .. 3.4´10 3 8
DOUBLE	5.0´10 -3 24 .. 1.7´10 3 08
EXTENDED	3.4´10 -4932 .. 1.1´10 49 32
COMP	2 63 +1 .. 2 63 -1

Какой тип данных использовать

Столько разных типов, скажете Вы, и какой же из них использовать?
Это зависит от поставленной перед Вами задачи. Например, Вам нужна переменная, в которой Вы будете хранить рост некоторого человека (вещественное значение): в этом случае достаточно использовать тип SINGLE. Если какая-то переменная используется у Вас для подсчета количества определенных объектов (целое положительное значение), то прикиньте, может ли быть это число больше 255, если нет – используйте BYTE, если же может – Вам не обойтись без WORD, а в некоторых случаях может понадобиться и LONGINT.

Чтобы узнать о различных типах побольше, нажмите Shift+F1 в среде Турбо-Паскаль (появится окно индекса помощи), а затем выбирайте интересующий Вас объект (например, наберите ‘type’ или ‘real’).

Понятие типа является одним из фундаментальных понятий любого языка программирования. Объекты (константы , переменные , функции, выражения), которыми оперирует программа, относятся к определенному типу.

Тип - это множество значений, которые могут принимать объекты программы, и совокупность операций, допустимых над этими значениями .

Например , значения 1 и 2 относятся к целочисленному типу , их можно складывать, умножать и выполнять другие арифметические операции . Значения «монитор» и «Паскаль» носят лингвистический характер, они имеют свой набор допустимых операций. В большинстве широкоупотребительных языков могут использоваться только строго определенные, заранее известные типы. Pascal , наряду со стандартными типами, имеющимися в других языках высокого уровня, позволяет программисту образовывать собственные типы.

Все допустимые в языке Паскаль типы подразделяются на две большие группы: простые и сложные (структурированные).

Тип	Диапазон	Мантисса, знаков	Требуемая память (байт)
REAL	2.9*10Е-39..1.7*10Е38	11-12
SINGLE	1.5*10Е-45..3.4*10Е38	7-8
DOUBLE	5.0*10Е-324..1.7*10Е308	15-16
EXTENDED	1.9*10Е-4951..1.1*10Е4932	19-20
COMP	-2Е+63+1..2Е+63-1	10-20

Эффективное использование типов SINGLE, DOUBLE, EXTEND, COMP возможно только при включенной директиве {$N+}. По умолчанию она находится в выключенном состоянии. Для решения инженерно-экономических задач достаточно значений типа REAL.

Пример

Var Res, Summa, Itog: real;

Булевский тип данных описывается идентификатором BOOLEAN. Переменные и константы этого типа могут принимать только одно из двух значений: TRUE (истина) или FALSE (ложь).

Пример

Var Sel1, Sel2: boolean;

A,B,C,D: boolean;

Выражения булевского типа занимают в памяти 1 байт и используются в логических выражениях и выражениях отношения, а также для управления порядком выполнения операторов программы.

Литерный (символьный) тип описывается стандартным идентификатором CHAR. Константы и переменные этого типа могут принимать одно из значений кодовой таблицы ASCII. Значение константы или переменной этого типа заключается в апострофы.

Например , Var Bukva, Znak, Simvol: char;

Bukva:=’A’; Znak:=’+’; Simvol:=’!’

Переменные символьного типа занимают в памяти 1 байт. Использование данных типа char в арифметических выражениях запрещено. К литерным значениям могут применяться операции сравнения, результат при этом зависит от номера литерной переменной или константы в кодовой таблице.

Кроме стандартных типов данных, Паскаль поддерживает скалярные типы, определенные пользователем . К ним относятся перечисляемый и интервальный типы . Данные этих типов занимают в памяти 1 байт, поэтому любой пользовательский тип не может содержать более 255 элементов. Их применение значительно улучшает наглядность программы, делает более легким поиск ошибок и экономит память.

Перечисляемый тип задается непосредственно перечислением всех значений, которые может принимать переменная данного типа. Отдельные значения указываются через запятую, а весь список заключается в круглые скобки.

Формат

Type <имя типа>=(<значение1, значение2, ..., значениеN>);

Var <идентификатор, ...>: < имя типа>;

Пример

Type Season =(Spring, Summer, Autumn, Winter);

Var S1, S2: Season;

Autumn: (September, October, Nowember);

В данном примере приведен явно описанный тип данных пользователя Season. Определены их значения - обозначения времен года. Переменные S1 и S2 могут принимать только одно из перечисленных значений. Попытка присвоить им любое другое значение вызовет программное прерывание . Третий тип перечисления - анонимный (не имеет имени) и задается перечислением значений в разделе Var. Autumn является переменной этого типа и может принимать значения September, October, Nowember. Таким образом, может быть задан любой тип, но это не всегда приемлемо. Первый способ, безусловно, более понятен и больше соответствует характеру языка Pascal.

Интервальный тип позволяет задавать две константы, определяющие границы диапазона значений для данной переменной. Компилятор при каждой операции с переменной интервального типа генерирует подпрограммы проверки, определяющие, остается ли значение переменной внутри установленного для нее диапазона. Обе константы должны принадлежать одному из стандартных типов, кроме вещественного. Значение первой константы должно быть обязательно меньше значения второй.

Формат

Type <имя типа> = <константа1> .. <константа2>;

Var <идентификатор>: < имя типа>;

Пример

Type Days = 1.. 31;

Var Work_d, Free_d: Days;

В этом примере переменные Work_d, Free_d имеют тип Days и могут принимать любые значения из диапазона 1 . . 31.

Выход из диапазона вызывает программное прерывание.

Можно определить интервальный тип, задав границы диапазона не значениями констант, а их именами:

Const Min = 1; Max = 31;

Type Days = Min .. Max;

Var Work_d, Free_d: Days;

Структурированные типы данных базируются на скалярных типах и могут содержать их различные комбинации. Они определяют упорядоченную совокупность скалярных элементов и характеризуются типом своих компонентов . В языке Паскаль представлены следующие структурированные типы данных:

строка - последовательность символов, заключенная в апострофы;

массив - структурированный тип данных, состоящий из фиксированного количества элементов одного и того же типа, доступ к которым осуществляется по индексу;

множество - набор выбранных по какому-либо признаку или группе признаков объектов, которые можно рассматривать как единое целое;

запись - совокупность фиксированного числа компонентов разного типа;

файл - последовательность компонентов одного типа и одной длины.

Еще двум структурированным типам - процедурному и типу object (объектному) - трудно поставить в соответствие данные в обычном представлении.

Рисунок 1 - Набор основных типов языка Паскаль

ЛЕКЦИЯ 2

Основы программирования.

Введение в Pascal. Типы данных. Операции.

Алфавит языка Pascal

Любой естественный язык состоит из таких элементов, как символы, слова, словосочетания, предложения. В языке программирования также есть аналогичные элементы: символы, слова, выражения (словосочетания), операторы (предложения).

Слова образуются из совокупности символов. Выражения - это группы слов, а операторы - это комбинации слов и выражений. Символы языка - есть элементарные знаки (буквы), которые используются для составления каких-то текстов. Так вот, набор этих символов и образует алфавит языка.

Алфавит языка Pascal состоит из:

1.прописных и строчных букв латинского алфавита, в который входят следующие символы:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z - прописные буквы;

A b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z - строчные буквы;

2. десятичные арабские цифры: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9;

3. шестнадцатеричные цифры (строятся из десятичных цифр и букв от A до F);

4. 32 прописные и строчные буквы русского алфавита;

5. специальные символы:

Комбинации специальных символов могут образовывать составные символы:

: = присваивание;

< > не равно;

>= больше или равно;

<= меньше или равно;

Диапазон значений;

(* *) или { }- комментарий.

Структура Pascal-программы

Для того чтобы Pasсal-компилятор правильно понял, какие именно действия от него ожидаются, ваша программа должна быть оформлена в полном соответствии с синтаксисом (правилами построения программ) этого языка.

Любая Pascal-программа может состоять из следующих блоков (квадратными скобками здесь и далее помечены необязательные части):

program <имя_программы>;

[ uses <имена_подключаемых_модулей>;]

[ label <список_меток>;]

[ const <имя_константы> = <значение_константы>;]

[ type <имя_типа> = <определение_типа>;]

[ var <имя_переменной> : <тип_переменной>;]

[ procedure <имя_процедуры> <описание_процедуры>;]

[ function <имя_функции> <описание_функции>;]

begin {начало основного тела программы}

<операторы>

end. (* конец основного тела программы *)

Поздние версии компиляторов языка Pascal уже не требуют указывать название программы, то есть строку program <имя_программы>; можно опустить. Но это возможно только в том случае, если вся программа содержится в одном модуле-файле. Если же программа состоит из нескольких самостоятельных кусков - модулей, то каждый из них должен иметь заголовок (program или unit).

Любой из перечисленных необязательных разделов может встречаться в тексте программы более одного раза, их общая последовательность также может меняться, но при этом всегда должно выполняться главное правило языка Pascal: прежде чем объект будет использован, он должен быть объявлен и описан.

Компиляторы языка Pascal не различают строчные и прописные буквы, а пробельные символы игнорируют, поэтому текст программы можно структурировать так, чтобы читать и отлаживать его было наиболее удобно.

Директивы компилятора

Строка, начинающаяся символами {$, является не комментарием, а директивой компилятора - специальной командой, от которой зависит процесс компиляции и выполнения программы. Директивы мы будем рассматривать в тех разделах, к которым они относятся "по смыслу".

Например, строка {$I-,Q+} отключает контроль правильности ввода-вывода, но включает контроль переполнения при вычислениях.

Идентификаторы

Имена, даваемые программным объектам (константам, типам, переменным, функциям и процедурам, да и всей программе целиком) называются идентификаторами. Они могут состоять только из цифр, латинских букв и знака "_" (подчеркивание). Однако цифра не может начинать имя. Идентификаторы могут иметь любую длину, но если у двух имен первые 63 символа совпадают, то такие имена считаются идентичными.

Вы можете давать программным объектам любые имена, но необходимо, чтобы они отличались от зарезервированных слов, используемых языком Pascal, потому что компилятор все равно не примет переменные с "чужими" именами.

Приведем список наиболее часто встречающихся зарезервированных слов:

array implementation shl

case interface string

const label then

file pointer uses

far procedure var

for program while

forward record with

function repeat xor

Переменные и типы данных

Переменная - это программный объект, значение которого может изменяться в процессе работы программы.

Тип данных - это характеристика диапазона значений, которые могут принимать переменные, относящиеся к этому типу данных.

Все используемые в программе переменные должны быть описаны в специальном разделе var по следующему шаблону:

var <имя_переменной_1> [, <имя_переменной_2, _>] : <имя_типа_1>;

<имя_переменной_3> [, <имя_переменной_4, _>] : <имя_типа_2>;

Язык Pascal обладает большим набором разнообразных типов данных, однако сейчас мы укажем лишь некоторые из них. Обо всех же типах данных мы поговорим далее.

Константы

Константа - это объект, значение которого известно еще до начала работы программы.

Константы необходимы для оформления наглядных программ, незаменимы при использовании в тексте программы многократно повторяемых значений, удобны в случае необходимости изменения этих значений сразу во всей программе.

В языке Pascal существует три вида констант:

Неименованные константы (цифры и числа, символы и строки, множества);

Именованные нетипизированные константы;

Именованные типизированные константы.

Неименованные константы

Неименованные константы не имеют имен, и потому их не нужно описывать.

Тип неименованной константы определяется автоматически, по умолчанию:

Любая последовательность цифр (возможно, предваряемая знаком "-" или "+" или разбиваемая одной точкой) воспринимается компилятором как неименованная константа - число (целое или вещественное);

Любая последовательность символов, заключенная в апострофы, воспринимается как неименованная константа - строка;

Любая последовательность целых чисел либо символов через запятую, обрамленная квадратными скобками, воспринимается как неименованная константа - множество.

Кроме того, существуют две специальные константы true и false, относящиеся к логическому типу данных.

Примерами использования неименованных констант могут послужить следующие операторы:

real2:= 12.075 + х;

string4:= "abc" + string44;

set5:= * set55;

boolean6:= true;

Нетипизированные константы

Именованные константы, как следует из их названия, должны иметь имя. Стало быть, эти имена необходимо сообщить компилятору, то есть описать в специальном разделе const.

Если не указывать тип константы, то по ее внешнему виду компилятор сам определит, к какому (базовому) типу ее отнести. Любую уже описанную константу можно использовать при объявлении других констант, переменных и типов данных. Вот несколько примеров описания нетипизированных именованных констант:

Типизированные константы

Типизированные именованные константы представляют собой переменные(!) с начальным значением, которое к моменту старта программы уже известно. Следовательно, во-первых, типизированные константы нельзя использовать для определения других констант, типов данных и переменных, а во-вторых, их значения можно изменять в процессе работы программы.

Описание типизированных констант производится по следующему шаблону:

const <имя_константы> : <тип_константы> = <начальное_значение>;

Из приведенных ниже примеров видно, как это сделать:

const n: integer = -10;

b: boolean = true;

Примеры типизированных констант других типов мы будем приводить по мере изучения соответствующих типов данных.

Типы данных языка Pascal

Компиляторы языка Pascal требуют, чтобы сведения об объеме памяти, необходимой для работы программы, были предоставлены до начала ее работы. Для этого в разделе описания переменных (var) нужно перечислить все переменные, используемые в программе. Кроме того, необходимо также сообщить компилятору, сколько памяти каждая из этих переменных будет занимать.

Все это можно сообщить программе, просто указав тип будущей переменной. Имея информацию о типе переменной, компилятор "понимает", сколько байт необходимо отвести под нее, какие действия с ней можно производить и в каких конструкциях она может участвовать.

Для удобства программистов в языке Pascal существует множество стандартных типов данных и плюс к тому возможность создавать новые типы данных на основе уже имеющихся (стандартных или опять-таки определенных самим программистом), которые называются конструируемые.

Разделение на базовые и конструируемые типы данных в языке Pascal показано в таблице:

	Порядковые(дискретные) типы данных				Адресные типы данных	Структурированные типы данных
			Арифметические типы данных
Базовые типы данных	Логический	Символьный		Вещественные	Нетипизи рованный указатель
Конструируемые типы	Перечисляемый week = (su, mo, tu, we, th, fr,sa);				Типизированный указатель	Массив array Строка string Запись record Процедурный Объектный
	Интервал (диапазон)
	Типы данных, конструируемые программистом

Порядковые типы данных

Среди базовых типов данных особо выделяются порядковые типы. Такое название можно обосновать двояко:

1. Каждому элементу порядкового типа может быть сопоставлен уникальный (порядковый) номер. Нумерация значений начинается с нуля. Исключение - типы данных shortint, integer и longint. Их нумерация совпадает со значениями элементов.

2.Кроме того, на элементах любого порядкового типа определен порядок (в математическом смысле этого слова), который напрямую зависит от нумерации. Таким образом, для любых двух элементов порядкового типа можно точно сказать, который из них меньше, а который - больше.

Стандартные подпрограммы, обрабатывающие порядковые типы данных

Только для величин порядковых типов определены следующие функции и процедуры:

1.Функция ord(x) возвращает порядковый номер значения переменной x (относительно того типа, к которому принадлежит переменная х).

2.Функция pred(x) возвращает значение, предшествующее х (к первому элементу типа неприменима).

3.Функция succ(x) возвращает значение, следующее за х (к последнему элементу типа неприменима).

4.Процедура inc(x) возвращает значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+1).

5.Процедура inc(x,k) возвращает k-е значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+k).

6.Процедура dec(x) возвращает значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-1).

7.Процедура dec(x,k) возвращает k-e значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-k).

На первый взгляд кажется, будто результат применения процедуры inc(x) полностью совпадает с результатом применения функции succ(x). Однако разница между ними проявляется на границах допустимого диапазона. Функция succ(x) неприменима к максимальному элементу типа, а вот процедура inc(x) не выдаст никакой ошибки, но, действуя по правилам машинного сложения, прибавит очередную единицу к номеру элемента. Номер, конечно же, выйдет за пределы диапазона и за счет усечения превратится в номер минимального значения диапазона. Получается, что процедуры inc() и dec() воспринимают любой порядковый тип словно бы "замкнутым в кольцо": сразу после последнего вновь идет первое значение.

Поясним все сказанное на примере. Для типа данных

type sixteen = 0..15;

попытка прибавить 1 к числу 15 приведет к следующему результату:

Начальная единица будет отсечена, и потому получится, что inc(15)=0.

Аналогичная ситуация на нижней границе допустимого диапазона произвольного порядкового типа данных наблюдается для процедуры dec(x) и функции pred(x):

dec(min_element)= max_element

Типы данных, относящиеся к порядковым

1. Логический тип boolean имеет два значения: false и true, и для них выполняются следующие равенства:

ord(false)=0, ord(true)=1, false

pred(true)=false, succ(false)=true,

inc(true)=false, inc(false)=true,

dec(true)=false, dec(false)=true.

2. В символьный тип char входит 256 символов расширенной таблицы ASCII (например, "a", "b", "я", "7", "#"). Номер символа, возвращаемый функцией ord(), совпадает с номером этого символа в таблице ASCII.

3. Целочисленные типы данных сведем в таблицу:

Тип данных	Количество байтов	Диапазон
		2147483648..2147483647

4. Перечисляемые типы данных задаются в разделе type явным перечислением их элементов. Например:

type week =(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat)

Напомним, что для этого типа данных:

inc(sat) = sun, dec(sun) = sat.

5. Интервальные типы данных задаются только границами своего диапазона. Например:

type month = 1..12;

budni = mon..fri;

6. Типы данных, конструируемые программистом, описываются в разделе type по следующему шаблону:

type <имя_типа> = <описание_типа>;

Например:

type lat_bukvy = "a".."z","A".."Z";

Базовые типы данных являются стандартными, поэтому нет нужды описывать их в разделе type. Однако при желании это тоже можно сделать, например, дав длинным определениям короткие имена. Скажем, введя новый тип данных

type int = integer;

можно немного сократить текст программы.

Вещественные типы данных

Напомним, что эти типы данных являются арифметическими, но не порядковыми.

Тип данных	Количество байтов	Диапазон (абсолютной величины)
		1.5*10-45..3.4*1038
		2.9*10-39..1.7*1038
		5.0*10-324..1.7*10308
		3.4*10-4932..1.1*104932

Конструируемые типы данных

Эти типы данных (вместе с определенными для них операциями) мы будем рассматривать далее на протяжении нескольких лекций.

Операции и выражения

Арифметические операции

Поговорим об операциях - стандартных действиях, разрешенных для переменных того или иного базового типа данных. Основу будут составлять арифметические и логические операции.

Замечание: Все перечисленные ниже операции (за исключением унарных "-" и not) требуют двух операндов.

1. Логические операции (and – логическое И, or – логическое ИЛИ, not – логическое НЕ, xor – исключающее ИЛИ) применимы только к значениям типа boolean. Их результатом также служат величины типа boolean. Приведем таблицы значений для этих операций:

		true false true false false false	true false false

2. Операции сравнения (=, <>, >, <, <=, >=) применимы ко всем базовым типам. Их результатами также являются значения типа boolean.

3. Операции целочисленной арифметики применимы только к целым типам. Их результат - целое число, тип которого зависит от типов операндов.

a div b - деление а на b нацело (не нужно, наверное, напоминать, что деление на 0 запрещено, поэтому в таких случаях операция выдает ошибку). Результат будет принадлежать к типу данных, общему для тех типов, к которым принадлежат операнды.

Например, (shortint div byte = integer). Пояснить это можно так: integer - это минимальный тип, подмножествами которого являются одновременно и byte, и shortint.

a mod b - взятие остатка при делении а на b нацело. Тип результата, как и в предыдущем случае, определяется типами операндов, а 0 является запрещенным значением для b. В отличие от математической операции mod, результатом которой всегда является неотрицательное число, знак результата "программистской" операции mod определяется знаком ее первого операнда. Таким образом, если в математике (-2 mod 5)=3, то у нас (-2 mod 5)= -2.

a shl k - сдвиг значения а на k битов влево (это эквивалентно умножению значения переменной а на 2k). Результат операции будет иметь тот же тип, что и первый ее операнд (а).

a shr k - сдвиг значения а на k битов вправо (это эквивалентно делению значения переменной а на 2k нацело). Результат операции будет иметь тот же тип, что и первый ее операнд (а).

and,or,not,xor - операции двоичной арифметики, работающие с битами двоичного представления целых чисел, по тем же правилам, что и соответствующие им логические операции.

4. Операции общей арифметики (+, -, *, /) применимы ко всем арифметическим типам. Их результат принадлежит к типу данных, общему для обоих операндов (исключение составляет только операция дробного деления /, результат которой всегда относится к вещественному типу данных).

Другие операции

Существуют и другие операции, специфичные для значений некоторых стандартных типов данных языка Pascal. Эти операции мы рассмотрим в соответствующих разделах:

#, in, +, *, : см. лекцию 5 «Символы. Строки. Множества»

@, ^ : см. лекцию 7 «Адреса и указатели»

Стандартные арифметические функции

К арифметическим операциям примыкают и стандартные арифметические функции. Их список с кратким описанием мы приводим в таблице.

Функция	Описание	Тип аргумента	Тип результата
	Абсолютное значение (модуль) числа	Арифметический	Совпадает с типом аргумента
	Арктангенс (в радианах)	Арифметический	Вещественный
	Косинус (в радианах)	Арифметический	Вещественный
	Экспонента (ex)	Арифметический	Вещественный
	Взятие дробной части числа	Арифметический	Вещественный
	Взятие целой части числа	Арифметический	Вещественный
	Натуральный логарифм (по основанию e)	Арифметический	Вещественный
	Проверка нечетности числа
	Значение числа		Вещественный
	Округление к ближайшему целому	Арифметический
	Округление "вниз" - к ближайшему меньшему целому	Арифметический
	Синус (в радианах)	Арифметический	Вещественный
	Возведение в квадрат	Арифметический	Вещественный
	Извлечение квадратного корня	Арифметический	Вещественный

Арифметические выражения

Все арифметические операции можно сочетать друг с другом - конечно, с учетом допустимых для их операндов типов данных.

В роли операндов любой операции могут выступать переменные, константы, вызовы функций или выражения, построенные на основе других операций. Все вместе и называется выражением.

Примеры арифметических выражений:

(x<0) and (y>0) - выражение, результат которого принадлежит к типу boolean;

z shl abs(k) - вторым операндом является вызов стандартной функции;

(x mod k) + min(a,b) + trunc(z) - сочетание арифметических операций и вызовов функций;

odd(round(x/abs(x))) - "многоэтажное" выражение.

Порядок вычислений

Если в выражении расставлены скобки, то вычисления производятся в порядке: чем меньше глубина вложенности скобок, тем позже вычисляется заключенная в них операция. Если же скобок нет, то сначала вычисляются значения операций с более высоким приоритетом, затем - с менее высоким. Несколько подряд идущих операций одного приоритета вычисляются в последовательности "слева направо".

Таблица 2.1. Приоритеты (для всех) операций языка Pascal

Типы данных языка Паскаль

Любые данные (константы, переменные, значения функций или выражения) в Турбо Паскале характеризуются своими типами. Тип определяет множество допустимых значений, которые может иметь тот или иной объект, а также множество допустимых операций, которые применимы к нему. Тип также определяет формат внутреннего представления данных в памяти компьютера.

Существуют следующие типы данных в Турбо-Паскале.

1) Простые типы:

– вещественные;

– символьные;

– булевские (логические);

– перечисляемые;

– ограниченные (диапазонные).

2) Составные (структурированные) типы:

– регулярные (массивы);

– комбинированные (записи);

– файловые;

– множественные;

– строковые;

– объекты.

3) Ссылочные типы (типизированные и нетипизированные указатели).

4) Процедурные типы.

В Турбо Паскале предусмотрен механизм создания новых типов данных, благодаря чему общее количество типов, используемых в программе может быть сколь угодно большим.

Целый тип . Значениями целого типа являются элементы подмножества целых чисел. В Турбо-Паскале существует пять целых типов. Их названия, диапазон значений, длина представления в байтах приведены в табл. 6.

Таблица 6

Целые типы данных

Целые переменные описываются с использованием указанных выше зарезервированных слов:

i, j, k: integer;

Данные целого типа хранятся в памяти точно. Например, переменные типа integer занимают в памяти 2 байта (16 бит), которые распределяются следующим образом: 1 бит отводится для хранения знака числа (0, если число положительное, и 1, если число отрицательное) и 15 бит для хранения числа в двоичной системе счисления. Максимальное десятичное число, которое можно записать как двоичное в 15 бит – это 32767.

При использовании процедур и функций с целочисленными параметрами следует руководствоваться «вложенностью» типов, т.е. везде где используется word, допускается использование byte (но не наоборот), в longint «входит» integer, который, в свою очередь, включает в себя shortint.

Для целого типа определены пять основных операций, результатом которых также является целое число: +, -,*, div, mod (сложение, вычитание, умножение, целочисленное деление и остаток от целочисленного деления). В арифметических выражениях операции *, div, mod имеют более высокий приоритет по сравнению с операциями +, -. Примеры записи выражений:

Перечень процедур и функций, применимых к целочисленным типам, приведен в табл. 7. Буквами b, s, w, i, l обозначены выражения соответственно типа byte, shortint, word, integer, и longint; x – выражение любого из этих типов; идентификаторы vb, vs, vw, vi, vl, vx обозначают переменные соответствующих типов. В квадратных скобках указывается необязательный параметр.

Таблица 7

Стандартные процедуры и функции, применимые к целым типам

Обращение	Тип результата	Действие
Abs (x)	x	Возвращает модуль x
Chr (b)	Char	Возвращает символ по его коду
Dec (vx [, i])	-	Уменьшает значение vx на i, а при отсутствии i – на 1
Inc (vx [, i])	-	Увеличивает значение vx на i, а при отсутствии i – на 1
Hi (i)	Byte	Возвращает старший байт аргумента
Hi (i)	Byte	То же
Lo (i)	Byte	Возвращает младший байт аргумента
Lo (w)	Byte	То же
Odd (l)	Byte	Возвращает true, если аргумент – нечетное число
Random (w)	Как у параметра	Возвращает псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0…(w-1)
Sqr (x)	x	Возвращает квадрат аргумента
Swap (i)	Integer
Swap (w)	Word	Меняет местами байты в слове
Succ(x)	Как у параметра	Возвращает следующее целое значение, т.е. x+1
Pred(x)	Как у параметра	Возвращает предшествующее целое значение, т.е. x-1

При действиях с целыми числами тип результата будет соответствовать типу операнда, а если операнды относятся к различным целым типам, - типу того операнда, который имеет максимальный диапазон значений. Возможное переполнение результата не контролируется, что может привести к ошибкам в программе.

Вещественный тип. Значения вещественных типов определяют произвольное число с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа. В Турбо-Паскале существуют пять вещественных типов (табл. 8).

Таблица 8

Вещественные типы данных

Вещественные переменные описываются с использованием указанных выше зарезервированных слов:

Вещественное число в памяти компьютера состоит из 3-х частей:

Знаковый разряд числа;

Экспоненциальная часть;

Мантисса числа.

Мантисса имеет длину от 23 (Single) до 63 (Extended) двоичных разрядов, что и обеспечивает точность 7-8 для Single и 19-20 для Extended десятичных цифр. Десятичная точка (запятая) подразумевается перед левым (старшим) разрядом мантиссы, но при действиях с числом ее положение сдвигается влево или вправо в соответствии с двоичным порядком числа, хранящимся в экспоненциальной части, поэтому действия над вещественными числами называют арифметикой с плавающей точкой (запятой).

Доступ к типам Single, Double и Extended осуществляется только при особых режимах компиляции. Для включения данных режимов следует выбрать пункт меню Options , Compiler… и включить опцию 8087/80287 в группе Numeric processing .

Особое положение в Турбо Паскаль занимает тип 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 в выражениях Comp полностью совместим с любыми другими вещественными типами: над ним определены все вещественные операции, он может использоваться как аргумент математических операций и т.д.

Вещественные числа задаются в десятичной системе счисления в одной из двух форм .

В форме с фиксированной точкой запись состоит из целой и дробной частей, отделенных друг от друга точкой, например:

0.087 4.0 23.5 0.6

В форме с плавающей точкой запись содержит букву Е, которая означает «умножить на десять в степени», причем степень является целым числом, например:

7Е3 6.9Е-8 0.98Е-02 45Е+04

Над объектами вещественного типа определены следующие операции: +, -, *, /.

Операции «*» и «/» имеют более высокий приоритет по сравнению с операциями «+» и «-».

Если хотя бы один операнд вещественный, то операции +, -, *, / приводят к вещественному результату. Операция деления / приводит к вещественному результату и в случае двух целых операндов, например: 9/3 = 3.0.

Для работы с вещественными данными могут использоваться стандартные математические функции, представленные в табл. 9. Результат работы этих функций также является вещественным.

Таблица 9

Математические функции, работающие с вещественными данными

Переменные и константы типа REAL запрещается использовать:

– в функциях pred(x), succ(x), ord(x);

– в качестве индексов массивов;

– в качестве меток в операторах передачи управления;

– в качестве управляющих переменных (параметров цикла).

Для перевода вещественного числа в целое можно воспользоваться функциями:

trunc(x) – целая часть х (х – вещественное);

round(x) – округление до ближайшего целого (х- вещественное).

Символьный тип. Символьные переменные описываются с помощью зарезервированного слова char:

Значения этого типа выбираются из упорядоченного множества символов (из множества ASCII), состоящего из 256 символов. Каждому символу приписывается целое число из диапазона 0..255. Например, прописные буквы латинского алфавита A..Z имеют коды 65..90, а строчные буквы – коды 97..122.

Значением переменной символьного типа является один символ, заключенный в апострофы, например:

‘F’ ‘8’ ‘*’

Символьные переменные можно сравнивать между собой, при этом сравниваются коды символов.

Существуют функции, которые устанавливают соответствие между символом и его кодом:

ord(с) – выдает номер символа с;

chr(i) – выдает символ с номером i.

Эти функции являются обратными по отношению друг к другу.

Логический тип . Логические переменные описываются с помощью зарезервированного слова boolean:

p1, p2: boolean;

Переменные логического типа принимают два значения: true (истина), false (ложь).

Эти величины упорядочены следующим образом: false < true. false имеет порядковый номер 0, true имеет порядковый номер 1.

Переменным логического типа можно либо присвоить значение непосредственно, либо использовать логическое выражение. Например,

a, d, g, b: boolean;

Операции отношения (<, <=, >, >=, =, <>), применяемые к целым, вещественным и символьным переменным, дают логический результат.

Логические операции над операндами логического типа также дают логический результат (операции приведены в порядке убывания приоритета) (подробнее см. табл. 3 и 5):

not – отрицание (операция НЕ);

and – логическое умножение (операция И);

or – логическое сложение (операция ИЛИ);

xor – исключающее ИЛИ.

Выражение (not a) имеет значение, противоположное значению а.

Выражение (a and b) дает значение true, если только и а и b имеют значение true, в остальных случаях значение этого выражения есть false.

Выражение (a or b) дает значение false, если только и а и b имеют значение false, во всех остальных случаях результат true.

Перечисляемый тип . Нестандартный перечисляемый тип задается перечислением в виде имен значений, которые может принимать переменная. Каждое значение именуется некоторым идентификатором и располагается в списке, обрамленном круглыми скобками. Общий вид описания перечисляемого типа:

x = (w1, w2, …, wn);

где х – имя типа, w1, w2,…, wn – значения, которые может принимать переменная типа х.

Эти значения являются упорядоченными w1

К аргументу w перечисляемого типа применимы следующие стандартные функции:

succ(w), pred(w), ord(w).

color=(red, black, yellow, green)

ww=(left, up, right, down);

f: array of ww;

succ(d) = yellow;

Переменные а и в имеют тип w. они могут принимать одно из трех значений, причем on

К величинам перечисляемого типа применимы операции отношения: =, <>, <=, >=, <, >.

Допускается указывать константы перечисляемого типа непосредственно в разделе var без использования раздела type , например

c,d: (red, black, yellow, green);

Диапазонный (ограниченный) тип . При определении ограниченного типа указывают начальное и конечное значения, которые может принимать переменная диапазонного типа. Значения разделяют двумя точками.

Описание ограниченного типа имеет вид

Здесь а – имя типа, min, max – константы.

При задании ограниченного типа должны выполняться следующие правила:

– обе граничные константы min и max должны быть одинакового типа;

– ограниченный тип создается из данных базового типа, в качестве которого можно выбрать целый, символьный или перечисляемый типы. Например:

col = red.. yellow;

letter = ‘a’..’f’;

– переменные ограниченного типа можно описать в разделе var, не обращаясь к разделу type:

– ограниченный тип наследует все свойства базового типа, из которого он создается;

– граница min всегда должна быть меньше границы max.

Массивы . Массив – это сложный тип, представляющий собой структуру, состоящую из фиксированного числа компонент одного типа. Тип компонента называется базовым типом. Все компоненты массива можно легко упорядочить и обеспечить доступ к любому из них простым указанием его порядкового номера. Описание массива в разделе var имеет вид:

a: array of t2;

где а – имя массива, array , of – служебные слова (означают «массив из…»), t1 – тип индексов; t2 – тип компонент (базовый тип).

Количество индексов определяет размерность массива. Индексы могут быть целого (кроме longint), символьного, логического, перечисляемого и диапазонного типов. Индексы разделяются запятыми и заключаются в квадратные скобки. Компоненты массива могут быть любого типа, кроме файлового.

Пример 1. Рассмотрим одномерный массив С, значениями которого являются пять вещественных чисел:

4.6 6.23 12 -4.8 0.7

Описание этого массива выглядит следующим образом:

c: array of real;

По конкретному значению индекса можно выбрать определенную компоненту массива (например, C означает третий элемент массива С, т.е. число 12).

Пример 2. Рассмотрим двумерный массив В (матрицу В), значением которого является таблица из целых чисел:

Описание данного массива выглядит следующим образом:

b of integer;

Здесь b – имя массива, первый индекс является номером строки и принимает значения от 1 до 2, второй – номер столбца и принимает значения от 1 до 4. По конкретным значениям индексов можно выбрать определенную компоненту массива (например, b означает элемент таблицы, стоящий в первой строке и третьем столбце, т.е. число -4).

Индексы могут быть произвольными выражениями, соответствующими типу индексов из описания массива:

a: array of real;

a[(i+1)*2] := 24;

Набор операций над элементами массива полностью определяется типом этих элементов.

Строковый тип . Строковый тип – множество символьных цепочек произвольной длины (от нуля до заданного числа). Переменные строкового типа описываются с помощью служебного слова string :

b: string ;

Особенности:

– значение строковой переменной может быть введено с помощью клавиатуры, присвоено в операторе присваивания, прочитано из файла. При этом длина введенной строки может быть любой (меньше указанного размера, равна размеру или больше, в последнем случае, лишние символы отбрасываются); a:= ‘Результаты’;

– допускается использовать операцию конкатенации в операторе присваивания, так как строки могут динамически изменять свою длину: а:= a + ‘ вычислений’;

– максимальная длина строковой переменной 255 символов, это указание длины может быть опущено:

a: string ;

a1: string ;

Переменные а и а1 – одинаковы (эквивалентное описание).

– память под переменные строкового типа отводится по максимуму, но используется лишь часть памяти, реально занятая символами строки в данный момент. Для описания строковой переменной длины n используется n+1 байт памяти: n байтов - для хранения символов строки, n+1 –й байт – для хранения текущей длины.

– над значениями строковых типов определены операции сравнения: < <= > >= = <>. Короткая строка всегда меньше длинной. Если строки имеют одинаковую длину, то сравниваются коды символов.

– возможен доступ к отдельным элементам строки аналогично доступу к элементам массива: а, a. В квадратных скобках указывается номер элемента строки.

Процедуры и функции, ориентированные на работу со строками.

concat (s1, s2,…) – функция слияния строк, s1, s2, …- строки, число строк может быть произвольным. Результатом работы функции является строка. Если длина результирующей строки больше 255 символов, то строка усекается до 255 символов.

copy (s, index, count) – функция выделения строки из исходной строки s длиной count символов, начиная с символа под номером index .

delete (s, index, count) – процедура удаления из строки s подстроки длиной count символов, начиная с символа с номером index .

insert (s1, s2, index) – процедура вставки строки s1 в строку s2 , начиная с символа с номером index .

length(s) – функция определения текущей длины строки, возвращает число равное текущей длине строки.

pos(s1, s2) – функция поиска в строке s2 подстроки s1 . выдает номер позиции первого символа подстроки s1 в строке s2 (или 0, если этой строки нет).

val (st, x, code) – процедура преобразования строки s в целую или вещественную переменную x . Параметр code содержит 0, если преобразование прошло успешно (и в x помещается результат преобразования), или номер позиции строки, где обнаружен ошибочный символ (в таком случае значение x не меняется).

Совместимость и преобразование типов . Турбо Паскаль – это типизированный язык. Он построен на основе строго соблюдения концепции типов, в соответствии с которой все применяемые в языке операции определены только над операндами совместимых типов.

Два типа считаются совместимыми, если:

– оба они есть один и тот же тип;

– оба вещественные;

– оба целые;

– один тип есть тип-диапазон второго типа;

– оба являются типами диапазонами одного и того же базового типа;

– оба являются множествами, составленными из элементов одного и того же базового типа;

– оба являются упакованными строками (определены с предшествующим словом packed) одинаковой максимальной длины;

– один есть тип-строка, а другой – тип-строка или символ;

– один тип есть любой указатель, а другой – указатель на родственный ему объект;

– оба есть процедурные типы с одинаковым типом результата (для типа-функции), количеством параметров и типом взаимно соответствующих параметров.

Совместимость типов приобретает особое значение в операторах присваивания. Пусть t1 – тип переменной, а t2 – тип выражения, то есть выполняется присваивание t1:=t2. Это присваивание возможно в следующих случаях:

– t1 и t2 есть один и тот же тип, и этот тип не относится к файлам, массивам файлов, записям, содержащим поля-файлы, или массивам таких записей;

– t1 и t2 являются совместимыми порядковыми типами, и значение t2 лежит в диапазоне возможных значений t1;

– t1 и t2 являются вещественными типами, и значение t2 лежит в диапазоне возможных значений t1;

– t1 – вещественный тип и t2 – целый тип;

– t1 – строка и t2 – символ;

– t1 – строка и t2 – упакованная строка;

– t1 и t2 – совместимые упакованные строки;

– t1 и t2 – совместимые множества и все члены t2 принадлежат множеству возможных значений t1;

– t1 и t2 – совместимые указатели;

– t1 и t2 – совместимые процедурные типы;

– t1 – объект и t2 – его потомок.

В программе данные одного типа могут преобразовываться в данные другого типа. Такое преобразование может быть явным или неявным.

При явном преобразовании типов вызываются специальные функции преобразования, аргументы которых принадлежат одному типу, а значения – другому. Пример – уже рассмотренные функции ord, trunc, round, chr.

Неявное преобразование возможно только в двух случаях:

– в выражениях, составленных из вещественных и целочисленных переменных, последние автоматически преобразуются к вещественному типу, и все выражение в целом приобретает вещественный тип;

– одна и та же область памяти попеременно трактуется как содержащая данные то одного, то другого типа (совмещение в памяти данных разного типа).