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

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 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:

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

1. вычисление выражений в скобках;
2. умножение, деление, div, mod слева направо;
3. 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.

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

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:

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 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).

Любая программа, написанная на любом языке программирования, по большому счету предназначена для обработки данных. В качестве данных могут выступать числа, тексты, графика, звук и др. Одни данные являются исходными, другие – результатом, который получается путем обработки исходных данных программой.

Данные хранятся в памяти компьютера. Программа обращается к ним с помощью имен переменных, связанных с участками памяти, где хранятся данные.

Переменные описываются до основного кода программы. Здесь указываются имена переменных и тип хранимых в них данных.

В языке программирования Паскаль достаточно много типов данных. Кроме того, сам пользователь может определять свои типы.

Тип переменной определяет, какие данные можно хранить в связанной с ней ячейке памяти.

Переменные типа integer могут быть связаны только с целыми значениями обычно в диапазоне от -32768 до 32767. В Pascal есть другие целочисленные типы (byte, longint).

Переменные типа real хранят вещественные (дробные) числа.

Переменная булевского (логического) типа (boolean) может принимать только два значения - true (1, правда) или false (0, ложь).

Символьный тип (char) может принимать значения из определенной упорядоченной последовательности символов.

Интервальный тип определяется пользователем и формируется только из порядковых типов. Представляет собой подмножество значений в конкретном диапазоне.

Можно создать собственный тип данных простым перечислением значений, которые может принимать переменная данного типа. Это так называемый перечисляемый тип данных .

Все вышеописанное – это простые типы данных. Но бывают и сложные, структурированные, которые базируются на простых типах.

Массив – это структура, занимающая в памяти единую область и состоящая из фиксированного числа компонентов одного типа.

Строки представляет собой последовательность символов. Причем количество этих символов не может быть больше 255 включительно. Такое ограничение является характерной чертой Pascal.

Запись – это структура, состоящая из фиксированного числа компонент, называемых полями. В разных полях записи данные могут иметь разный тип.

Множества представляют собой совокупность любого числа элементов, но одного и того же перечисляемого типа.

Файлы для Pascal представляют собой последовательности однотипных данных, которые хранятся на устройствах внешней памяти (например, жестком диске).

Понятие такого типа данных как указатель связано с динамическим хранением данных в памяти компьютера. Часто использование динамических типов данных является более эффективным в программировании, чем статических.

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).

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

Данные - это общее понятие для всего того, с чем оперирует вычислительная машина. Любой тип данных определяет множество значений, которые может принимать та или иная переменная, и те операции, которые можно к ним применять.С каждой встречающейся в программе переменной должен быть сопоставлен один и только один тип.

В Паскале существуют простые типы двух видов: ординальные типы и вещественный тип. Ординальный тип либо определяется программистом (перечисляемый тип или диапазонный), либо обозначается именем одного из трех предописанных ординальных типов: Boolean, Integer или Char . Вещественный тип обозначается именем предописанного типа Real .

Перечисляемый тип характеризуется множеством входящих в него различных значений, среди которых определен линейный порядок. Сами значения обозначаются в определении этого типа именами.

Диапазонный (ограниченный) тип задается с помощью минимального и максимального значений, относящихся к предварительно описанному ординальному типу. Так порождается новый ординальный тип.

Ординальные типы данных

Ординальный тип данных описывает конечное и упорядоченное множество значений. Эти значения отображаются на последовательность порядковых номеров 0,1,2,...; исключение делается лишь для целых ординальных чисел, которые отображаются сами на себя. Каждый ординальный тип имеет минимальное и максимальное значение. Для всех значений, кроме минимального, существует предшествующее значение, а для всех значений, кроме максимального - последущее.

Предописанные функции succ, pred, ord воспринимают аргументы любого из ординальных типов:
succ(X) - дает следующее за X ординальное значение
pred(X) - дает предшествующее X ординальное значение
ord(X) - дает ординальный номер для X

Для всех ординальных типов существуют операции отношения = , = и > , причем предполагается, что оба операнда одного и того же типа.

Логический тип (Boolean)

Логическое значение - одно из двух истиностных значений, обозначаемых предопределенными именами false и true .

Существуют следующие логические операции, дающие логическое значение при применении их к логическим операндам:
and - логическое И
or - логическое ИЛИ
not - логическое НЕ

Также любая из операций отношения (= , = , > , in) поставляет логический результат.

Кроме того логический тип определен так, что false

Существуют и предописанные логические функции (т.е функции, дающие логический результат):
odd(F) - true, если целое F-нечетное и результат false, если F-четное
eoln(F) - проверка на конец строки
eof(F) - проверка на конец файла

Целый тип (Integer)

Тип integer включает в себя множество целых чисел.

При работе с целыми операндами следующие арифметические операции дают целые значения:
* - умножение
div - целая часть от деления
mod - остаток от деления
+ - сложение
- - вычитание

В Паскале существует также предописанная константа с именем MaxInt , которая содержит максимальное значение целого типа Integer и равна 32767

Целый результат дают и четыре важные предописанные функции:
abs(I) - абсолютное значение целого значения I
sgr(I) - целое значение I, возведенное в квадрат при условии, что I trunc(R) - выдает целую часть вещественного числа R
round(R) - выдает округленное целое. При этом: для R>0 означает trunc(R+0.5) , а для R

Если I - целое значение, то:
succ(I) - дает следующее целое значение (I+1)
pred(I) - дает предыдущее целое значение (I-1)

Символьный тип (Char)

Значениями типа Char являются элементы конечного и упорядоченного множества символов. Значения такого типа обозначаются одним символом, заключенным в одни кавычки (апострофы). Если нужен сам апостроф, то он пишется дважды.
Примеры: "*" "G" "3" """" "X"

Для типа Char справедливы следующие минимальные допущения:
1. Десятичные цифры от 0 до 9 упорядочены в соответствии с их числовыми значениями и следуют одна за другой (например, succ("5") = "6").
2. Могут существовать прописные буквы от "A" до "Z"; если это так, то они упорядочены в алфавитном порядке, но не обязательно следуют одна за другой (например, "A"
3. Могут существовать строчные буквы от "a" до "z"; если это так, то они упорядочены в алфавитном порядке, но не обязательно следуют одна за другой (например, "a"

Для отображения заданного множества символов на порядковые номера и обратно существуют две предописанные функции:
ord(C) - дает порядковый номер символа С в упомянутом упорядоченном множестве символов
chr(I) - дает символ с порядковым номером I

Для аргументов типа Char предописанные функции pred и succ могут быть определены таким образом:
pred(C) = chr(ord(C)-I)
succ(C) = chr(ord(C)+I)

Замечание. Предшествующий данному либо следующий за ним символ зависит от указанного множества символов, поэтому оба этих соотношения справедливы только в том случае, когда предшествующий или следующий символ существует.

Вещественный тип (Real)

Значениями вещественного типа являются элементы определяемого реализацией подмножества вещественных чисел.

Все операции над величинами вещественного типа - приближенные, их точность определяется реализацией (машиной), с которой вы имеете дело. Вещественный тип относится к простому типу, это не ординальный тип. У вещественных значений нет ординального номера и для любого из них не существует предшествующего и следующего значений.

Если хотя бы один из операндов - вещественного типа (другой может быть и целым), следующие операции дают вещественный результат:
* - умножение
/ - деление (оба операнда могут быть целыми, но результат всегда вещественный)
+ - сложение
- - вычитание

Существуют предописанные функции, дающие вещественный результат при вещественном аргументе:
abs(R) - абсолютное значение R
sqr(R) - R в квадрате, если результат не выходит за диапазон вещественных чисел

А эти предописанные функции дают вещественный результат при целом или вещественном аргументе:
sin(X) - дает синус Х; Х выражено в радианах
cos(X) - дает косинус Х; Х выражено в радианах
arctan(X) - дает выраженное в радианах значение арктангенса от Х
ln(X) - дает значение натурального (с основанием е) логарифма для Х, Х>0
exp(X) - дает значение экспоненциальной функции (т.е в степени Х)
sqrt(X) - дает значение корня квадратного Х, Х>=0

Предупреждение. К вещественным аргументам нельзя применять функции pred, succ Нельзя использовать значения вещественного типа при индексировании массивов, для управления в цикле с параметром, для определения базового типа множеств, для индексирования в операторе варианта.