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

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

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).

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;

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.

Вещественные типы данных

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 данных является одним из ключевых в программировании, да и вообще в компьютерных науках. Грубо говоря, данные в информатике это информация, находящиеся в состоянии хранении, обработки или передачи, в какой-то отрезок времени. В машинах Тьюринга информация имеет тип, а он в свою очередь, зависит от рода информации.

Типы данных в Паскале определяют возможные значения переменных, констант, выражений и функций. Они бывают встроенными и пользовательскими. Встроенные типы изначально присутствуют в языке программирования, а пользовательские создаются программистом.

По способу представления и обработки типы данных бывают:

• простые
• структурированные
• указатели
• объекты
• процедуры

В этой статье будут рассмотрены лишь, наиболее простые типы данных, так как на начальных этапах обучения, вашей программе будет проще обойтись, например, без файлов и записей, чем без целочисленных или строковых переменных.

Целочисленный тип

Сюда входят несколько целочисленных типов, которые различаются диапазоном значений, количеством байт отведённых для их хранения и словом, с помощью которого объявляется тип.

Объявить целочисленную переменную можно в разделе Var, например:

Над переменными этой категории можно выполнять все арифметические и логические операции за исключением деления (/), для него нужен вещественный тип. Также могут быть применены некоторые стандартные функции и процедуры.

Вещественный тип

В Паскале бывают следующие вещественные типы данных:

Над ними может быть выполнено большее количество операций и функций, чем над целыми. Например, эти функции возвращают вещественный результат:

sin(x) – синус;

cos(x) – косинус;

arctan(x) – арктангенс;

ln(x) – натуральный логарифм;

sqrt(x) – квадратный корень;

exp(x) – экспонента;

Логический тип

Переменная, имеющая логический тип данных может принимать всего два значения: true (истина) и false (ложь). Здесь истине соответствует значение 1, а ложь тождественная нулю. Объявить булеву переменную можно так:

Над данными этого типа могут выполняться операции сравнения и логические операции: not , and, or, xor.

Символьный тип

Символьный тип данных – это совокупность символов, используемых в том или ином компьютере. Переменная данного типа принимает значение одного из этих символов, занимает в памяти компьютера 1 байт. Слово Char определяет величину данного типа. Существует несколько способов записать символьную переменную (или константу):

1. как одиночный символ, заключенный в апострофы: ‘W’, ‘V’, ‘п’;
2. указав код символа, значение которого должно находиться в диапазоне от 0 до 255.
3. при помощи конструкции ^K, где K – код управляющего символа. Значение K должно быть на 64 больше кода соответствующего управляющего символа.

К величинам символьного типа данных применимы операции отношения и следующие функции:

Succ(x) - возвращает следующий символ;

Pred(x) - возвращает предыдущий символ;

Ord(x) - возвращает значение кода символа;

Chr(x) - возвращает значение символа по его коду;

UpCase(x) - переводит литеры из интервала ‘a’..’z’ в верхний регистр.

Для плодотворной работы с символьным типом рекомендую пользоваться .

Строковый тип

Строка в Паскале представляет собой последовательность символов заключенных в апострофы, и обозначается словом String . Число символов (длина строки) должно не превышать 255. Если длину строки не указывать, то она автоматически определиться в 255 символов. Общий вид объявления строковой переменной выглядит так:

Var <имя_переменной>: string[<длина строки>];

Каждый символ в строке имеет свой индекс (номер). Индекс первого байта – 0, но в нем храниться не первый символ, а длина всей строки, из чего следует, что переменная этого типа будет занимать на 1 байт больше числа переменных в ней. Номер первого символа – 1, например, если мы имеем строку S=‘stroka’, то S=s;. В одном из следующих уроков строковый тип данных будет рассмотрен подробнее.

Перечисляемый тип данных

Перечисляемый тип данных представляет собой некоторое ограниченное количество идентификаторов. Эти идентификаторы заключаются в круглые скобки, и отделяются друг от друга запятыми.

Type Day=(Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday);

Переменная A может принимать лишь значения определенные в разделе Type. Также можно объявить переменную перечисляемого типа в разделе Var:

Var A: (Monday, Tuesday);

К данному типу применимы операции отношения, при этом заранее определенно, что Monday

Интервальный тип данных

Когда необходимо задать какой то диапазон значений, то в таких ситуациях применяется интервальный тип данных. Для объявления используется конструкция m..n , где m – минимальное (начальное) значение, а n – максимально (конечное); здесь m и n являются константами, которые могут быть целого, символьного, перечисляемого или логического типа. Описываться величины интервального типа могут как в разделе типов, так и в разделе описания переменных.

Общий вид:

TYPE <имя_типа> = <мин. значение>..<макс. значение>;