Паскаль числовые типы данных. Pascal
Наиболее распространенные в математике числовые типы – это целые числа, которые представляют бесконечное множество дискретных значений, и действительные числа, которые представляют неограниченный континуум значений.
Описание числовых типов данных (целые) Паскаля
В пределах одного языка могут быть реализованы различные подмножества множества целых чисел. Диапазон возможных значений целых числовых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два или четыре байта. Так, в Паскале 7.0 используются следующие целые числовые типы данных:
С целыми числовыми типами данных Паскаля можно выполнять следующие операции:
- Арифметические:
сложение(+);
вычитание(-);
умножение(*);
остаток от деления (mod);
возведение в степень;
унарный плюс (+);
унарный минус (-).
- Операции отношения:
отношение равенства (=);
отношение неравенства (<>);
отношение меньше (<);
отношение больше (>);
отношение не меньше (>=);
отношение не больше (<=).
При действиях с целыми числовыми типами данных тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам, - типу того операнда, который имеет максимальную мощность (максимальный диапазон значений). Возможное переполнение результата никак не контролируется (это важно!) , что может привести к ошибкам.
Особое внимание следует уделить операции деления целых числовых типов данных. В Паскале допускается две операции деления, которые соответственно обозначаются "/" и div . Нужно знать, что результатом деления "/" является не целое, а вещественное число (это справедливо, даже если вы делите 8 на 2, т.е. 8/2=4.0). Деление div – это целочисленное деление , т.е. тип результата целый.
Описание числовых типов данных (действительные) Паскаля
К вещественному числовому типу данных относится подмножество вещественных чисел, которые могут быть представлены в так называемом формате с плавающей запятой и фиксированным числом цифр. С плавающей точкой каждый числовой тип данных представляется в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая – порядком. В общем виде числовой тип данных в форме с плавающей точкой может быть представлено так: X= {+|-}MP {+ | -} r , где M – мантисса числа; r – порядок числа (r – целое число); P – основание системы счисления. Например, для десятичного основания представление 2Е-1 (здесь Е – основание десятичной системы счисления) будет иметь вид: 2*10 -1 =0.2, а представление 1.234Е5 будет соответствовать: 1.234*10 5 =123400.0.
В Паскале используются следующие типы вещественных чисел, которые определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа:
При описании вещественной переменной типа real в памяти компьютера будет создана переменная размерностью 4 байта. При этом 3 байта будут отданы под мантиссу, а один – под порядок.
Над действительными числовыми типами данных можно выполнять следующие операции:
- Арифметические:
сложение (+);
вычитание(-);
умножение(*);
деление(/);
возведение в степень;
унарный плюс (+);
унарный минус (-).
- Операции отношения:
отношение неравенства (<>);
отношение меньше (<);
отношение больше (>);
отношение не меньше (>=);
отношение не больше (<=).
Как видим, Паскаль характеризуется богатой гаммой вещественных типов, однако доступ к числовым типам данных single , double и extended возможен только при особых режимах компиляции. Эти числовые типы данных рассчитаны на аппаратную поддержку арифметики с плавающей точкой и для их эффективного использования в состав ПК должен входить математический сопроцессор.
Особое положение в Паскале занимает числовой тип данных comp , который трактуется как вещественное число без экспоненциальной и дробной частей. Фактически, comp – это «большое» целое число со знаком, сохраняющее 19..20 значащих десятичных цифр. В то же время числовой тип данных comp в выражениях полностью совместим с другими вещественными типами: над ним определены все вещественные операции, он может использоваться как аргумент математических функций и т.д.
О преобразовании числовых типов данных Паскаля
В Паскале почти невозможны неявные (автоматические) преобразования числовых типов данных. Исключение сделано только для типа integer , который разрешается использовать в выражениях типа real . Например, если переменные описаны следующим образом:
Var X: integer; Y: real;
То оператор
будет синтаксически правильным, хотя справа от знака присваивания стоит целочисленное выражение, а слева – вещественная переменная, компилятор сделает преобразование числовых типов данных автоматически. Обратное же преобразование автоматически типа real в тип integer в Паскале невозможно. Вспомним, какое количество байт выделяется под переменные типа integer и real : под целочисленный тип данных integer выделяется 2 байта памяти, а под real – 6 байта. Для преобразования real в integer имеются две встроенные функции: round (x) округляет вещественное x до ближайшего целого, trunc (x) усекает вещественное число путем отбрасывания дробной части.
К порядковым типам относятся (см. рис.4.1) целые, логический, символьный, перечисляемый и тип-диапазон. К любому из них применима функция ORD(X), которая возвращает порядковый номер значения выражения X. Для целых типов функция ORD(X) возвращает само значение X, т.е. ORD(X) = X для X, принадлежащего любому шелому типу. Применение ORD(X) к логическому, символьному и перечисляемому типам дает положительное целое число в диапазоне от 0 до 1 (логический тип), от 0 до 155 (символьный), от 0 до 65535 (перечисляемый). Тип-диапазон сохраняет все свойства базового порядкового типа, поэтому результат применения к нему функции ORD(X) зависит от свойств этого типа.
К порядковым типам можно также применять функции:
PRED (X) - возвращает предыдущее значение порядкового типа (значение, которое соответствует порядковому номеру ORD(X)- 1), т.е.
ORD(PRED(X)) = ORD(X) - 1;
SUCC (X) - возвращает следующее значение порядкового типа, которое соответствует порядковому номеру ORD(X) +1, т.е.
ORD(SUCC(X)) = ORD(X) + 1.
Например, если в программе определена переменная
то функция PRED(C) вернет значение "4", а функция SUCC(C) - значение "6".
Если представить себе любой порядковый тип как упорядоченное множество значий, возрастающих слева направо и занимающих на числовой оси некоторый отрезок, то функция PRED(X) не определена для левого, a SUCC(X) - для правого конца этого отрезка.
Целые типы. Диапазон возможных значений целых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два или четыре байта. В табл. 4.1 приводится название целых типов, длина их внутреннего представления в байтах и диапазон возможных значений.
Таблица 4.1
При использовании процедур и функций с целочисленными параметрами следует руководствоваться «вложенностью» типов, т.е. везде, где может использоваться WORD, допускается использование BYTE (но не наоборот), в LONGINT «входит» INTEGER, который, в свою очередь, включает в себя SHORTINT.
Перечень процедур и функций, применимых к целочисленным типам, приведен в табл.4.2. Буквами b, s, w, i, l обозначены выражения соответственно типа BYTE, SHORTINT, WORD, INTEGER и LONGINT, x - выражение любого из этих типов; буквы vb, vs, vw, vi, vl, vx обозначают переменные соответствующих типов. В квадратных скобках указывается необязательный параметр.
Таблица 4.2
| Стандартные процедуры и функции, применимые к целым типам | ||
| Обращение | Тип результата | Действие |
| abs (x) | x | Возвращает модуль х |
| 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(w) | To же | То же |
| Lo(i) | " | Возвращает младший байт аргумента |
| Lo (w) | " | То же |
| odd(l) | Boolean | Возвращает True, если аргумент - нечетное число |
| Random (w) | Как у параметра | Возвращает псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...(w-l) |
| sgr (x) | X | Возвращает квадрат аргумента |
| swap (i) | Integer | Меняет местами байты в слове |
| swap (w) | Word |
При действиях с целыми числами тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам, - типу того операнда, который имеет максимальную мощность (максимальный диапазон значений). Возможное переполнение результата никак не контролируется, что может привести к недоразумениям, например:
а:= 32767; {Максимально возможное значение типа INTEGER}
х:= а + 2; {Переполнение при вычислении этого выражения!}
у:= LongInt(а)+2; {Переполнения нет после приведения переменной к более мощному типу}
WriteLn(x:10:0, у:10:0)
В результате прогона программы получим
Логический тип . Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант FALSE (ложь) или TRUE (истина). Для них справедливы правила:
False < True;
succ(False)= True;
pred(True) = False.
Поскольку логический тип относится к порядковым типам, его можно использовать в операторе счетного типа, например:
for 1:= False to True do ....
Символьный тип. Значением символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу приписывается целое число в диапазоне 0...255. Это число служит кодом внутреннего представления символа, его возвращает функция ORD.
Для кодировки используется код ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией). Это 7-битный код, т.е. с его помощью можно закодировать лишь 128 символов в диапазоне от 0 до 127. В то же время в 8-битном байте, отведенном для хранения символа в Турбо Паскале, можно закодировать в два раза больше символов в диапазоне от 0 до 255. Первая половина символов ПК с кодами 0...127 соответствует стандарту ASCII (табл. 4.3). Вторая половина символов с кодами 128...255 не ограничена жесткими рамками стандарта и может меняться на ПК разных типов (в прил.2 приведены некоторые распространенные варианты кодировки этих символов).
Таблица 4.3
| Кодировка символов в соответствии со стандартом ASCII | |||||||
| Код | Символ | Код | Символ | Код | Символ | Код | Символ |
| NUL | BL | ® | " | ||||
| ЗОН | ! | A | a | ||||
| STX | " | В | b | ||||
| ЕТХ | # | С | с | ||||
| EOT | $ | D | d | ||||
| ENQ | % | E | e | ||||
| АСК | & | F | f | ||||
| BEL | " | G | g | ||||
| BS | ( | H | h | ||||
| НТ | ) | I | i | ||||
| LF | * | J | j | ||||
| VT | + | k | k | ||||
| FF | , | L | i | ||||
| CR | - | M | m | ||||
| SO | . | N | n | ||||
| SI | / | О | |||||
| DEL | p | P | |||||
| DC1 | Q | q | |||||
| DC2 | R | r | |||||
| DC3 | S | s | |||||
| DC4 | T | t | |||||
| NAK | U | u | |||||
| SYN | V | V | |||||
| ETB | w | w | |||||
| CAN | X | X | |||||
| EM | У | У | |||||
| SUB | : | z | z | ||||
| ESC | / | [ | { | ||||
| FS | < | \ | l | ||||
| GS | = | ] | } | ||||
| RS | > | ^ | ~ | ||||
| US | ? | - | n |
Символы с кодами 0...31 относятся к служебным кодам. Если эти коды используются в символьном тексте программы, они считаются пробелами. При использовании их в операциях ввода-вывода они могут иметь следующее самостоятельное значение:
| Символ | Код | Значение |
| BEL | Звонок; вывод на экран этого символа сопровождается звуковым сигналом | |
| НТ | Горизонтальная табуляция; при выводе на экран смещает курсор в позицию, кратную 8, плюс 1 (9, 17, 25 и т.д.) | |
| LF | Перевод строки; при выводе его на экран все последующие символы будут выводиться, начиная с той же позиции, но на следующей строке | |
| VT | Вертикальная табуляция; при выводе на экран заменяется специальным знаком | |
| FF | Прогон страницы; при выводе на принтер формирует страницу, при выводе на экран заменяется специальным знаком | |
| CR | Возврат каретки; вводится нажатием на клавишу Enter (при вводе с помощью READ или READLN означает команду «Ввод» и в буфер ввода не помещается; при выводе означает команду «Продолжить вывод с начала текущей строки») | |
| SUB | Конец файла; вводится с клавиатуры нажатием Ctrl-Z; при выводе заменяется специальным знаком | |
| SSC | Конец работы; вводится с клавиатуры нажатием на клавишу ESC; при выводе заменяется специальным знаком |
К типу CHAR применимы операции отношения, а также встроенные функции: СНR(В) - функция типа CHAR; преобразует выражение В типа BYTE в символ и возвращает его своим значением;
UPCASE(CH) - функция типа CHAR; возвращает прописную букву, если СН -строчная латинская буква, в противном случае возвращает сам символ СН, например:
cl:= UpCase("s") ;
c2:= UpCase ("Ф") ;
WriteLn(cl," ",c2)
Так как функция UPCASE не обрабатывает кириллицу, в результате прогона этой
программы на экран будет выдано
Перечисляемый тип . Перечисляемый тип задается перечислением тех значений, которые он может получать. Каждое значение именуется некоторым идентификатором и располагается в списке, обрамленном круглыми скобками, например:
colors =(red, white, blue);
Применение перечисляемых типов делает программы нагляднее. Если, например, в программе используются данные, связанные с месяцами года, то такой фрагмент программы:
ТипМесяц=(янв,фев,мар,апр,май,июн,июл,авг,сен,окт,ноя,дек);
месяц: ТипМесяц;
if месяц = авг then WriteLn("Хорошо бы поехать к морю!");
был бы, согласитесь, очень наглядным. Увы! В Турбо Паскале нельзя использовать кириллицу в идентификаторах, поэтому мы вынуждены писать так:
TypeMonth=(jan,feb,mar,may,jun,jul,aug,sep,oct,nov,dec);
month: TypeMonth;
if month = aug then WriteLn("Хорошо бы поехать к морю!");
Соответствие между значениями перечисляемого типа и порядковыми номерами этих значений устанавливается порядком перечисления: первое значение в списке получает порядковый номер 0, второе - 1 и т.д. Максимальная мощность перечисляемого типа составляет 65536 значений, поэтому фактически перечисляемый тип задает некоторое подмножество целого типа WORD и может рассматриваться как компактное объявление сразу группы целочисленных констант со значениями О, 1 и т.д.
Использование перечисляемых типов повышает надежность программ благодаря возможности контроля тех значений, которые получают соответствующие переменные. Пусть, например, заданы такие перечисляемые типы:
colors = (black, red, white);
ordenal= (one, two, three);
days = (monday, tuesday, Wednesday);
С точки зрения мощности и внутреннего представления все три типа эквивалентны:
ord(black)=0, ..., ord(white)=2,
ord(one)=0, ...ord(three)=2,
ord(monday)=0, ...ord(Wednesday)=2.
Однако, если определены переменные
col:colors; num:ordenal;
то допустимы операторы
num:= succ(two);
day:= pred(tuesday);
но недопустимы
Как уже упоминалось, между значениями перечисляемого типа и множеством целых чисел существует однозначное соответствие, задаваемое функцией ORD(X). В Турбо Паскале допускается и обратное преобразование: любое выражение типа WORD можно преобразовать в значение перечисляемого типа, если только значение целочисленного выражения не превышает мощное1™ перечисляемого типа. Такое преобразование достигается применением автоматически объявляемой функции с именем перечисляемого типа (см. п. 4.4). Например, для рассмотренного выше объявления типов эквивалентны следующие присваивания:
col:= colors(0);
Разумеется, присваивание
будет недопустимым.
Переменные любого перечисляемого типа можно объявлять без предварительного описания этого типа, например:
col: (black, white, green);
Тип-диапазон. Тип-диапазон есть подмножество своего базового типа, в качестве которого может выступать любой порядковый тип, кроме типа-диапазона. Тип-диапазон задается границами своих значений внутри базового типа:
<мин.знач.>..<макс.знач.>
Здесь <мин.знач. > - минимальное значение типа-диапазона;
<макс.знач.> - максимальное его значение.
Например:
digit = "0".."9";
Тип-диапазон необязательно описывать в разделе TYPE, а можно указывать непосредственно при объявлении переменной, например:
Ichr: "A".."Z";.
При определении типа-диапазона нужно руководствоваться следующими правилами:
- два символа «..» рассматриваются как один символ, поэтому между ними недопустимы пробелы;
- левая граница диапазона не должна превышать его правую границу. Тип-диапазон наследует все свойства своего базового типа, но с ограничениями, связанными с его меньшей мощностью. В частности, если определена переменная
days = (mo,tu,we,th,fr,sa,su);
WeekEnd = sa .. su;
то ORD(W) вернет значение 5 , в то время как PRED(W) приведет к ошибке.
В стандартную библиотеку Турбо Паскаля включены две функции, поддерживающие работу с типами-диапазонами:
НIGН(Х) - возвращает максимальное значение типа-диапазона, к которому принадлежит переменная X;
LOW(X) -возвращает минимальное значение типа-диапазона.
Следующая короткая программа выведет на экран строку
WriteLn(Low(k),"..",High(k))
Множество целых чисел бесконечно, но мы всегда можем подобрать такое число бит, чтобы представить любое целое число, возникающее при решении конкретной задачи. Множество действительных чисел не только бесконечно, но еще и непрерывно, поэтому, сколько бы мы не взяли бит, мы неизбежно столкнемся с числами, которые не имеют точного представления. Числа с плавающей запятой - один из возможных способов предсталения действительных чисел, который является компромиссом между точностью и диапазоном принимаемых значений.
Число с плавающей запятой состоит из набора отдельных разрядов, условно разделенных на знак, экспоненту порядок и мантиссу. Порядок и мантисса - целые числа, которые вместе со знаком дают представление числа с плавающей запятой в следующем виде:
Математически это записывается так:
(-1) s × M × B E , где s - знак, B-основание, E - порядок, а M - мантисса.
Основание определяет систему счисления разрядов. Математически доказано, что числа с плавающей запятой с базой B=2 (двоичное представление) наиболее устойчивы к ошибкам округления, поэтому на практике встречаются только базы 2 и, реже, 10. Для дальнейшего изложения будем всегда полагать B=2, и формула числа с плавающей запятой будет иметь вид:
(-1) s × M × 2 E
Что такое мантисса и порядок? Мантисса – это целое число фиксированной длины, которое представляет старшие разряды действительного числа. Допустим наша мантисса состоит из трех бит (|M|=3). Возьмем, например, число «5», которое в двоичной системе будет равно 101 2 . Старший бит соответствует 2 2 =4, средний (который у нас равен нулю) 2 1 =2, а младший 2 0 =1. Порядок – это степень базы (двойки) старшего разряда. В нашем случае E=2. Такие числа удобно записывать в так называемом «научном» стандартном виде, например «1.01e+2». Сразу видно, что мантисса состоит из трех знаков, а порядок равен двум.
Допустим мы хотим получить дробное число, используя те же 3 бита мантиссы. Мы можем это сделать, если возьмем, скажем, E=1. Тогда наше число будет равно
1.01e+1 = 1×2 1 +0×2 0 +1×2 -1 =2+0,5=2,5
Очевидно, что таким образом одно и то же число можно представить по-разному. Рассмотрим пример с длиной мантиссы |M|=4. Число «2» можно представить в следующем виде:
2 = 10 (в двоичной системе) = 1.000e+1 = 0.100e+2 = 0.010e+3.
Поэтому уже в самых первых машинах числа представляли в так называемом нормализованном виде , когда первый бит мантиссы всегда подразумевался равным единице.
Это экономит один бит (так как неявную единицу не нужно хранить в памяти) и обеспечивает уникальность представления числа. В нашем примере «2» имеет единственное представление («1.000e+1»), а мантисса хранится в памяти как «000», т.к. старшая единица подразумевается неявно. Но в нормализованном представлении чисел возникает новая проблема - в такой форме невозможно представить ноль.
На занятии рассматриваются основные стандартные типы данных в Паскаль, понятие переменной и константы; объясняется, как работать с арифметическими операциями
Паскаль — это типизированный язык программирования. Это означает, что переменные, в которых хранятся данные, имеют определенный тип данных. Т.е. программе напрямую надо указать, какие данные могут храниться в той или иной переменной: текстовые данные, числовые данные, если числовые — то целочисленные или дробные, и т.п. Это необходимо в первую очередь для того чтобы компьютер «знал», какие операции можно выполнять с этими переменными и как правильно их выполнять.
Например, сложение текстовых данных, или как это правильно называется в программировании — конкатенация — это обычное слияние строк, тогда как сложение числовых данных происходит поразрядно, кроме того, дробные и целые числа складываются тоже по-разному. То же самое касается и других операций.
Рассмотрим наиболее распространенные в Pascal типы данных.
Целочисленные типы данных в Паскаль
| Тип | Диапазон | Требуемая память (байт) |
| byte | 0..255 | 1 |
| shortint | -128..127 | 1 |
| integer | -32768.. 32767 | 2 |
| word | 0..65535 | 2 |
| longint | -2147483648..2147483647 | 4 |
Нужно иметь в виду, что при написании программ в паскале integer (в переводе с англ. целое) является наиболее часто используемым, так как диапазон значений наиболее востребуем. Если необходим более широкий диапазон, используется longint (long integer, в переводе с англ. длинное целое). Тип byte в Паскале используется, когда нет необходимости работать с отрицательными значениями, то же самое касается и типа word (только диапазон значений здесь значительно больше).
Примеры того, как описываются (объявляются) переменные в Паскале:
program a1; var x,y:integer; {целочисленный тип} myname:string; {строковый тип} begin x:=1; y:=x+16; myname:="Петр"; writeln ("имя: ",myname, ", возраст: ", y) end.
Результат:
имя: Петр, возраст: 17
Комментарии в Паскале
Обратите внимание на то, как используются комментарии в Паскале . В примере комментарии, т.е. служебный текст, который «не видим» для компилятора, заключаются в фигурные скобки. Обычно комментарии делаются программистами с целью пояснения фрагментов кода.
Задача 3. Население Москвы равняется а=9000000 жителей. Население Нью-Васюков равняется b=1000 жителей. Напишите программу, которая определяет разницу в числе жителей между двумя городами. Используйте переменные величины
Вещественные типы данных в Паскаль
Вещественные числа в Паскале и вообще в программировании — это название дробных чисел.
| Тип | Диапазон | Требуемая память (байт) |
| real | 2.9 * 10E-39 .. 1.7 * 10E38 | 6 |
| single | 1.5 * 10 E-45 .. 3.4 * 10E38 | 4 |
| double | 5 * 10E-324 .. 1.7 * 10E308 | 8 |
| extended | 1.9 * 10E-4951 .. 1.1 * 10E4932 | 10 |
Тип real в Паскале — наиболее часто используемый из вещественных типов.
Выше были представлены простые типы данных в Паскаль, к которым относятся:
- Порядковые
- Целые
- Логические
- Символьные
- Перечисляемые
- Интервальные
- Вещественные
Для вывода значений переменных вещественного типа обычно используется форматированный вывод:
в формате используется либо одно число, означающее число позиций, отводимых на это число в экспоненциальной форме; p:=1234.6789; Writeln(p:6:2); {1234.68}
Наряду с простыми типами в языке еще используются структурированные типы данных и указатели , которым будут посвящены последующие уроки по Паскалю.
Константы в Паскале
Зачастую в программе заранее известно, что переменная будет принимать какое-то конкретное значение и не менять его на протяжении выполнения всей программы. В таком случае необходимо использовать константу.
Объявление константы в Паскале происходит до объявления переменных (до служебного слова var) и выглядит следующим образом:
Пример описания константы в Паскале:
| 1 2 3 4 5 6 | const x= 17 ; var myname: string ; begin myname: = "Петр" ; writeln ("имя: " , myname, ", возраст: " , х) end . |
const x=17; var myname:string; begin myname:="Петр"; writeln ("имя: ",myname, ", возраст: ", х) end.
«Красивый» вывод целых и вещественных чисел
Для того чтобы после вывода значений переменных оставались отступы, чтобы значения не «сливались» друг с другом, принято через двоеточие указывать какое количество символов нужно предусмотреть для вывода значения:
Арифметические операции в Паскале
Порядок выполнения операций
- вычисление выражений в скобках;
- умножение, деление, div, mod слева направо;
- сложение и вычитание слева направо.
Стандартные арифметические процедуры и функции Pascal
Здесь стоит более подробно остановиться на некоторых арифметических операциях.
- Операция inc в Паскале, произносимая как инкремент, это стандартная процедура pascal, которая обозначает увеличение на единицу.
- 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:
- 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.
- Операция возведение в степень в Паскале отсутствует как таковая. Но для того чтобы возвести в степень число можно использовать функцию exp .
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.
| a: =- 9 ; b: = abs (a) ; { b = 9} |
a:=-9; b:=abs(a); { b = 9}
Пример использования функции odd:
var x:integer; begin x:=3; writeln(sqr(x)); {ответ 9} end.
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.
Любые данные – константы, переменные, значения функций характеризуются в Паскале типом данных.
Определим понятие типа данных . Как уже известно, все объекты программы (переменные, константы и т.д.) должны быть описаны.
Описания информируют транслятор, во-первых, о существовании используемых переменных и других объектов, во-вторых, указывают на свойства этих объектов. Например, описание переменной, значение которой является числом, указывает на свойства чисел. Формально числа могут быть целыми и вещественными (дробными). В Паскале, как и в других языках программирования, числа разделены на два типа: целые (зарезервированное слово integer) и вещественные (зарезервированное слово real).
Выделение целых чисел в отдельный тип объясняется тем, что в вычислительной машине целые и вещественные числа представляются по-разному: целое число может быть представлено абсолютно точно, а вещественное – неизбежно с некоторой конечной погрешностью, которая определяется свойствами транслятора.
Например, пусть переменная x имеет тип real и ее значение равно единице: x=1 . Соответствующее значение в памяти компьютера может быть и 0.999999999 , и 1.000000001 , и 1.000000000 . Но если переменная x будет объявлена как переменная целого типа, то единица в компьютере будет представлена абсолютно точно и переменная x не сможет принимать вещественные (дробные) значения – ведь она была описана как переменная целого типа.
Таким образом, тип данных определяет:
- внутреннее представление данных в памяти компьютера;
- множество значений, которые могут принимать величины этого типа;
- операции, которые могут выполняться над величинами этого типа.
Введение типов данных является одной из базовых концепций языка Паскаль, заключающейся в том, что при выполнении операции присваивания переменной значения выражения, переменная и выражение должны быть одного типа. Такая проверка выполняется компилятором, что значительно упрощает поиск ошибок и приводит к повышению надежности программы.
Множество типов данных языка Турбо Паскаль можно разделить на две группы:
- стандартные (предопределенные) типы ;
- типы, определяемые пользователем (пользовательские типы) .
К стандартным типам Турбо Паскаль относят:
- целый тип – integer ;
- вещественный тип – real ;
- символьный тип – char ;
- логический тип – boolean ;
- строковый тип – string ;
- указательный тип – pointer ;
- текстовый тип – text .
Пользовательские типы данных представляют собой различные комбинации стандартных типов.
К пользовательским типам относят:
- перечисляемый тип;
- интервальный тип;
- указательный тип;
- структурированные типы;
- процедурный тип.
Замечание . Возможна и другая классификация типов данных, согласно которой типы делятся на простые и сложные.
К простым типам относят: целый тип, вещественный тип, символьный тип, логический тип, перечислимый тип и интервальный тип.
Сложный тип представляет собой различные комбинации простых типов (массивы, записи, множества, файлы и т.д.)
Стандартные типы
Стандартный тип данных определен самим языком Паскаль. При использовании в программе стандартных типов достаточно указать подразделы необходимых типов (const , var) и далее описать используемые в программе константы и переменные. Необходимость использования подраздела Type отсутствует.
Например, если в программе используются только переменные:
i,j – integer (целые);
x,y - real (вещественные);
t,s - char (символьные);
a,b – boolean (логические),
то необходим только подраздел переменных – Var . Поэтому в описательной части программы объявления переменных записываются следующим образом:
Целые типы
Данные этого типа могут принимать только значения целых чисел. В компьютере значения целого типа представляются абсолютно точно. Если переменная отрицательная, то перед ней должен стоять знак «–», если переменная положительная, то знак «+» можно опустить. Данный тип необходим в том случае, когда какую-то величину нельзя представить приближенно – вещественным числом. Например, число людей, животных и т.д.
Примеры записи значений целых чисел: 17, 0, 44789, -4, -127.
Диапазон изменения данных целого типа, определяется пятью стандартными типами целых чисел и представлен в таблице:
| Тип | Диапазон | Размер в байтах |
| Shortint | -128...+128 | 1 |
| Integer | -32768...32767 | 2 |
| Longint | -2147483648...2147483647 | 4 |
| Byte | 0...255 | 1 |
| Word | 0...65535 | 2 |
Последние два типа служат для представления только положительных чисел, а первые три как положительных, так и отрицательных чисел.
В тексте программы или при вводе данных целого типа значения записываются без десятичной точки . Фактические значения переменной не должны превышать допустимых значений того типа (Shortint , Integer , Longint , Byte , Word), который был использован при описании переменной. Возможные превышения при вычислениях ни как не контролируются, что приведет к неверной работе программы.
Пример использования переменной целого типа
Var a:integer; b:word; c:byte; Begin a:=300; {a присвоено значение 300} b:=300; {b присвоено значение300} c:=200; {c присвоено значение200} a:=b+c; {a присвоено значение500} c:=b; {Ошибка! Переменная c может принимать значения не более 255. Здесь переменной c присваивается значение 500,что вызовет переполнение результата.} End.
Вещественные типы
Значения вещественных типов в компьютере представляются приближенно. Диапазон изменения данных вещественного типа определяется пятью стандартными типами: вещественный (Real), с одинарной точностью (Single), двойной точностью (Double), с повышенной точностью (Extended), сложный (Comp) и представлен в таблице:
| Тип | Диапазон | Число значащих цифр | Размер в байтах |
| Real | 2.9E-39...1.7E+38 | 11-12 | 6 |
| Single | 1.5E-45...3.4E+38 | >7-8 | 4 |
| Double | 5E-324...1.7E+308 | 15-16 | 8 |
| Extended | 3.4E-4951...1.1E+4932 | 19-20 | 10 |
| Comp | -2E+63+1...+2E+63-1 | 19-20 | 8 |
Вещественные числа могут быть представлены в двух форматах: с фиксированной и плавающей точкой.
Формат записи числа с фиксированной точкой совпадает с обычной математической записью десятичного числа с дробной частью. Дробная часть отделяется от целой части с помощью точки, например
34.5, -4.0, 77.001, 100.56
Формат записи с плавающей точкой применяется при записи очень больших или очень малых чисел. В этом формате число, стоящее перед символом «E», умножается на число 10 в степени, указанной после символа «E».
| 1E-4 | 1*10-4 |
| 3.4574E+3 | 3.4574*10+3 |
| 4.51E+1 | 4.51*10+1 |
Примеры чисел с плавающей точкой:
| Число | Запись на Паскале |
| 0,0001 | 1E-4 |
| 3457,4 | 34574E-1 |
| 45,1 | 451E-1 |
| 40000 | 4E+4 |
| 124 | 0.124E+3 |
| 124 | 1.24E+2 |
| 124 | 12.4E+1 |
| 124 | 1240E-1 |
| 124 | 12400E-2 |
В таблице с 5 по 9 строку показана запись одного и того же числа 124. Изменяя положение десятичной точки в мантиссе (точка «плывет», отсюда следует название «запись числа с плавающей точкой») и одновременно изменяя величину порядка, можно выбрать наиболее подходящую запись числа.
Пример описания переменных вещественного типа.
Символьный тип
Значениями символьного типа являются символы, которые можно набрать на клавиатуре компьютера. Это позволяет представить в программе текст и производить над ним различные операции: вставлять, удалять отдельные буквы и слова, форматировать и т.д.
Символьный тип обозначается зарезервированным словом Char и предназначен для хранения одного символа. Данные символьного типа в памяти занимают один байт.
Формат объявления символьной переменной:
<имя переменной>: Char;
При определении значения символьной переменной символ записывается в апострофах. Кроме того, задать требуемый символ можно указанием непосредственно его числового значения ASCII-кода. В этом случае необходимо перед числом, обозначающим код ASCII необходимого символа, поставить знак #.
Пример использования переменных символьного типа:
Var c:char; {c – переменная символьного типа} Begin c:=’A’; {переменной c присваивается символ ’A’} c:=#65; {переменной c также присваивается символ A. Его ASCII код равен 65} c:=’5’; {переменной c присваивается символ 5, End. здесь 5 это уже не число}
Логический тип
Логический тип данных называют булевским по имени английского математика Джорджа Буля, создателя области математики – математической логики.
Формат объявления переменной логического типа:
<имя переменной>: boolean;
Данные этого типа могут принимать только два значения:
- True – истина;
- False – ложь.
Логические данные широко используются при проверке правильности некоторых условий и при сравнении величин. Результат может оказаться истинным или ложным.
Для сравнения данных предусмотрены следующие операции отношений:
Пример использования операций отношения:
отношение 5>3 , результат true (истина);
отношение 5=3 , результат false (ложь).
Пример использования переменных логического типа.
Var a,b:boolean; {a,b – переменные логического типа} Begin a:=Тrue; {переменной a присваивается значение «истина»} b:=false; {переменной b присваивается значение «ложь»} End.
Константы
В качестве констант могут использоваться целые, вещественные числа, символы, строки символов, логические константы.
Константу необходимо объявить в описательной части с помощью зарезервированного слова const.
Формат объявления константы
Const <имя константы>= <значение>;
Если в программе используются несколько констант, допускается использование только одного ключевого слова Const , описание каждой константы заканчивается точкой с запятой. Блок констант заканчивается объявлением другого раздела или объявлением блока исполняемых операторов.
Const {объявление раздела констант} year=2003; {константа целого типа, т.к. нет в записи десятичной точки} time=14.05; {константа вещественного типа} N=24; {константа целого типа, т.к. нет в записи десятичной точки} P=3.14; {константа вещественного типа} A=true; {константа логического типа} str1=’7’; {константа символьного типа} str2=’A’; {константа символьного типа} str3=’Turbo’; {константа строкового типа} Var {объявление раздела переменных} X,y:integer; {переменные целого типа}
Пользовательские типы
Из совокупности пользовательских типов рассмотрим только
- перечисляемый тип;
- интервальный тип.
Эти два типа нам будут необходимы при изучении массивов.
Перечисляемый тип
Перечисляемый тип данных описывает новые типы данных, значения которых определяет сам программист. Перечисляемый тип задается перечислением тех значений, которые он может получать. Каждое значение именуется некоторым идентификатором и располагается в списке, обрамленном круглыми скобками. Перечисляемый тип относится к типам данных, определяемым пользователем, поэтому объявление этого типа начинается зарезервированным словом TYPE .
Формат перечисляемого типа:
<имя типа>= (константа1, константа2,..., константаN);
где
константа1 , константа2 ,..., константаN – упорядоченный набор значений идентификаторов, рассматриваемых как константы.
Пример описания перечисляемого типа:
Type ball=(one, two, three, four, five); var t:ball;
Здесь ball – имя перечисляемого типа; one , two , three , four , five – константы; t – переменная, которая может принимать любое значение констант.
В перечисляемом типе константа является идентификатором, поэтому она не заключается в кавычки и не может быть числом. Таким образом, в перечисляемом типе под константой понимается особый вид констант, которые не могут быть:
- константами числового типа: 1, 2, 3, 4 и т. д;
- константами символьного типа: "a", "s", "1", "3" и т. д.;
- константами строкового типа: "first", "second" и т.д.
Кроме того, к значениям этого типа не применимы арифметические операции и стандартные процедуры ввода и вывода Read , Write .
Пример использования переменных перечисляемого типа:
Type days = (Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday); Var day: days; begin if day = Sunday then writeln(‘Сегодня Воскресенье!’); End.
Элементы, входящие в определение перечисляемого типа, считаются упорядоченными в той последовательности, в которой они перечисляются. Нумерация начинается с нуля. Поэтому в приведенном примере дни недели имеют следующие порядковые номера
Для программного определения порядкового номера используется функция Ord() .
В нашем примере порядковые номера равны:
Ord(Monday) = 0;
Ord(Saturday) = 5;
Ord(Sunday) = 6.
Интервальный тип
Если какая-то переменная принимает не все значения своего типа, а только значения, содержащиеся в некотором диапазоне, то такой тип данных называется интервальным типом. Часто интервальный тип называют ограниченным типом и типом-диапазоном. Интервальный тип задается границами своих значений:
<минимальное значение>..<максимальное значение>
- два символа «..» рассматриваются как один символ, поэтому между ними недопустимы пробелы;
- левая граница диапазона не должна превышать его правую границу.
Интервальный тип относится к типам данных, определяемых пользователем, поэтому объявление этого типа начинается со служебного слова TYPE .
Пример описания интервального типа:
Type digit = 1..10; month = 1..31; lat = ’A’..’Z’;
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:
- Функция Ord (x) возвращает порядковый номер значения переменной x (относительно того типа, к которому принадлежит переменная х).
- Функция Pred (x) возвращает значение, предшествующее х (к первому элементу типа неприменима).
- Функция Succ (x) возвращает значение, следующее за х (к последнему элементу типа неприменима).
- Процедура Inc (x) возвращает значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x + 1).
- Процедура Inc (x, k) возвращает k–е значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x + k).
- Процедура Dec (x) возвращает значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:= x - 1).
- 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.
- Логический тип Boolean имеет два значения: False и True , и для них выполняются следующие равенства:
- 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 .
- Целочисленные типы данных сведём в таблицу:
- 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:
- Интервальные типы данных
задаются только границами своего диапазона. Например:
type Month = 1 .. 12 ;
Budni = Mon .. Fri; - 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
Статьи по теме
