ЛЕКЦИЯ 2
Основы программирования.
Введение в Pascal. Типы данных. Операции.
Алфавит языка Pascal
Любой естественный язык состоит из таких элементов, как символы, слова, словосочетания, предложения. В языке программирования также есть аналогичные элементы: символы, слова, выражения (словосочетания), операторы (предложения).
Слова образуются из совокупности символов. Выражения - это группы слов, а операторы - это комбинации слов и выражений. Символы языка - есть элементарные знаки (буквы), которые используются для составления каких-то текстов. Так вот, набор этих символов и образует алфавит языка.
Алфавит языка Pascal состоит из:
1.прописных и строчных букв латинского алфавита, в который входят следующие символы:
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z - прописные буквы;
A b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z - строчные буквы;
2. десятичные арабские цифры: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9;
3. шестнадцатеричные цифры (строятся из десятичных цифр и букв от A до F);
4. 32 прописные и строчные буквы русского алфавита;
5. специальные символы:
Комбинации специальных символов могут образовывать составные символы:
: = присваивание;
< > не равно;
>= больше или равно;
<= меньше или равно;
Диапазон значений;
(* *) или { }- комментарий.
Структура Pascal-программы
Для того чтобы Pasсal-компилятор правильно понял, какие именно действия от него ожидаются, ваша программа должна быть оформлена в полном соответствии с синтаксисом (правилами построения программ) этого языка.
Любая Pascal-программа может состоять из следующих блоков (квадратными скобками здесь и далее помечены необязательные части):
program <имя_программы>;
[ uses <имена_подключаемых_модулей>;]
[ label <список_меток>;]
[ const <имя_константы> = <значение_константы>;]
[ type <имя_типа> = <определение_типа>;]
[ var <имя_переменной> : <тип_переменной>;]
[ procedure <имя_процедуры> <описание_процедуры>;]
[ function <имя_функции> <описание_функции>;]
begin {начало основного тела программы}
<операторы>
end. (* конец основного тела программы *)
Поздние версии компиляторов языка Pascal уже не требуют указывать название программы, то есть строку program <имя_программы>; можно опустить. Но это возможно только в том случае, если вся программа содержится в одном модуле-файле. Если же программа состоит из нескольких самостоятельных кусков - модулей, то каждый из них должен иметь заголовок (program или unit).
Любой из перечисленных необязательных разделов может встречаться в тексте программы более одного раза, их общая последовательность также может меняться, но при этом всегда должно выполняться главное правило языка Pascal: прежде чем объект будет использован, он должен быть объявлен и описан.
Компиляторы языка Pascal не различают строчные и прописные буквы, а пробельные символы игнорируют, поэтому текст программы можно структурировать так, чтобы читать и отлаживать его было наиболее удобно.
Директивы компилятора
Строка, начинающаяся символами {$, является не комментарием, а директивой компилятора - специальной командой, от которой зависит процесс компиляции и выполнения программы. Директивы мы будем рассматривать в тех разделах, к которым они относятся "по смыслу".
Например, строка {$I-,Q+} отключает контроль правильности ввода-вывода, но включает контроль переполнения при вычислениях.
Идентификаторы
Имена, даваемые программным объектам (константам, типам, переменным, функциям и процедурам, да и всей программе целиком) называются идентификаторами. Они могут состоять только из цифр, латинских букв и знака "_" (подчеркивание). Однако цифра не может начинать имя. Идентификаторы могут иметь любую длину, но если у двух имен первые 63 символа совпадают, то такие имена считаются идентичными.
Вы можете давать программным объектам любые имена, но необходимо, чтобы они отличались от зарезервированных слов, используемых языком Pascal, потому что компилятор все равно не примет переменные с "чужими" именами.
Приведем список наиболее часто встречающихся зарезервированных слов:
array implementation shl
case interface string
const label then
file pointer uses
far procedure var
for program while
forward record with
function repeat xor
Переменные и типы данных
Переменная - это программный объект, значение которого может изменяться в процессе работы программы.
Тип данных - это характеристика диапазона значений, которые могут принимать переменные, относящиеся к этому типу данных.
Все используемые в программе переменные должны быть описаны в специальном разделе var по следующему шаблону:
var <имя_переменной_1> [, <имя_переменной_2, _>] : <имя_типа_1>;
<имя_переменной_3> [, <имя_переменной_4, _>] : <имя_типа_2>;
Язык Pascal обладает большим набором разнообразных типов данных, однако сейчас мы укажем лишь некоторые из них. Обо всех же типах данных мы поговорим далее.
Константы
Константа - это объект, значение которого известно еще до начала работы программы.
Константы необходимы для оформления наглядных программ, незаменимы при использовании в тексте программы многократно повторяемых значений, удобны в случае необходимости изменения этих значений сразу во всей программе.
В языке Pascal существует три вида констант:
Неименованные константы (цифры и числа, символы и строки, множества);
Именованные нетипизированные константы;
Именованные типизированные константы.
Неименованные константы
Неименованные константы не имеют имен, и потому их не нужно описывать.
Тип неименованной константы определяется автоматически, по умолчанию:
Любая последовательность цифр (возможно, предваряемая знаком "-" или "+" или разбиваемая одной точкой) воспринимается компилятором как неименованная константа - число (целое или вещественное);
Любая последовательность символов, заключенная в апострофы, воспринимается как неименованная константа - строка;
Любая последовательность целых чисел либо символов через запятую, обрамленная квадратными скобками, воспринимается как неименованная константа - множество.
Кроме того, существуют две специальные константы true и false, относящиеся к логическому типу данных.
Примерами использования неименованных констант могут послужить следующие операторы:
real2:= 12.075 + х;
string4:= "abc" + string44;
set5:= * set55;
boolean6:= true;
Нетипизированные константы
Именованные константы, как следует из их названия, должны иметь имя. Стало быть, эти имена необходимо сообщить компилятору, то есть описать в специальном разделе const.
Если не указывать тип константы, то по ее внешнему виду компилятор сам определит, к какому (базовому) типу ее отнести. Любую уже описанную константу можно использовать при объявлении других констант, переменных и типов данных. Вот несколько примеров описания нетипизированных именованных констант:
Типизированные константы
Типизированные именованные константы представляют собой переменные(!) с начальным значением, которое к моменту старта программы уже известно. Следовательно, во-первых, типизированные константы нельзя использовать для определения других констант, типов данных и переменных, а во-вторых, их значения можно изменять в процессе работы программы.
Описание типизированных констант производится по следующему шаблону:
const <имя_константы> : <тип_константы> = <начальное_значение>;
Из приведенных ниже примеров видно, как это сделать:
const n: integer = -10;
b: boolean = true;
Примеры типизированных констант других типов мы будем приводить по мере изучения соответствующих типов данных.
Типы данных языка Pascal
Компиляторы языка Pascal требуют, чтобы сведения об объеме памяти, необходимой для работы программы, были предоставлены до начала ее работы. Для этого в разделе описания переменных (var) нужно перечислить все переменные, используемые в программе. Кроме того, необходимо также сообщить компилятору, сколько памяти каждая из этих переменных будет занимать.
Все это можно сообщить программе, просто указав тип будущей переменной. Имея информацию о типе переменной, компилятор "понимает", сколько байт необходимо отвести под нее, какие действия с ней можно производить и в каких конструкциях она может участвовать.
Для удобства программистов в языке Pascal существует множество стандартных типов данных и плюс к тому возможность создавать новые типы данных на основе уже имеющихся (стандартных или опять-таки определенных самим программистом), которые называются конструируемые.
Разделение на базовые и конструируемые типы данных в языке Pascal показано в таблице:
|
Порядковые(дискретные) типы данных |
Адресные типы данных |
Структурированные типы данных |
||||
|
Арифметические типы данных |
||||||
|
Базовые типы данных |
Логический |
Символьный |
Вещественные |
Нетипизи рованный указатель | ||
|
Конструируемые типы |
Перечисляемый week = (su, mo, tu, we, th, fr,sa); |
Типизированный указатель |
Массив array Строка string Запись record Процедурный Объектный |
|||
|
Интервал (диапазон) |
||||||
|
Типы данных, конструируемые программистом |
||||||
Порядковые типы данных
Среди базовых типов данных особо выделяются порядковые типы. Такое название можно обосновать двояко:
1. Каждому элементу порядкового типа может быть сопоставлен уникальный (порядковый) номер. Нумерация значений начинается с нуля. Исключение - типы данных shortint, integer и longint. Их нумерация совпадает со значениями элементов.
2.Кроме того, на элементах любого порядкового типа определен порядок (в математическом смысле этого слова), который напрямую зависит от нумерации. Таким образом, для любых двух элементов порядкового типа можно точно сказать, который из них меньше, а который - больше.
Стандартные подпрограммы, обрабатывающие порядковые типы данных
Только для величин порядковых типов определены следующие функции и процедуры:
1.Функция ord(x) возвращает порядковый номер значения переменной x (относительно того типа, к которому принадлежит переменная х).
2.Функция pred(x) возвращает значение, предшествующее х (к первому элементу типа неприменима).
3.Функция succ(x) возвращает значение, следующее за х (к последнему элементу типа неприменима).
4.Процедура inc(x) возвращает значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+1).
5.Процедура inc(x,k) возвращает k-е значение, следующее за х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x+k).
6.Процедура dec(x) возвращает значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-1).
7.Процедура dec(x,k) возвращает k-e значение, предшествующее х (для арифметических типов данных это эквивалентно оператору x:=x-k).
На первый взгляд кажется, будто результат применения процедуры inc(x) полностью совпадает с результатом применения функции succ(x). Однако разница между ними проявляется на границах допустимого диапазона. Функция succ(x) неприменима к максимальному элементу типа, а вот процедура inc(x) не выдаст никакой ошибки, но, действуя по правилам машинного сложения, прибавит очередную единицу к номеру элемента. Номер, конечно же, выйдет за пределы диапазона и за счет усечения превратится в номер минимального значения диапазона. Получается, что процедуры inc() и dec() воспринимают любой порядковый тип словно бы "замкнутым в кольцо": сразу после последнего вновь идет первое значение.
Поясним все сказанное на примере. Для типа данных
type sixteen = 0..15;
попытка прибавить 1 к числу 15 приведет к следующему результату:
Начальная единица будет отсечена, и потому получится, что inc(15)=0.
Аналогичная ситуация на нижней границе допустимого диапазона произвольного порядкового типа данных наблюдается для процедуры dec(x) и функции pred(x):
dec(min_element)= max_element
Типы данных, относящиеся к порядковым
1. Логический тип boolean имеет два значения: false и true, и для них выполняются следующие равенства:
ord(false)=0,
ord(true)=1, false pred(true)=false,
succ(false)=true, inc(true)=false,
inc(false)=true, dec(true)=false,
dec(false)=true. 2. В символьный тип
char входит 256 символов расширенной таблицы
ASCII (например, "a", "b", "я", "7", "#"). Номер
символа, возвращаемый функцией ord(),
совпадает с номером этого символа в
таблице ASCII. 3. Целочисленные
типы данных сведем в таблицу: Тип данных
Количество
байтов
Диапазон
2147483648..2147483647 4. Перечисляемые
типы данных задаются в разделе type явным
перечислением их элементов. Например: type week
=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat) Напомним, что для
этого типа данных: inc(sat) = sun, dec(sun) =
sat. 5. Интервальные
типы данных задаются только границами
своего диапазона. Например: type month = 1..12; budni = mon..fri; 6. Типы данных,
конструируемые программистом, описываются
в разделе type по следующему шаблону: type <имя_типа> =
<описание_типа>; Например: type lat_bukvy =
"a".."z","A".."Z"; Базовые типы данных
являются стандартными, поэтому нет
нужды описывать их в разделе type. Однако
при желании это тоже можно сделать,
например, дав длинным определениям
короткие имена. Скажем, введя новый тип
данных type int = integer; можно немного
сократить текст программы. Вещественные
типы данных
Напомним, что эти
типы данных являются арифметическими,
но не порядковыми. Тип данных
Количество
байтов
Диапазон
(абсолютной величины)
1.5*10-45..3.4*1038 2.9*10-39..1.7*1038 5.0*10-324..1.7*10308 3.4*10-4932..1.1*104932 Конструируемые
типы данных
Эти типы данных
(вместе с определенными для них операциями)
мы будем рассматривать далее на протяжении
нескольких лекций. Операции и
выражения
Арифметические
операции
Поговорим об
операциях - стандартных действиях,
разрешенных для переменных того или
иного базового типа данных. Основу будут
составлять арифметические и логические
операции. Замечание: Все
перечисленные ниже операции (за
исключением унарных "-" и not) требуют двух
операндов. 1. Логические
операции (and – логическое И, or – логическое
ИЛИ, not – логическое НЕ, xor – исключающее
ИЛИ) применимы только к значениям типа
boolean. Их результатом также служат величины
типа boolean. Приведем таблицы значений
для этих операций: true
false true false false false true false false 2. Операции сравнения
(=, <>, >, <, <=, >=) применимы ко всем
базовым типам. Их результатами также
являются значения типа boolean. 3. Операции
целочисленной арифметики применимы
только к целым типам. Их результат -
целое число, тип которого зависит от
типов операндов. a div b - деление а на
b нацело (не нужно, наверное, напоминать,
что деление на 0 запрещено, поэтому в
таких случаях операция выдает ошибку).
Результат будет принадлежать к типу
данных, общему для тех типов, к которым
принадлежат операнды. Например,
(shortint div byte = integer). Пояснить
это можно так: integer - это минимальный
тип, подмножествами которого являются
одновременно и byte, и shortint. a mod b - взятие остатка
при делении а на b нацело. Тип результата,
как и в предыдущем случае, определяется
типами операндов, а 0 является запрещенным
значением для b. В отличие от математической
операции mod, результатом которой всегда
является неотрицательное число, знак
результата "программистской"
операции mod определяется знаком ее
первого операнда. Таким образом, если
в математике (-2 mod 5)=3, то у нас (-2 mod 5)= -2. a shl k - сдвиг значения
а на k битов влево (это эквивалентно
умножению значения переменной а на 2k).
Результат операции будет иметь тот же
тип, что и первый ее операнд (а). a shr k - сдвиг значения
а на k битов вправо (это эквивалентно
делению значения переменной а на 2k
нацело). Результат операции будет иметь
тот же тип, что и первый ее операнд (а). and,or,not,xor - операции
двоичной арифметики, работающие с битами
двоичного представления целых чисел,
по тем же правилам, что и соответствующие
им логические операции. 4. Операции общей
арифметики (+, -, *, /) применимы ко всем
арифметическим типам. Их результат
принадлежит к типу данных, общему для
обоих операндов (исключение составляет
только операция дробного деления /,
результат которой всегда относится к
вещественному типу данных). Другие операции
Существуют и другие
операции, специфичные для значений
некоторых стандартных типов данных
языка Pascal. Эти операции мы рассмотрим
в соответствующих разделах: #, in, +, *, : см.
лекцию 5 «Символы. Строки. Множества» @, ^ : см.
лекцию 7 «Адреса и указатели» Стандартные
арифметические функции
К арифметическим
операциям примыкают и стандартные
арифметические функции. Их список с
кратким описанием мы приводим в таблице. Функция
Описание
Тип аргумента
Тип
результата
Абсолютное
значение (модуль) числа Арифметический Совпадает
с типом аргумента Арктангенс
(в радианах) Арифметический Вещественный Косинус (в
радианах) Арифметический Вещественный Экспонента
(ex) Арифметический Вещественный Взятие
дробной части числа Арифметический Вещественный Взятие целой
части числа Арифметический Вещественный Натуральный
логарифм (по основанию e) Арифметический Вещественный Проверка
нечетности числа Значение
числа Вещественный Округление
к ближайшему целому Арифметический Округление
"вниз" - к ближайшему меньшему
целому Арифметический Синус (в
радианах) Арифметический Вещественный Возведение
в квадрат Арифметический Вещественный Извлечение
квадратного корня Арифметический Вещественный Арифметические
выражения
Все арифметические
операции можно сочетать друг с другом
- конечно, с учетом допустимых для их
операндов типов данных. В роли операндов
любой операции могут выступать переменные,
константы, вызовы функций или выражения,
построенные на основе других операций.
Все вместе и называется выражением. Примеры арифметических
выражений: (x<0) and (y>0) -
выражение, результат которого принадлежит
к типу boolean; z shl abs(k) - вторым
операндом является вызов стандартной
функции; (x mod k) + min(a,b) +
trunc(z) - сочетание арифметических операций
и вызовов функций; odd(round(x/abs(x))) -
"многоэтажное" выражение. Порядок
вычислений
Если в выражении
расставлены скобки, то вычисления
производятся в порядке: чем меньше
глубина вложенности скобок, тем позже
вычисляется заключенная в них операция.
Если же скобок нет, то сначала вычисляются
значения операций с более высоким
приоритетом, затем - с менее высоким.
Несколько подряд идущих операций одного
приоритета вычисляются в последовательности
"слева направо". Таблица 2.1. Приоритеты
(для всех) операций языка Pascal Типы данных языка 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
). Среди базовых типов данных особо выделяются порядковые типы
. Такое название можно обосновать двояко: Только для величин порядковых типов
определены следующие функции и процедуры: 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)
: Опишем теперь порядковые типы данных
более подробно. type Week = (sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat);
0 1 2 3 4 5 6 Напомним, что для этого типа данных: type
Month =
1
..
12
;
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 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
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
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: 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: 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. Почти все целочисленные типы данных относятся к
. Эти типы данных представляют целые числа в определённом диапазоне. Конкретные наименования целочисленных типов и диапазоны значений зависят от конкретного языка программирования, от компилятора и от режима компиляции. Подробнее об этом надо узнавать в документации на компилятор. Например, тип данных Integer
в Delphi имеет диапазон -2147483648…2147483647,
в то время как в Turbo Pascal тип данных Integer
представляет числа в
диапазоне -35768…32767. В Free Pascal диапазон значений типа Integer
определяется выбранным режимом. Так как Lazarus использует компилятор Free Pascal, то всё сказанное о типах данных по отношению к Free Pascal справедливо и для Lazarus. Итак, целочисленные типы данных Free Pascal перечислены в таблице 13.1. Таблица 13.1. Целочисленные типы данных Free Pascal (Lazarus).
ПРИМЕЧАНИЕ
А теперь несколько пояснений к таблице. В колонке ТИП
приведены идентификаторы типов данных (ключевые слова, которые указывают компилятору, к какому типу относятся те или иные данные). Как использовать эти идентификаторы, вы узнаете в следующих уроках. В колонке РАЗМЕР
указан размер, который занимает тип данных в памяти компьютера.
Например, целое положительное число можно представить разными типами: Byte
,
Word
, Cardinal
и др. Однако число типа Cardinal
будет занимать в памяти 4 байта, в то время как число типа Byte
– всего лишь
1 байт. Поэтому, если вы точно знаете, что число, с которым вы работаете, никогда
не примет значение больше 255, то лучше определять его как тип Byte
,
так как это позволит сэкономить место в памяти компьютера. Хотя здесь не всё так
однозначно (нюансы распределения памяти и других ресурсов компьютера выходят за рамки
). В колонке ДИАПАЗОН
указан диапазон значений, которым оперирует тип данных.
Например, число типа Byte
может принимать значения от 0 до 255. А теперь практика. Напишем программу, которая выводит на экран диапазоны значений всех целочисленных типов данных. Исходный код этой программы приведён ниже: Листинг 13.1. Программа вывода на экран диапазонов целых чисел.
program td;
{$mode objfpc}{$H+}
uses
{$IFDEF UNIX}{$IFDEF UseCThreads}
cthreads,
{$ENDIF}{$ENDIF}
Classes
{ you can add units after this };
begin
Writeln("Byte: ", Low(Byte), "..", High(Byte));
Writeln("Shortint: ", Low(Shortint), "..", High(Shortint));
Writeln("Smallint: ", Low(Smallint), "..", High(Smallint));
Writeln("Word: ", Low(Word), "..", High(Word));
Writeln("Integer: ", Low(Integer), "..", High(Integer));
Writeln("Cardinal: ", Low(Cardinal), "..", High(Cardinal));
Writeln("Longint: ", Low(Longint), "..", High(Longint));
Writeln("Longword: ", Low(Longword), "..", High(Longword));
Writeln("Int64: ", Low(Int64), "..", High(Int64));
Writeln("QWord: ", Low(QWord), "..", High(QWord));
Readln;
end. Стандартная функция Low
определяет минимальное значение типа данных.
Фунцкия High
определяет максимальное значение. С функциями
WriteLn
и ReadLn
вы уже немного знакомы. Более подробно о
подпрограммах (процедурах и функциях) мы будем говорить в соответствующем разделе
. Напоследок скажу, как записываются целочисленные данные в программе. Да также как и везде - просто пишите число, без кавычек и каких-либо дополнительных символов. Например, так 10 Правда, это относится к числам в десятичной системе счисления. Наверняка вы уже знаете,
что есть и другие системы. Наиболее широко распространены двоичная, десятичная и
шестнадцатеричная системы счисления . Free Pascal поддерживает четыре формата записи целого числа: Домашнее задание:
Создайте программу, которая выводит на экран диапазоны значений целых чисел (листинг 13.1).
Откомпилируйте программу и запустите её. Убедитесь, что эти значения соответствуют указанным
в таблице 13.1.
В исходном коде программы найдите строку, которая задаёт режим компиляции:
{$mode objfpc}{$H+}
В этой строке вместо слова objfpc
напишите слово tp
. То есть итоговая строка должна выглядеть так:
{$mode tp}{$H+}
Запустите программу. Посмотрите диапазон значений типа Integer
. Сделайте выводы.
Учитесь думать как программист, то есть логически. Никто вам до пенсии не будет всё разжёвывать, как это делаю сейчас я. Надо привыкать думать самостоятельно. Иначе вы скатитесь к “обезьяньему принципу обучения”, и тогда ваши шансы стать классным программистом приблизятся к нулю. Чтобы помочь вам не скатиться на уровень “зубрёжки”, я буду периодически оставлять пробелы в вашем обучении, чтобы вы постарались сами додуматься до каких-то вещей.
Намного лучше, если вы сами додумаетесь до неправильного решения
, сами найдёте ошибку и сами её исправите, чем будете всегда использовать чужие правильные решения и тупо их копировать. 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. 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:
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 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:
Для вывода значений переменных вещественного типа обычно используется форматированный вывод:
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. 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. 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: Здесь стоит более подробно остановиться на некоторых арифметических операциях. Пример операции inc:
x:=1;
inc(x); {Увеличивает x на 1, т.е. x=2}
writeln (х) Более сложное использование процедуры inc: 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 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.
Порядковые типы данных
Стандартные подпрограммы, обрабатывающие порядковые типы данных
Типы данных, относящиеся к порядковым
Budni =
Mon ..
Fri;
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
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
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
Основы программирования
Каждый профессионал когда-то был чайником. Наверняка вам знакомо состояние, когда “не знаешь как начать думать, чтобы до такого додуматься”. Наверняка вы сталкивались с ситуацией, когда вы просто не знаете, с чего начать.
Эта книга ориентирована как раз на таких людей, кто хотел бы стать программистом, но совершенно не знает, как начать этот путь.
...
Тип
Размер, байт
Диапазон значений
Byte
1
0…255
Shortint
1
-128…127
Smallint
2
-35768…32767
Word
2
0…65535
Integer
2 или 4
Зависит от режима компиляции
Cardinal
4
0…4294967295
Longint
4
-2147483648…2147483647
Longword
4
0...4294967295
Int64
8
-9223372036854775808...9223372036854775807
QWord
8
0...18446744073709551615
В Free Pascal типы Int64
и QWord
не являются
! Это означает, что вы не можете использовать их, например, для индексных переменных в циклах. Однако я привёл их здесь, чтобы отдельно не описывать в будущем и собрать в одном месте все целочисленные типы Free Pascal. Если какие-то слова вам не понятны - не пугайтесь. В своё время я обо всём расскажу подробнее.
178
35278Целочисленные 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
имя: Петр, возраст: 17Комментарии в Паскале
Вещественные типы данных в Паскаль
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
Константы в Паскале
1
2
3
4
5
6
const
x=
17
;
var
myname:
string
;
begin
myname:
=
"Петр"
;
writeln
("имя: "
,
myname,
", возраст: "
,
х)
end
.
«Красивый» вывод целых и вещественных чисел
Арифметические операции в Паскале
Порядок выполнения операций
Стандартные арифметические процедуры и функции Pascal
Inc(x,n) где x — порядкового типа, n — целого типа; процедура inc увеличивает x на n. a:
=-
9
;
b:
=
abs
(a)
;
{ b = 9}
(S=ширина * толщина, V=площадь*высота)