Pascal целочисленные типы. Типы данных в Паскале (переменные, константы), их виды и описание

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

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

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

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

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

Пример

Var Res, Summa, Itog: real;

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

Пример

Var Sel1, Sel2: boolean;

A,B,C,D: boolean;

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

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

Например , Var Bukva, Znak, Simvol: char;

Bukva:=’A’; Znak:=’+’; Simvol:=’!’

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

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

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

Формат

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

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

Пример

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

Var S1, S2: Season;

Autumn: (September, October, Nowember);

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

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

Формат

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

Var <идентификатор>: < имя типа>;

Пример

Type Days = 1.. 31;

Var Work_d, Free_d: Days;

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

Выход из диапазона вызывает программное прерывание.

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

Const Min = 1; Max = 31;

Type Days = Min .. Max;

Var Work_d, Free_d: Days;

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

строка - последовательность символов, заключенная в апострофы;

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

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

запись - совокупность фиксированного числа компонентов разного типа;

файл - последовательность компонентов одного типа и одной длины.

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

Рисунок 1 - Набор основных типов языка Паскаль

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

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

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

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

Ординальные типы данных

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

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

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

Логический тип (Boolean)

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

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

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

Кроме того логический тип определен так, что false

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

Целый тип (Integer)

Тип integer включает в себя множество целых чисел.

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

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

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

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

Символьный тип (Char)

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

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

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

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

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

Вещественный тип (Real)

Значениями вещественного типа являются элементы определяемого реализацией подмножества вещественных чисел.

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

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

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

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

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

Простейшим числовым типом данных в Паскале являются целые типы, предназначенные для хранения целых чисел. Целые числа в Паскале принято делить на два типа: со знаком и без знака. Числа со знаком – это целочисленный тип, в который входят как положительные, так и отрицательные числа, без знака – только положительные.

Ниже приведены две таблицы с целочисленными типами. Сначала выпишем типы целых чисел со знаком :

А это целочисленные типы без знака :

Как видно, в первой колонке стоит название типа, во второй – количество байт, занимаемое в памяти числами этого типа, в третьей – соответственно диапазон возможных значений. В числах со знаком есть два типа – integer и longint (буквально «целый» и «длинный целый»), которые являются синонимами. То есть вы можете в разделе описаний использовать как одно название, так и другое.

Аналогично во второй таблице (неотрицательные целые числа в Паскале) есть также два целочисленных типа-синонима размером 4 байта – longword и cardinal , поэтому используйте либо одно, либо другое.

Ещё можно заметить, что если числа первой таблицы условно перенести в правую часть относительно нуля (сдвинуть интервал вправо так, чтобы минимальным числом оказался 0), то мы получим интервалы целых чисел второй таблицы, лежащие в соответствующих строках. Так, если в 1-байтовом типе shortint к левой и правой границам прибавить 128, то получим тип byte (0..255); если в 2-байтовом типе smallint к границам прибавить 32768, то получим соответствующий 2-байтовый тип без знака word (0..65535) и т.д.

Всё это случается потому, что в целочисленных типах без знака числа могут быть разделены ровно надвое: половина чисел – в отрицательную часть, половина – в положительную. А почему тогда в числах со знаком левая граница по абсолютной величине на 1 больше за правую границу? – спросите вы. Например, в типе shortint минимум -128, тогда как максимум всего 127 (по модулю на 1 меньше). А это потому, что в правую часть входит также и 0, и об этом надо знать и помнить.

Так зачем же целые числа в Паскале делить на столько типов? Почему не обойтись, например, наибольшим из целочисленных типов в PascalABC.Net и Free Pascal – int64 – это почти 9 с половиной квинтиллионов (!) как с минусом, так и с плюсом? Да по простой банальной (?) причине – экономия памяти. Если вам надо сложить два небольших однобайтовых положительных числа (0..255), а вы эти числа описали как int64 (8 байт), то на это ушло в 8 раз больше памяти. А если программа большая и переменных много, то экономия памяти встает очень резко. Причем нет смысла использовать целые типы со знаком, если в задаче речь идет о таких величинах, как длина, масса, расстояние, время и т.п.

В разделе сайта Задачник Абрамяна (подраздел Integer) понаблюдайте за использованием различных целочисленных типов в Паскале.

Тип данных определяет множество допустимых значений и множество допустимых операций.

Простые типы.

Простые типы делятся на ПОРЯДКОВЫЕ и ВЕЩЕСТВЕННЫЕ.

1. ПОРЯДКОВЫЕ ТИПЫ , в свою очередь, бывают:

а) целые

В Паскале определено 5 целых типов, которые определяются в зависимости от знака и значения, которое будет принимать переменная.

б) логический

Название этого типа BOOLEAN. Значениями логического типа может быть одна из логических констант: TRUE (истина) или FALSE (ложь).

в) символьный

Название этого типа CHAR - занимает 1 байт. Значением символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу присваивается целое число в диапозоне 0…255. Это число служит кодом внутреннего представления символа.

2. ВЕЩЕСТВЕННЫЕ ТИПЫ .

В отличие от порядковых типов, значения которых всегда сопоставляются с рядом целых чисел и, следовательно, представляются в ПК абсолютно точно, значения вещественных типов определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа.

СТРЕКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ

Структурированные типы данных определяют упорядоченную совокупность скалярных переменных и характеризуются типом своих компонентов.

Структурированные типы данных в отличие от простых задают множества сложных значений с одним общим именем. Можно сказать, что структурные типы определяют некоторый способ образования новых типов из уже имеющихся.

Существует несколько методов структурирования. По способу организации и типу компонентов в сложных типах данных выделяют следующие разновидности: регулярный тип (массивы); комбинированный тип (записи); файловый тип (файлы); множественный тип (множества); строковый тип (строки); в языке Турбо Паскаль версии 6.0 и старше введен объектный тип (объекты).

В отличие от простых типов данных, данные структурированного типа характеризуются множественностью образующих этот тип элементов, т.е. переменная или константа структурированного типа всегда имеет несколько компонентов. Каждый компонент в свою очередь может принадлежать структурированному типу, т.е. возможна вложенность типов.

1. Массивы

Массивы в Турбо Паскале во многом схожи с аналогичными типами данных в других языках программирования. Отличительная особенность массивов заключается в том, что все их компоненты суть данные одного типа (возможно структурированного). Эти компоненты можно легко упорядочить и обеспечить доступ к любому из них простым указанием порядкового номера.

Описание массива задаётся следующим образом:

<имя типа> = array [<сп.инд.типов>] of <тип>

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор;

Array, of – зарезервированные слова (массив, из);

<сп.инд.типов> - список из одного или нескольких индексных типов, разделённых запятыми; квадратные скобки, обрамляющие список, - требование синтаксиса;

<тип> - любой тип Турбо Паскаля.

В качестве индексных типов в Турбо Паскале можно использовать любые порядковые типы, кроме LongInt и типов-диапазонов с базовым типом LongInt.

Глубина вложенности структурированных типов вообще, а следовательно, и массивов – произвольная, поэтому количество элементов в списке индексов типов (размерность массива) не ограничено, однако суммарная длина внутреннего представления любого массива не может быть больше 65520 байт.

2. Записи

Запись – это структура данных, состоящая из фиксированного числа компонентов, называемых полями записи. В отличие от массива, компоненты (поля) записи могут быть различного типа. Чтобы можно было ссылаться на тот или иной компонент записи, поля именуются.

Структура объявления типа записи такова:

< имя типа > = RECORD < сп . полей > END

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор;

RECORD, END – зарезервированные слова (запись, конец);

<сп.полей> - список полей; представляет собой последовательность разделов записи, между которыми ставится точка с запятой.

3. Множества

Множества – это набор однотипных логических связанных друг с другом объектов. Характер связей между объектами лишь подразумевается программистом и никак не контролируется Турбо Паскалем. количество элементов, входящих в множество, может меняться в пределах от 0до 256 (множество, не содержащее элементов, называется пустым).именно непостоянством количества своих элементов множества отличаются от массивов и записей.

Два множества считаются эквивалентными тогда и только тогда, когда все их элементы одинаковы, причём порядок следования элементов множества безразличен. Если все элементы одного множества входят также и в другое, говорят о включении первого множества во второе.

Описание типа множества имеет вид:

< имя типа > = SET OF < баз . тип >

Здесь <имя типа> - правильный индификатор;

SET, OF – зарезервированные слова (множество, из);

<баз.тип> - базовый тип элементов множества, в качестве которого может использоваться любой порядковый тип, кроме WORD, INTEGER и LONGINT.

Для задания множества используется так называемый конструктор множества: список спецификаций элементов множества, отделяемых друг от друга запятыми; список обрамляется квадратными скобками. Спецификациями элементов могут быть константы или выражения базового типа, а также – тип-диапазон того же базового типа.

4. Файлы

Под файлом понимается либо именованная область внешней памяти ПК, либо логическое устройство – потенциальный источник или приёмник информации.

Любой файл имеет три характерные особенности

у него есть имя, что даёт возможность программе работать одновременно с несколькими файлами.

он содержит компоненты одного типа. Типом компонентов может быть любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов. Иными словами, нельзя создать «файл файлов».

длина вновь создаваемого файла никак не оговаривается при его объявлении и ограничивается только ёмкостью устройств внешней памяти.

Файловый тип или переменную файлового типа можно задать одним из трёх способов:

< имя >= FILE OF < тип >;

< имя >=TEXT;

<имя> = FILE;

Здесь <имя> - имя файлового типа (правильный индификатор);

FILE, OF – зарезервированные слова (файл, из);

TEXT – имя стандартного типа текстовых файлов;

<тип> - любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов.

В зависимости от способа объявления можно выделить три вида файлов:

· типизированные файлы (задаются предложением FILE OF…);

· текстовые файлы (определяются типом TEXT);

· нетипизированные файлы (определяются типом FILE).

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.

3.2. Простые типы данныхв Turbo Pascal 7

Простой тип определяет упорядоченное множество значений параметра. В Turbo Pascal имеются следующие группы простых типов:

• целые типы;
• логический тип;
• символьный тип;
• перечисляемый тип;
• тип-диапазон;
• вещественные типы.

Все простые типы, за исключением вещественных, называются порядковыми типами. Для величин порядковых типов определены стандартные процедуры и функции: Dec, Inc, Ord, Pred, Succ (см. п. 13.1).

3.2.1. Целые типы

В отличие от языка Паскаль, где определен единственный целый тип Integer, в Turbo Pascal имеется пять стандартных типов целых чисел: Shortint, Integer, Longint, Byte, Word. Характеристики этих типов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Целые типы данных

3.2.2. Логический тип

Стандартный логический тип Boolean (размер - 1 байт) представляет собой тип данных, любой элемент которого может принимать лишь два значения: True и False. При этом справедливы следующие условия:
False Ord (False) = 0
Ord (True) = 1
Succ (False) = True
Pred (True) = False

В Turbo Pascal 7.0 добавлено еще три логических типа ByteBool (размер - 1 байт), WordBool (размер - 2 байта) и LongBool (размер - 4 байта). Они введены для унификации с другими языками программирования и со средой Windows. Отличие их от стандартного типа Boolean заключается в фактической величине параметра этого типа, соответствующей значению True. Для вех логических типов значению False соответствует число 0, записанное в соответствующее количество байтов. Значению же True для типа Boolean соответствует число 1, записанное в его байт, а для других типов значению True соответствует любое число, отличное от нуля (хотя функция Ord в этом случае дает значение 1).

3.2.3. Символьный тип

Стандартный символьный тип Char определяет полный набор ASCII-символов. Функция Ord от величины типа Char дает код соответствующего символа. Сравниваются величины символьного типа по своим кодам.

3.2.4. Перечисляемый тип

Перечисляемый тип не является стандартным и определяется набором идентификаторов, с которыми могут совпадать значения параметра. Список идентификаторов указывается в круглых скобках, идентификаторы разделяются запятыми:

Важно, в каком порядке перечислены идентификаторы при определении типа, т. к. первому идентификатору присваивается порядковый номер 0, второму - 1 и т. д. Один и тот же идентификатор можно использовать в определении только одного перечисляемого типа. Функция Ord от величины перечисляемого типа дает порядковый номер ее значения.

Пример. Перечисляемый тип.

type Operat = (Plus, Minus, Mult, Divide);

Логический тип является частным случаем перечисляемого типа:

type Boolean = (False, True);

3.2.5. Тип-диапазон

В любом порядковом типе можно выделить подмножество значений, определяемое минимальным и максимальным значением, в которое входят все значения исходного типа, находящиеся в этих границах, включая и сами границы. Такое подмножество определяет тип-диапазон. Тип-диапазон задается указанием минимального и максимального значений, разделенных двумя точками:

type = . . ;

Минимальное значение при определении такого типа не должно быть больше максимального.

Пример. Определение типов-диапазонов.

type
Dozen = 1..12; {числа от 1 до 12}
AddSub = Plus..Minus; {операции сложения и вычитания}

3.2.6. Вещественные типы

В отличие от стандарта языка Паскаль, где определен только один вещественный тип Real, в Turbo Pascal имеется пять стандартных вещественных типов: Real, Single, Double, Extended, Соmр. Характеристики этих типов см. в табл. 3. Таблица 3. Вещественные типы данных

Тип Comp фактически является типом целых чисел увеличенного диапазона, однако порядковым не считается.

Типы Single, Double, Extended и Comp можно использовать в программах только при наличии арифметического сопроцессора или при включенном эмуляторе сопроцессора (см. пп. 17.5.8 и 17.7.1).