Лит. : Иех Т., Теория множеств и метод форсинга, пер. с англ., М., 1973. Б. А. Ефимов.

Математическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . И. М. Виноградов . 1977-1985 .

D Pascal существенно расширяет CF Pascal добавлением новых типов данных к символам и файлам. Порядковые типы данных описывают простые, неделимые объекты. Перечислимый тип содержит фиксированный набор именованных объектов. Логический тип имеет только два объекта – TRUE и FALSE. Целый тип реализует положительные и отрицательные целые числа. Наконец, часть типа также в свою очередь может быть типом, типом диапазон. Конечно, типы включают операции, которые определяют, что может быть сделано с объектами. Для логического, целого и т.д. эти операции хорошо понятны интуитивно.

Типы данных описывают множества значений и операции, которые могут быть применены к ним. Типы данных введенные CF Pascal это CHAR и TEXT. Значениями типа CHAR являются множество допустимых символов Паскаль-машины и операциями над этими значениями являются операторы сравнения:

= < > <= >= <>

значениями которых являются соответствующие математические операции, отражающие различное положение символов в алфавитной последовательности. Значения типа данных TEXT – последовательности строк, каждая строка является последовательностью символов. Операции над такими данными:

RESET REWRITE READ WRITE WRITELN OEF EOLN

Типы данных предлагают преимущества абстрагирования , репликации и аутентификации .

Типы данных абстрагируют важные свойства данных. Например, для понимания сравнения

‘A’ < ‘B’

нет необходимости знать, как эти символы представлены в Паскаль-машине. Последовательность сортировки определяет значение этих операций. Пользователю нет необходимости знать количество битов, которыми представлено символьное значение, что происходит с избыточными битами, действительно ли битовое значение для символа B больше чем для A и т.д.

Модули реализуют разновидность абстракции данных, но типы данных предлагают нечто большее. Объявление переменных типа данных позволяет хранить и манипулировать любым количеством значений типа через эти переменные. Каждое использование переменной в программе дает нам гарантию, что к ней будут применены только допустимые операции.

Контекст операнда в программе подразумевает тип операнда, этот подразумеваемый тип – избыточная информация, которая может быть проверена на соответствие объявленному типу операнда для предотвращения операций над значениями неверного типа. Рассмотрим следующий фрагмент программы:

PROGRAM Typex(INPUT, OUTPUT);

Поскольку операция = определена в CF Pascal только для символьных операндов, появление Ch и F в качестве операндов подразумевает, что оба они типа CHAR. У Ch тип корректен, а F объявлена как TEXT, поэтому будет выявлено несоответствие.

В D Pascal существует две разновидности типов данных: простые типы данных и составные (aggregate) типы данных. Значения простых типов не могут состоять из более мелких частей, с которыми можно работать по отдельности. CHAR – простой тип. Значения сложных типов данных образованы объединением значений простых типов. TEXT – составной тип, потому что строки фалов состоят из символов.

Значения простых типов упорядочены, то есть для каждой пары значений этого типа x, y возможен только один из вариантов: x < y, x = y, x > y. Поэтому эти типы называются порядковыми.

Паскаль содержит три предопределенных порядковых типа, которые задаются идентификаторами CHAR, INTEGER и BOOLEAN. Дополнительно к предопределенным порядковым типам, в Паскале предусмотрено два метода для программиста для определения новых порядковых типов, а именно:

1. Перечислимые типы, значениями которых являются уникальные идентификаторы.
2. Типы диапазон, значениями которых являются последовательные значения другого порядкового типа.

То есть новый порядковые типы данных могут быть определены перечислением констант типа или указанием, что значения типа являются поддиапазоном значений существующего типа. Синтаксис для обозначения таких порядковых типов следующий:

<обозначение типа> ::= <идентификатор типа> | <новый тип>

<идентификатор типа> ::= <идентификатор>

<новый тип> ::= <перечислимый тип> | <тип диапазон>

Способы описания для <перечислимый тип> и <тип диапазон> будут даны в соответствующих разделах ниже.

Когда определяется новый тип, ему может быть дано имя в объявлении типов. Это объявление должно предшествовать объявлению переменных блока.

<блок> ::= <раздел объявлений типов> <раздел объявлений переменных>

<раздел объявлений процедур> <раздел операторов>

<раздел объявлений типов> ::= TYPE <объявления типов> |

Это правило показывает что <раздел объявлений типов> может быть пустым (как это было во всех программах до данного места)

<объявления типов> ::= <объявления типов> <объявление типа> | <объявление типа>

<объявление типа> ::=<идентификатор > = <обозначение типа>

Контекстное правило, которое сопровождает эти синтаксические правила, говорит о том, что только некоторые идентификаторы являются <объявлением типа>:

CR Чтобы быть использованным как <идентификатор типа>, <идентификатор> должен ранее появиться в <объявлениях типов>.

Таким образом для

и T1 и T2 являются идентификаторами типа и могут быть использованы в текущем блоке для объявления переменных и формальных параметров, как ранее использовался CHAR.

Тип данных

Совместимость типов

Конструируемые типы данных

Вещественные типы данных

Порядковые типы данных

Тип данных

План

Лекция 8

Тема: Тип 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.

Тип определяет множество допустимых значений, которые может иметь тот или иной объект, а также множество допустимых операций, которые применимы к нему. Кроме того, тип определяет также и формат внутреннего представления данных в памяти ПК.

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.

Разделение на базовые и конструируемые типы данных в языке Pascal показано в таблице:

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 определён 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 2 .

Порядковые типы

Тема 3. Структура типов данных. Стандартные процедуры и функции, применимые к целым, вещественным числам. Логический, символьный, перечисляемый типы, тип-диапазон. Примеры.

Типы данных

Любые данные, т.е. константы, переменные, значения функций или выражения характеризуются своими типами. Тип определяет множество допустимых значений, которые может иметь тот или иной объект, а также множество допустимых операций, которые применимы к нему. Кроме того, тип определяет также и формат внутреннего представления данных в памяти ПК.

Турбо Паскаль характеризуется разветвлённой структурой типов данных.

Простые типы

1. Порядковые типы отличаются тем, что каждый из них имеет конечное число возможных значений. Эти значения можно определённым образом упорядочить и, следовательно, с каждым из них можно сопоставить некоторое число – порядковый номер значения.

2. Вещественные типы, строго говоря, тоже имеет конечное число значений, которое определяется форматом внутреннего представления вещественного числа.

Порядковые типы

К порядковым типам относятся целые, логический, символьный, перечисляемый и тип – диапазон. Функция ORD(X) возвращает порядковый номер значения выражения X и применяется к любому порядковому типу. Для целых типов функция возвращает само значение X, т.е. ORD(X)=X для X, принадлежащего любому целому типу.

ORD(X) для символьного типа даёт целое число в диапазоне от 0 до 255, для перечисляемое типа ORD(X) даёт число в диапазоне от 0 до 65535. Тип- диапазон сохраняет все свойства базового порядкового типа, поэтому результат применения к нему функции ORD(X) зависит от свойств этоготипа. К порядковым типам можно также применять функции:

PRED (X)- возвращает предыдущее значение порядкового типа, т.е. ORD(PRED (X))= ORD(X)-1;

SUCC(X)- возвращает следующее значение порядкового типа, (которое соответствует порядковому номеру ORD (X)+1), т.е.

К простым типам относятся порядковые, вещественные типы и тип дата-время.

Порядковые типы отличаются тем, что каждый из них имеет конечное количество возможных значений. Эти значения можно определенным образом упорядочить (отсюда - название типов) и, следовательно, с каждым из них можно сопоставить некоторое целое число - порядковый номер значения.

Вещественные типы, строго говоря, тоже имеют конечное число значений, которое определяется форматом внутреннего представления вещественного числа. Однако количество возможных значений вещественных типов настолько велико, что сопоставить с каждым из них целое число (его номер) не представляется возможным.

Тип дата-время предназначен для хранения даты и времени. Фактически для этих целей он использует вещественный формат.

Порядковые типы

К порядковым типам относятся (см. рис. 1.1) целые, логические, символьный, перечисляемый и тип-диапазон. К любому из них применима функция Ord(x), которая возвращает порядковый номер значения выражения X.

Рис. 1.1

Для целых типов функция ord(x) возвращает само значение х, т. е. Ord(X) = х для х, принадлежащего любому целому 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 255 (символьный), от 0 до 65535 (перечисляемый). Тип-диапазон сохраняет все свойства базового порядкового типа, поэтому результат применения к нему функции ord(х) 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 (х) -1, т. е. оrd(рred(х)) = оrd(х) - 1;

succ (х) - возвращает следующее значение порядкового типа, которое соответствует порядковому номеру ord (х) +1, т. е. оrd(Succ(х)) = оrd(х) + 1.

Например, если в программе определена переменная

то функция PRED(с) вернет символ "4", а функция SUCC(с) - символ "6".

Если представить себе любой порядковый тип как упорядоченное множество значений, возрастающих слева направо и занимающих на числовой оси некоторый отрезок, то функция pred(x) не определена для левого, a succ (х) - для правого конца этого отрезка.

Целые типы. Диапазон возможных значений целых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два, четыре или восемь байтов. В табл. 1.1 приводятся названия целых типов, длина их внутреннего представления в байтах и диапазон возможных значений.

Таблица 1.1 - Целые типы

Типы LongWord и Int64 впервые введены в версии 4, а типы Smallint и Cardinal отсутствуют в Delphi 1. Тип integer для этой версии занимает 2 байта и имеет диапазон значений от -32768 до +32767, т. е. совпадает с Smallint.

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” Smallint, который, в свою очередь, включает в себя Shortint.

Перечень процедур и функций, применимых к целочисленным типам, приведен в табл. 1.2. Буквами b, s, w, i, l обозначены выражения соответственно типа Byte, Shortint, Word, Integer и Longint,

х - выражение любого из этих типов; буквы vb, vs, vw, vi, vl, vx обозначают переменные соответствующих типов. В квадратных скобках указывается необязательный параметр.

Таблица 1.2 - Стандартные процедуры и функции, применимые к целым типам

При действиях с целыми числами тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам - общему типу, который включает в себя оба операнда. Например, при действиях с shortint и word общим будет тип integer. В стандартной настройке компилятор Delphi не вырабатывает код, осуществляющий контроль за возможной проверкой выхода значения из допустимого диапазона, что может привести к недоразумениям.

Логические типы. К логическим относятся типы Boolean, ByteBool, Bool, wordBool и LongBool. В стандартном Паскале определен только тип Boolean, остальные логические типы введены в Object Pascal для совместимости с Windows: типы Boolean и ByteBool занимают по одному байту каждый, Bool и WordBool - по 2 байта, LongBool - 4 байта. Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант False (ложь) или True (истина).

Поскольку логический тип относится к порядковым типам, его можно использовать в операторе цикла счетного типа. В Delphi 32 для Boolean значение

Ord (True) = +1, в то время как для других типов (Bool, WordBool и т.д.)

Ord (True) = -1, поэтому такого рода операторы следует использовать с осторожностью! Например, для версии Delphi 6 исполняемый оператор showMessage (" --- ") в следующем цикле for не будет выполнен ни разу:

for L:= False to True do

ShowMessage ("--);

Если заменить тип параметра цикла L в предыдущем примере на Boolean, цикл будет работать и сообщение дважды появится на экране. [Для Delphi версии 1 и 2 ord (True) =+1 для любого логического типа.]

Символьный тип. Значениями 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 в Windows используется код ANSI (назван по имени American National Standard Institute - американского института стандартизации, предложившего этот код). Первая половина символов ПК с кодами 0... 127 соответствует таблице 1.3. Вторая половина символов с кодами 128...255 меняется для различных шрифтов. Стандартные Windows-шрифты Arial Cyr, Courier New Cyr и Times New Roman для представления символов кириллицы (без букв “ё” и “Ё”) используют последние 64 кода (от 192 до 256): “А”... “Я” кодируются значениями 192..223, “а”... “я” - 224...255. Символы “Ё” и “ё” имеют соответственно коды 168 и 184.

Таблица 1.3 - Кодировка символов в соответствии со стандартом ANSI

Символы с кодами 0...31 относятся к служебным кодам. Если эти коды используются в символьном тексте программы, они считаются пробелами.

К типу char применимы операции отношения, а также встроенные функции:

Сhаr (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 (для кириллицы возвращает исходный символ).

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.

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 0, 1 и т. д.

Использование перечисляемых типов повышает надежность программ благодаря возможности контроля тех значений, которые получают соответствующие переменные. В Object Pascal допускается обратное преобразование: любое выражение типа Word можно преобразовать в значение перечисляемого типа, если только значение целочисленного выражения не превышает мощности этого типа. Такое преобразование достигается применением автоматически объявляемой функции с именем перечисляемого типа.

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.

Тип-диапазон не обязательно описывать в разделе type, а можно указывать непосредственно при объявлении переменной.

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.

В стандартную библиотеку Object Pascal включены две функции, поддерживающие работу с типами-диапазонами:

High(х) - возвращает максимальное значение типа-диапазона, к которому принадлежит переменная х;

Low (х) - возвращает минимальное значение типа-диапазона.

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.

Таблица 1.4 - Вещественные типы

В предыдущих версиях Delphi 1...3 тип Real занимал 6 байт и имел диапазон значений от 2,9*10-39 до 1,7*1038. В версиях 4 и 5 этот тип эквивалентен типу Double. Если требуется (в целях совместимости) использовать 6-байтных Real, нужно указать директиву компилятора {SREALCOMPATIBILITY ON}.

Как видно из табл. 1.4, вещественное число в Object Pascal занимает от 4 до 10 смежных байт и имеет следующую структуру в памяти ПК.

Здесь s - знаковый разряд числа; е - экспоненциальная часть; содержит двоичный порядок; m - мантисса числа.

Мантисса m имеет длину от 23 (для single) до 63 (для Extended) двоичных разрядов, что и обеспечивает точность 7...8 для single и 19...20 для Extended десятичных цифр. Десятичная точка (запятая) подразумевается перед левым (старшим) разрядом мантиссы, но при действиях с числом ее положение сдвигается влево или вправо в соответствии с двоичным порядком числа, хранящимся в экспоненциальной части, поэтому действия над вещественными числами называют арифметикой с плавающей точкой (запятой).

Отметим, что арифметический сопроцессор всегда обрабатывает числа в формате Extended, а три других вещественных типа в этом случае получаются простым усечением результатов до нужных размеров и применяются в основном для экономии памяти.

Особое положение в Object Pascal занимают типы comp и Currency, которые трактуются как вещественные числа с дробными частями фиксированной длины: в comp дробная часть имеет длину 0 разрядов, т. е. просто отсутствует, в currency длина дробной части -4 десятичных разряда. Фактически оба типа определяют большое целое число со знаком, сохраняющее 19...20 значащих десятичных цифр (во внутреннем представлении они занимают 8 смежных байт). В то же время в выражениях comp и currency полностью совместимы с любыми другими вещественными типами: над ними определены все вещественные операции, они могут использоваться как аргументы математических функций и т. д. Наиболее подходящей областью применения этих типов являются бухгалтерские расчеты.