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 .
К порядковым типам относятся (см. рис.4.1) целые, логический, символьный, перечисляемый и тип-диапазон. К любому из них применима функция ORD(X), которая возвращает порядковый номер значения выражения X. Для целых типов функция ORD(X) возвращает само значение X, т.е. ORD(X) = X для X, принадлежащего любому шелому типу. Применение ORD(X) к логическому, символьному и перечисляемому типам дает положительное целое число в диапазоне от 0 до 1 (логический тип), от 0 до 155 (символьный), от 0 до 65535 (перечисляемый). Тип-диапазон сохраняет все свойства базового порядкового типа, поэтому результат применения к нему функции ORD(X) зависит от свойств этого типа.
К порядковым типам можно также применять функции:
PRED (X) - возвращает предыдущее значение порядкового типа (значение, которое соответствует порядковому номеру ORD(X)- 1), т.е.
ORD(PRED(X)) = ORD(X) - 1;
SUCC (X) - возвращает следующее значение порядкового типа, которое соответствует порядковому номеру ORD(X) +1, т.е.
ORD(SUCC(X)) = ORD(X) + 1.
Например, если в программе определена переменная
то функция PRED(C) вернет значение "4", а функция SUCC(C) - значение "6".
Если представить себе любой порядковый тип как упорядоченное множество значий, возрастающих слева направо и занимающих на числовой оси некоторый отрезок, то функция PRED(X) не определена для левого, a SUCC(X) - для правого конца этого отрезка.
Целые типы. Диапазон возможных значений целых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать один, два или четыре байта. В табл. 4.1 приводится название целых типов, длина их внутреннего представления в байтах и диапазон возможных значений.
Таблица 4.1
При использовании процедур и функций с целочисленными параметрами следует руководствоваться «вложенностью» типов, т.е. везде, где может использоваться WORD, допускается использование BYTE (но не наоборот), в LONGINT «входит» INTEGER, который, в свою очередь, включает в себя SHORTINT.
Перечень процедур и функций, применимых к целочисленным типам, приведен в табл.4.2. Буквами b, s, w, i, l обозначены выражения соответственно типа BYTE, SHORTINT, WORD, INTEGER и LONGINT, x - выражение любого из этих типов; буквы vb, vs, vw, vi, vl, vx обозначают переменные соответствующих типов. В квадратных скобках указывается необязательный параметр.
Таблица 4.2
| Стандартные процедуры и функции, применимые к целым типам | ||
| Обращение | Тип результата | Действие |
| abs (x) | x | Возвращает модуль х |
| chr(b) | Char | Возвращает символ по его коду |
| dec (vx[, i]) | - | Уменьшает значение vx на i, а при отсутствии i -на 1 |
| inc(vx[, i]) | - | Увеличивает значение vx на i, а при отсутствии i - на 1 |
| Hi(i) | Byte | Возвращает старший байт аргумента |
| Hi(w) | To же | То же |
| Lo(i) | " | Возвращает младший байт аргумента |
| Lo (w) | " | То же |
| odd(l) | Boolean | Возвращает True, если аргумент - нечетное число |
| Random (w) | Как у параметра | Возвращает псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...(w-l) |
| sgr (x) | X | Возвращает квадрат аргумента |
| swap (i) | Integer | Меняет местами байты в слове |
| swap (w) | Word |
При действиях с целыми числами тип результата будет соответствовать типу операндов, а если операнды относятся к различным целым типам, - типу того операнда, который имеет максимальную мощность (максимальный диапазон значений). Возможное переполнение результата никак не контролируется, что может привести к недоразумениям, например:
а:= 32767; {Максимально возможное значение типа INTEGER}
х:= а + 2; {Переполнение при вычислении этого выражения!}
у:= LongInt(а)+2; {Переполнения нет после приведения переменной к более мощному типу}
WriteLn(x:10:0, у:10:0)
В результате прогона программы получим
Логический тип . Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант FALSE (ложь) или TRUE (истина). Для них справедливы правила:
False < True;
succ(False)= True;
pred(True) = False.
Поскольку логический тип относится к порядковым типам, его можно использовать в операторе счетного типа, например:
for 1:= False to True do ....
Символьный тип. Значением символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу приписывается целое число в диапазоне 0...255. Это число служит кодом внутреннего представления символа, его возвращает функция ORD.
Для кодировки используется код ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией). Это 7-битный код, т.е. с его помощью можно закодировать лишь 128 символов в диапазоне от 0 до 127. В то же время в 8-битном байте, отведенном для хранения символа в Турбо Паскале, можно закодировать в два раза больше символов в диапазоне от 0 до 255. Первая половина символов ПК с кодами 0...127 соответствует стандарту ASCII (табл. 4.3). Вторая половина символов с кодами 128...255 не ограничена жесткими рамками стандарта и может меняться на ПК разных типов (в прил.2 приведены некоторые распространенные варианты кодировки этих символов).
Таблица 4.3
| Кодировка символов в соответствии со стандартом ASCII | |||||||
| Код | Символ | Код | Символ | Код | Символ | Код | Символ |
| NUL | BL | ® | " | ||||
| ЗОН | ! | A | a | ||||
| STX | " | В | b | ||||
| ЕТХ | # | С | с | ||||
| EOT | $ | D | d | ||||
| ENQ | % | E | e | ||||
| АСК | & | F | f | ||||
| BEL | " | G | g | ||||
| BS | ( | H | h | ||||
| НТ | ) | I | i | ||||
| LF | * | J | j | ||||
| VT | + | k | k | ||||
| FF | , | L | i | ||||
| CR | - | M | m | ||||
| SO | . | N | n | ||||
| SI | / | О | |||||
| DEL | p | P | |||||
| DC1 | Q | q | |||||
| DC2 | R | r | |||||
| DC3 | S | s | |||||
| DC4 | T | t | |||||
| NAK | U | u | |||||
| SYN | V | V | |||||
| ETB | w | w | |||||
| CAN | X | X | |||||
| EM | У | У | |||||
| SUB | : | z | z | ||||
| ESC | / | [ | { | ||||
| FS | < | \ | l | ||||
| GS | = | ] | } | ||||
| RS | > | ^ | ~ | ||||
| US | ? | - | n |
Символы с кодами 0...31 относятся к служебным кодам. Если эти коды используются в символьном тексте программы, они считаются пробелами. При использовании их в операциях ввода-вывода они могут иметь следующее самостоятельное значение:
| Символ | Код | Значение |
| BEL | Звонок; вывод на экран этого символа сопровождается звуковым сигналом | |
| НТ | Горизонтальная табуляция; при выводе на экран смещает курсор в позицию, кратную 8, плюс 1 (9, 17, 25 и т.д.) | |
| LF | Перевод строки; при выводе его на экран все последующие символы будут выводиться, начиная с той же позиции, но на следующей строке | |
| VT | Вертикальная табуляция; при выводе на экран заменяется специальным знаком | |
| FF | Прогон страницы; при выводе на принтер формирует страницу, при выводе на экран заменяется специальным знаком | |
| CR | Возврат каретки; вводится нажатием на клавишу Enter (при вводе с помощью READ или READLN означает команду «Ввод» и в буфер ввода не помещается; при выводе означает команду «Продолжить вывод с начала текущей строки») | |
| SUB | Конец файла; вводится с клавиатуры нажатием Ctrl-Z; при выводе заменяется специальным знаком | |
| SSC | Конец работы; вводится с клавиатуры нажатием на клавишу ESC; при выводе заменяется специальным знаком |
К типу CHAR применимы операции отношения, а также встроенные функции: СНR(В) - функция типа CHAR; преобразует выражение В типа BYTE в символ и возвращает его своим значением;
UPCASE(CH) - функция типа CHAR; возвращает прописную букву, если СН -строчная латинская буква, в противном случае возвращает сам символ СН, например:
cl:= UpCase("s") ;
c2:= UpCase ("Ф") ;
WriteLn(cl," ",c2)
Так как функция UPCASE не обрабатывает кириллицу, в результате прогона этой
программы на экран будет выдано
Перечисляемый тип . Перечисляемый тип задается перечислением тех значений, которые он может получать. Каждое значение именуется некоторым идентификатором и располагается в списке, обрамленном круглыми скобками, например:
colors =(red, white, blue);
Применение перечисляемых типов делает программы нагляднее. Если, например, в программе используются данные, связанные с месяцами года, то такой фрагмент программы:
ТипМесяц=(янв,фев,мар,апр,май,июн,июл,авг,сен,окт,ноя,дек);
месяц: ТипМесяц;
if месяц = авг then WriteLn("Хорошо бы поехать к морю!");
был бы, согласитесь, очень наглядным. Увы! В Турбо Паскале нельзя использовать кириллицу в идентификаторах, поэтому мы вынуждены писать так:
TypeMonth=(jan,feb,mar,may,jun,jul,aug,sep,oct,nov,dec);
month: TypeMonth;
if month = aug then WriteLn("Хорошо бы поехать к морю!");
Соответствие между значениями перечисляемого типа и порядковыми номерами этих значений устанавливается порядком перечисления: первое значение в списке получает порядковый номер 0, второе - 1 и т.д. Максимальная мощность перечисляемого типа составляет 65536 значений, поэтому фактически перечисляемый тип задает некоторое подмножество целого типа WORD и может рассматриваться как компактное объявление сразу группы целочисленных констант со значениями О, 1 и т.д.
Использование перечисляемых типов повышает надежность программ благодаря возможности контроля тех значений, которые получают соответствующие переменные. Пусть, например, заданы такие перечисляемые типы:
colors = (black, red, white);
ordenal= (one, two, three);
days = (monday, tuesday, Wednesday);
С точки зрения мощности и внутреннего представления все три типа эквивалентны:
ord(black)=0, ..., ord(white)=2,
ord(one)=0, ...ord(three)=2,
ord(monday)=0, ...ord(Wednesday)=2.
Однако, если определены переменные
col:colors; num:ordenal;
то допустимы операторы
num:= succ(two);
day:= pred(tuesday);
но недопустимы
Как уже упоминалось, между значениями перечисляемого типа и множеством целых чисел существует однозначное соответствие, задаваемое функцией ORD(X). В Турбо Паскале допускается и обратное преобразование: любое выражение типа WORD можно преобразовать в значение перечисляемого типа, если только значение целочисленного выражения не превышает мощное1™ перечисляемого типа. Такое преобразование достигается применением автоматически объявляемой функции с именем перечисляемого типа (см. п. 4.4). Например, для рассмотренного выше объявления типов эквивалентны следующие присваивания:
col:= colors(0);
Разумеется, присваивание
будет недопустимым.
Переменные любого перечисляемого типа можно объявлять без предварительного описания этого типа, например:
col: (black, white, green);
Тип-диапазон. Тип-диапазон есть подмножество своего базового типа, в качестве которого может выступать любой порядковый тип, кроме типа-диапазона. Тип-диапазон задается границами своих значений внутри базового типа:
<мин.знач.>..<макс.знач.>
Здесь <мин.знач. > - минимальное значение типа-диапазона;
<макс.знач.> - максимальное его значение.
Например:
digit = "0".."9";
Тип-диапазон необязательно описывать в разделе TYPE, а можно указывать непосредственно при объявлении переменной, например:
Ichr: "A".."Z";.
При определении типа-диапазона нужно руководствоваться следующими правилами:
- два символа «..» рассматриваются как один символ, поэтому между ними недопустимы пробелы;
- левая граница диапазона не должна превышать его правую границу. Тип-диапазон наследует все свойства своего базового типа, но с ограничениями, связанными с его меньшей мощностью. В частности, если определена переменная
days = (mo,tu,we,th,fr,sa,su);
WeekEnd = sa .. su;
то ORD(W) вернет значение 5 , в то время как PRED(W) приведет к ошибке.
В стандартную библиотеку Турбо Паскаля включены две функции, поддерживающие работу с типами-диапазонами:
НIGН(Х) - возвращает максимальное значение типа-диапазона, к которому принадлежит переменная X;
LOW(X) -возвращает минимальное значение типа-диапазона.
Следующая короткая программа выведет на экран строку
WriteLn(Low(k),"..",High(k))
Множество целых чисел бесконечно, но мы всегда можем подобрать такое число бит, чтобы представить любое целое число, возникающее при решении конкретной задачи. Множество действительных чисел не только бесконечно, но еще и непрерывно, поэтому, сколько бы мы не взяли бит, мы неизбежно столкнемся с числами, которые не имеют точного представления. Числа с плавающей запятой - один из возможных способов предсталения действительных чисел, который является компромиссом между точностью и диапазоном принимаемых значений.
Число с плавающей запятой состоит из набора отдельных разрядов, условно разделенных на знак, экспоненту порядок и мантиссу. Порядок и мантисса - целые числа, которые вместе со знаком дают представление числа с плавающей запятой в следующем виде:
Математически это записывается так:
(-1) s × M × B E , где s - знак, B-основание, E - порядок, а M - мантисса.
Основание определяет систему счисления разрядов. Математически доказано, что числа с плавающей запятой с базой B=2 (двоичное представление) наиболее устойчивы к ошибкам округления, поэтому на практике встречаются только базы 2 и, реже, 10. Для дальнейшего изложения будем всегда полагать B=2, и формула числа с плавающей запятой будет иметь вид:
(-1) s × M × 2 E
Что такое мантисса и порядок? Мантисса – это целое число фиксированной длины, которое представляет старшие разряды действительного числа. Допустим наша мантисса состоит из трех бит (|M|=3). Возьмем, например, число «5», которое в двоичной системе будет равно 101 2 . Старший бит соответствует 2 2 =4, средний (который у нас равен нулю) 2 1 =2, а младший 2 0 =1. Порядок – это степень базы (двойки) старшего разряда. В нашем случае E=2. Такие числа удобно записывать в так называемом «научном» стандартном виде, например «1.01e+2». Сразу видно, что мантисса состоит из трех знаков, а порядок равен двум.
Допустим мы хотим получить дробное число, используя те же 3 бита мантиссы. Мы можем это сделать, если возьмем, скажем, E=1. Тогда наше число будет равно
1.01e+1 = 1×2 1 +0×2 0 +1×2 -1 =2+0,5=2,5
Очевидно, что таким образом одно и то же число можно представить по-разному. Рассмотрим пример с длиной мантиссы |M|=4. Число «2» можно представить в следующем виде:
2 = 10 (в двоичной системе) = 1.000e+1 = 0.100e+2 = 0.010e+3.
Поэтому уже в самых первых машинах числа представляли в так называемом нормализованном виде , когда первый бит мантиссы всегда подразумевался равным единице.
Это экономит один бит (так как неявную единицу не нужно хранить в памяти) и обеспечивает уникальность представления числа. В нашем примере «2» имеет единственное представление («1.000e+1»), а мантисса хранится в памяти как «000», т.к. старшая единица подразумевается неявно. Но в нормализованном представлении чисел возникает новая проблема - в такой форме невозможно представить ноль.
Порядковыми (ordinal) называются типы, которым соответствуют данные, поддерживающие понятия «предшествующее значение» и «последующее значение». Например, для целого числа 5 можно определенно сказать, что ему предшествует число 4, а следующее за ним - число 6. С другой стороны невозможно сказать, какое число непосредственно предшествует вещественному числу 5.0.
В Object Pascal определены следующие порядковые типы:
– целые типы;
– символьные типы;
– булевы типы;
– ограниченные типы.
Для порядковых типов определен ряд функций, которые отражают специфику этих данных. Перечень этих функций приведен в таблице 6.1.
Таблица 6.1 – Функции для порядковых типов данных
Продолжение таблицы 6.1
6.1.1.1 Целые типы данных
Целые типы данных используются для представления целых чисел. Типами, обеспечивающими максимальную производительность, являются Integer и Cardinal . Оба типа занимают в памяти 4 байта и принимают значения в дапазоне: для Integer -2147483648..2147483647, для Cardina l 0..4294967295. В тех случаях, когда нужен больший диапазон чисел, можно использовать тип int64 .
Следует помнить, что арифметические операции с целыми числами имеют свои особенности. Для деления используется операция div , которая выполняет целочисленное деление. Остаток от целочисленного деления на некоторое целое число можно найти с помощью операции mod .
Для целочисленных данных можно использовать и логические операции, такие как and, or, xor . Результат будет определяться применением соответствующей операции к каждой паре соответствующих бит двоичного представления чисел. При выполнении таких операций часто используют 16-ричное представление чисел. Признаком 16-ричного числа является знак $ перед числом, например $FF соответствует десятичному числу 255, а $100 соответствует десятичному числу 256.
Можно применять и операции сдвигов двоичных кодов числа влево (shl ) или вправо (shr ) на заданное число разрядов. Сдвиг вправо на один разряд соответствует целочисленному делению числа на 2. Сдвиг влево на один разряд соответствует умножению на 2. Например, в результате выполнения инструкции $FF shr 4, получим результат $0F.
6.1.1.2 Символьные типы данных
Символьные типы предназначены для представления символов. В Object Pascal можно использовать две разновидности символов:
– Типу Char соответствует множество из 256 символов, в котором символы упорядочены в соответствии с таблицей кодировки ANSI (American National Standard Code for Information Interchange). Каждый символ этого типа занимает 1 байт. Соответствие между кодом и соответствующим ему символом задается так называемой таблицей кодировки символов. Первая половина таблицы (коды от 0 до 127) используется для управляющих символов, цифр, латинских букв и наиболее распространенных символов, таких, как знаки препинания, знаки математических операций и т.п. Вторая половина таблицы (коды от 128 до 255) используется для национальных алфавитов и других символов.
– Типу WideChar соответствует множество символов Unicode, в котором каждый символ занимает 2 байта, и естественно, эта таблица символов может содержать очень большой список символов. Им соответствуют коды в диапазоне от 0 до 65535. Первые 256 символов в этом множестве соответствуют символам ANSI с соответствующими кодами.
В наших лабораторных работах мы будем использовать только типChar. Фрагмент таблицы кодировки символов представлен ниже, в таблице 6.2.
Таблица 6.2 – Кодировка некоторых символов ANSI
| Символ | Код | Двоичное представление | 16-ричное представление |
| Отсутствие символа | 0000 0000 | $00 | |
| Пробел | 0010 0000 | $20 | |
| ! | 0010 0001 | $21 | |
| … | |||
| 0011 0000 | $30 | ||
| 0011 0001 | $31 | ||
| 0011 0010 | $32 | ||
| 0011 0011 | $33 | ||
| … | |||
| A | 0100 0001 | $41 | |
| B | 0100 0010 | $42 | |
| C | 0100 0011 | $43 | |
| a | 0110 0001 | $61 | |
| b | 0110 0010 | $62 | |
| … | |||
| А | $C0 | ||
| Б | $C1 | ||
| … | |||
| а | 1110 0000 | $E0 | |
| б | 1110 0001 | $E1 | |
| … | |||
| я | 1111 1111 | $FF |
Обратите внимание на порядок расположения символов в таблице. Такой порядок позволяет упорядочивать слова и идентификаторы в алфавитном порядке с помощью кода символа.
Символьные константы можно записывать разными способами. Для большинства символов можно использовать изображение этого символа, заключенное в одинарные кавычки. Например, ‘1’, ‘z’, ‘*’. Специальные символы удобно представлять с помощью их кода, в виде целого числа, которому предшествует знак #. Например, #0, #8, #13. Кроме того, любой символ может быть получен с помощью функции chr(), которой в качестве аргумента передается код символа. Например, chr(65) возвращает прописную латинскую букву ‘A’, а chr(255) – строчную букву ‘я’ кириллицы.
Обратное преобразование, то есть преобразование символа в код можно выполнить с помощью функции ord(). Например, ord(‘0’) вернет 48.
При вводе отдельных символов из компонентов класса TEdit, необходимо иметь в виду, что свойство text этих компонентов возвращает не символ, а строку символов. Чтобы получить отдельный символ этой строки следует использовать порядковый номер символа в строке, записывая его в квадратных скобках после имени строки символов. Например, Edit1.text.
Для символов применимы все операции сравнения. При этом сравниваются коды символов. Поэтому ‘б’ > ’Б’, и ‘а’ кириллицы больше, чем латинское ’a’.
Группы символов, которые соответствуют буквам, расположены таким образом, чтобы упростить преобразование больших букв в маленькие и наоборот. Разница в кодировке больших и маленьких букв и латинского и русского алфавита равна $20 или 32. Следовательно, чтобы превратить строчную букву в прописную, достаточно из ее кода вычесть 32. Число 32 можно и не помнить, так как его можно получить в результате вычитания кода прописной буквы из кода соответствующей строчной. Например, ord (z) – ord (Z), или оrd (a) – ord (A).
Особенность кодировки цифр состоит в том, что младший полубайт символа цифры соответствует ее числовому значению в двоичном представлении. Это позволяет легко преобразовывать код символа цифр в соответствующие числа с помощью логической операции and и маски $0F. Например, в результате операции ord (‘5’) and $0F получится число 5.
Для преобразования символов цифр в соответствующие числа можно использовать тот факт, что символы цифр следуют в таблице кодировки друг за другом в порядке возрастания значений этих цифр.
Ниже приведено два варианта такого преобразования.
Первый вариант использует разницу в кодах нуля и выбранной цифры, которая соответствует числовому значению символа цифры
var c: char; n: integer;
n:= ord(c)- 48; // что равносильно ord(c) –ord(‘0’);
Второй вариант такого преобразования использует операцию and $0F с маской $0F.
const maska = $0F; // константа равная двоичному числу 00001111
var c: char; n: integer;
n:= ord (c) and maska; // маска удаляет старший полубайт
6.1.1.3 Ограниченный тип данных.
Для порядковых типов можно задать поддиапазон их возможных значений – это и будет ограниченный тип.
Диапазон значений ограниченного типа задается выражением вида: <минимальное значение>..<максимальное значение>.
Например:
type TCaps = ‘A’..‘Z’;
var bigLetter: TCaps; month: 1..12;
В этих примерах переменная bigLetterможет принимать только символы латинских букв в верхнем регистре, а переменная month значения от 1 до 12.
Ограниченные типы используются, например, при объявлении массивов.
В компиляторе Object Pascal имеется опция, позволяющая включить проверку диапазона при присваивании значения переменной ограниченного типа – {$R+} . Её можно включить в том месте вашей программы, где нужно начать проверку диапазона, и выключить в любом месте опцией {$R-} . При попытке присвоить переменной ограниченного типа значение, выходящее за пределы заданного поддиапазона, сгенерируется исключение с сообщением “Range check error”.
Интервальный тип можно использовать для задания множества данных этого типа путем заключения интервала в квадратные скобки. Например, множество сточных русских букв можно задать таким образом ["а".."я"]. Для определения принадлежности некоторого символа к определенному таким образом множеству можно использовать операцию in , которая возвращает true, если символ принадлежит множеству и false – если не принадлежит. Например, результатом вычисления выражения ‘5’ in [‘0’..’9’], будет true.
ПОРЯДКОВЫЙ ТИП
линейно упорядоченного множества А -
свойство множества А,
к-рое присуще любому линейно упорядоченному множеству В,
подобному А.
При этом два множества Аи В,
линейно упорядоченные соотношениями R и S, наз. подобными, если существует f, взаимно однозначно отображающая Ана Ви такая, что для любых точек выполнено xRy
f(x)Sf
(y).
Г. Кантор (G. Cantor) определял П. т. как такое свойство линейно упорядоченного множества, к-рое остается, если отвлечься лишь от свойств элементов этого множества, но не от их порядка. Чтобы подчеркнуть, что проведен один этот акт абстракции, Г. Кантор для обозначения П. т. множества Аввел символ . Для часто встречающихся множеств их П. т. обозначается специальными буквами. Напр., если - множество всех натуральных чисел, упорядоченное отношением , то . Если - множество всех рациональных чисел, также упорядоченное отношением , то . Линейно Аимеет тип w тогда и только тогда, когда: (1)Аимеет первый элемент а 0 , (2) каждый элемент хмножества Аимеет последующий x+l, (З) если и множество Xсодержит последователь каждого своего элемента, то Х=А.
Существует только один П.
т. h.
непустых множеств, плотных, счетных, не имеющих ни первого, ни последнего элемента ( Кантора). Линейно упорядоченное множество имеет П. т. l - множества всех действительных чисел, если оно непрерывно и содержит плотное в нем подмножество А,
П. т. к-рого есть h, имеющее с ним общее начало и общий конец. Доказана в системе аксиом (ZF
) Суслина проблемы,
см. .
Для П. т. определяются операции, до нек-рой степени аналогичные арифметич. операциям.
Пусть a и b - два П. т., A и В -
такие два линейно упорядоченные множества, что 
и . Суммой a+b наз. П. т. 
, где множество упорядочено так, что все элементы множества Апредшествуют всем элементам множества В,
а в каждом из множеств А к В
порядок сохраняется. В частности, если a и b - натуральные числа, то определение суммы П. т. совпадает с определением суммы натуральных чисел. Имеют место равенства (a+b)+g=a+(b+g) и a+0=a=0+a, где 0 - Н. т. пустого множества. Закон коммутативности в общем случае не выполняется, напр.
Пусть 
. Произведением наз. П. т. 
, где множество упорядочено так, что если { х, у
},
{x l , y 1
} - два его элемента, то первый элемент предшествует второму, когда y
Где 1 - П. т. одноэлементного множества. Умножение, как и , некоммутативно. Напр., . Закон дистрибутивности выполняется: Произведение представляет непрерывный П. т. мощности континуума, не содержащий счетного плотного подмножества.
С суммой и произведением П. т. тесно связаны сумма произвольного упорядоченного множества П. т. и лексикографич. вполне упорядоченного множества П. т. Пусть 
- семейство линейно упорядоченных множеств, индексированное вполне упорядоченным множеством М,
и - декартово произведение этого семейства.
Лексикографическим произведением семейства наз. множество А,
наделенное следующим порядком. Если { а т
}и {b т
}элементы из А,
то { а т
}<
{b т
}тогда и только тогда, когда или a 1
<b 1
или существует такое, что а т =b т
для всех m
, то наз. произведением семейства П. т. 
. С помощью лексикографич. произведения и обобщенной континуум-гипотезы
построено для каждого кардинального числа
t такое линейно упорядоченное множество h t мощности t, что каждое линейно упорядоченное множество мощности подобно нек-рому подмножеству множества h t . Если t является сильно недостижимым кардинальным числом, то обобщенная континуум-гипотеза для доказательства этой теоремы не нужна. В частности, для таким множеством является любое линейно упорядоченное множество П. т. h.
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 .
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.
|
Название типа |
Длина (в байтах) |
Диапазон значений |
|
32 768...+32 767 |
||
|
2 147 483 648...+2 147 483 647 |
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.
|
Длина числового типа данных, байт |
Название числового типа данных |
Количество значащих цифр числового типа данных |
Диапазон десятичного порядка числового типа данных |
|
2*1063 +1..+2*1063 -1 |
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.
