Главная arrow Язык программирования Pascal arrow Турбо Паскаль Начальный курс В.В.Фаронов arrow 4.1. Простые типы данных Турбо Паскаль В.В. Фаронов

4.1. Простые типы данных Турбо Паскаль В.В. Фаронов

К простым типам относятся порядковые и вещественные типы. Порядковые типы отличаются тем, что каждый из них имеет конечное число 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.
4.1.1. Порядковые типы
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
var
с : Char;
begin
с := '5' ;
end.
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

Целые типы

Название

Длина, байт

Диапазон значений

Byte

1

0. . .255

ShortInt

1

-128. . .+127

Word

2

0. . .65535

Integer

2

-32768.. .+32767

LongInt

4

-2 147 483 648... +2 147 483 647

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:
var
а : Integer;
х, у : Real;
begin
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)
end.
В результате прогона программы получим
-32767      32769
Логический тип. Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант FALSE (ложь) или TRUE (истина). Для них справедливы правила:
ord(False) = 0;
ord(True) = 1;
False < True;
succ(False)= True;
pred(True) = False.
Поскольку логический тип относится к порядковым типам, его можно использовать в операторе счетного типа, например:
var
1 : Boolean;
begin
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

0

NUL

32

BL

64

®

96

'

1

ЗОН

33

!

65

A

97

a

2

STX

34

"

66

В

98

b

3

ЕТХ

35

#

67

С

99

с

4

EOT

36

$

68

D

100

d

5

ENQ

37

%

69

E

101

e

6

АСК

38

&

70

F

102

f

7

BEL

39

'

71

G

103

g

8

BS

40

(

72

H

104

h

9

НТ

41

)

73

I

105

i

10

LF

42

*

74

J

106

j

11

VT

43

+

75

k

107

k

12

FF

44

,

76

L

108

i

13

CR

45

-

77

M

109

m

14

SO

46

.

78

N

110

n

15

SI

47

/

79

О

111

0

16

DEL

48

0

80

p

112

P

17

DC1

49

1

81

Q

113

q

18

DC2

50

2

82

R

114

r

19

DC3

51

3

83

S

115

s

20

DC4

52

4

84

T

116

t

21

NAK

53

5

85

U

117

u

22

SYN

54

6

86

V

118

V

23

ETB

55

7

87

w

119

w

24

CAN

56

8

88

X

120

X

25

EM

57

9

89

У

121

У

26

SUB

58

:

90

z

122

z

27

ESC

59

/

91

[

123

{

28

FS

60

92

\

124

l

29

GS

61

=

93

]

125

}

30

RS

62

94

^

126

~

31

US

63

?

95

-

127

п

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

7

Звонок; вывод на экран этого символа сопровождается звуковым сигналом

НТ

9

Горизонтальная табуляция; при выводе на экран смещает курсор в позицию, кратную 8, плюс 1 (9, 17, 25 и т.д.)

LF

10

Перевод строки; при выводе его на экран все последующие символы будут выводиться, начиная с той же позиции, но на следующей строке

VT

11

Вертикальная табуляция; при выводе на экран заменяется специальным знаком

FF

12

Прогон страницы; при выводе на принтер формирует страницу, при выводе на экран заменяется специальным знаком

CR

13

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

26

Конец файла; вводится с клавиатуры нажатием Ctrl-Z; при выводе заменяется специальным знаком

SSC

27

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:
var
cl,c2: Char;
begin
cl := UpCase('s') ;
c2 := UpCase ('Ф') ;
WriteLn(cl,'  ',c2)
end.
Так как функция UPCASE не обрабатывает кириллицу, в результате прогона этой программы на экран будет выдано
S     ф
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:
typе
colors =(red, white, blue);
Применение перечисляемых типов делает программы нагляднее. Если, например, в программе используются данные, связанные с месяцами года, то такой фрагмент программы:
type
ТипМесяц=(янв,фев,мар,апр,май,июн,июл,авг,сен,окт,ноя,дек);
var
месяц : ТипМесяц;
begin
.......
if месяц = авг then WriteLn('Хорошо бы поехать к морю!');
.......
end.
был бы, согласитесь, очень наглядным. Увы! В Турбо Паскале нельзя использовать кириллицу в идентификаторах, поэтому мы вынуждены писать так:
type
TypeMonth=(jan,feb,mar,may,jun,jul,aug,sep,oct,nov,dec);
var
month: TypeMonth;
begin
.......
if month = aug then WriteLn('Хорошо бы поехать к морю!');
.......
end.
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:
type
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
var
col :colors; num :ordenal;
day : days;
то допустимы операторы
col := black;
num := succ(two);
day := pred(tuesday);
но недопустимы
col := one;
day := black;
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 := one;
col := colors(0);
Разумеется, присваивание
col := 0;
будет недопустимым.
Переменные любого перечисляемого типа можно объявлять без предварительного описания этого типа, например:
var
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:
type
digit = '0'..'9';
dig2= 48..57;
Тип-диапазон необязательно описывать в разделе TYPE, а можно указывать непосредственно при объявлении переменной, например:
var
date : 1..31;
month: 1. .12;
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
type
days = (mo,tu,we,th,fr,sa,su);
WeekEnd = sa .. su;
var
w : WeekEnd;
begin
.....
w := sa;
.....
end;
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
-32768...32767
var
k: Integer;
begin
WriteLn(Low(k),'..',High(k))
end.
4.1.2. 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.
Таблица 4.4

Длина, байт

Название

Количество значащих цифр

Диапазон десятичного порядка

6

Real

11. . .12

-39. ..+38

8

Double

15. ..16

-324. . .+308

10

extended

19. . .20

-4951. . .+4932

8

comp

19. . .20

-2*1063+1. . .+2*63-1

Как видно из табл.7, вещественное число в Турбо Паскале занимает от 4 до 10 смежных байт и имеет следующую структуру в памяти ПК:

s

e

m

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).
Как видим, Турбо Паскаль характеризуется богатой гаммой вещественных типов, однако доступ к типам SINGLE, DOUBLE и EXTENDED возможен только при особых режимах компиляции. Дело в том, что эти типы рассчитаны на аппаратную поддержку арифметики с плавающей точкой и для их эффективного использования в состав ПК должен входить арифметический сопроцессор. Компилятор Турбо Паскаля позволяет создавать программы, работающие на любых ПК (с сопроцессором или без него) и использующие любые вещественные типы. Необходимая для этого настройка компилятора описана в прил.1. В процессе запуска Турбо Паскаль проверяет состав аппаратных средств и выявляет наличие или отсутствие сопроцессора.
В некоторых случаях бывает необходимо отключить автоконтроль. Для этого перед запуском Турбо Паскаля следует дать такую команду ДОС:
set 87=N
команда
set 87=Y
напротив, включает автоконтроль - эта команда активна по умолчанию.
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.
Например, если «машинное эпсилон» (см. пример 2.6 в гл.2) вычисляется с помощью такой программы:
{$N+,E+}
type
RealType = Real:
var
epsilon : RealType;
begin
epsilon := 1;
while 1+epsilon/2 > 1 do
epsilon := epsilon/2;
WriteLn(epsilon)
end.
то независимо от объявления типа REALTYPE (он может быть SINGLE, REAL, DOUBLE или EXTENDED) на печать будет выдан результат
1.08420217248550Е-0019
что соответствует типу EXTENDED. Происходит это по той причине, что все операнды вещественного выражения 1 + epsilon/2 в операторе WHILE, перед вычислением автоматически преобразуются к типу EXTENDED. Чтобы получить правильный результат (например, для типа REALTYPE = REAL он будет 9 . 09494701772928Е-0013), программу необходимо изменить следующим образом:
{$N+,E+}
type
RealType= Real;
var
epsilon, epsl:RealType;
begin
epsilon := 1;
repeat
epsilon := epsilon/2;
epsl := 1 + epsilon
until epsl = 1;
WriteLn(2*epsilon)
end.
Следует учесть, что тип REAL оптимизирован для работы без сопроцессора. Если Ваш ПК оснащен сопроцессором, использование типа REAL приведет к дополнительным затратам времени на преобразование REAL к EXTENDED. Поэтому никогда не используйте REAL на ПК с сопроцессором, т.к. дополнительные затраты времени на преобразование типов могут свести на нет все преимущества сопроцессора. При разработке программ, критичных ко времени счета, следует заменять его типами SINGLE или DOUBLE: по сравнению с типом REAL скорость вычислений на машинах с сопроцессором в этом случае увеличивается в 2...3 раза. Если в ПК нет арифметического сопроцессора, скорость обработки данных всех вещественных типов приблизительно одинакова.
Особое положение в Турбо Паскале занимает тип СОМР, который трактуется как вещественное число без экспоненциальной и дробной частей. Фактически, СОМР - это «большое» целое число со знаком, сохраняющее 19...20 значащих десятичных цифр (во внутреннем представлении СОМР занимает 8 смежных байт). В то же время в выражениях СОМР полностью совместим с любыми другими вещественными типами: над ним определены все вещественные операции, он может использоваться как аргумент математических функций и т.д. Наиболее подходящей областью применения типа СОМР являются бухгалтерские расчеты: денежные суммы выражаются в копейках или центах и действия над ними сводятся к операциям с достаточно длинными целыми числами.
Для работы с вещественными данными могут использоваться встроенные математические функции, представленные в табл. 2.5. В этой таблице REAL означает любой вещественный тип, INTEGER - любой целый тип.
Таблица 4.5

Стандартные математические функции Турбо Паскаля

Обращение

Тип параметра

Тип результата

Примечание

abs (x)

Real, Integer

Тип аргумента

Модуль аргумента

АrсТаn (х)

Real

Real

Арктангенс ( значение в радианах)

cos (х)

To же

То же

Косинус, угол в радианах

ехр (х)

"

"

Экспонента

frас (х)

"

"

Дробная часть числа

int(x)

"

"

Целая часть числа

ln(x)

"

"

Логарифм натуральный

Pi

-

"

л = 3.141592653...

Random

-

"

Псевдослучайное число, равномерно распределенное в диапазоне 0...[1]

Pandom(x)

Integer

Integer

Псевдослучайное целое число, равномерно распределенное в диапазоне 0...(х-1)

Randomize

-

-

Инициация генератора псевдослучайных чисел

sin(x)

Real

Real

Синус, угол в радианах

sqr (x)

To же

То же

Квадрат аргумента

sqrt (x)

"

"

Корень квадратный