Лекция "Структурированные типы данных "

тема 2 вопрос 11 язык турбо паскаль структурированные типы данных. примеры Структурированные типы данных  Структурированные типы данных определяют наборы однотипных или разнотипных  компонент. Типы компонент образуются из других типов (простых, структурированных,  указателей и т. д.) данных. В языке Паскаль существуют следующие структурированные типы.      тип­массив; тип­запись; тип­множество; тип­файл. В Turbo Pascal имеется еще два структурированных типа ­ тип­строка string и тип­строка  PChar, являющиеся разновидностями массива.  В дальнейшем объекты структурированных типов для краткости будут называться теми же  именами, что и их типы, без указания слова "тип": массив, запись, множество, файл, строка. В стандарте языка существуют упакованные (packed) и неупакованные структурированные  типы. В Turbo Pascal слово packed, характеризующее упакованный тип, не оказывает  никакого влияния; в случае, когда это возможно, упаковку данных осуществляется  автоматически. 6.1. Массив Тип­массив представляет собой фиксированное количество упорядоченных однотипных  компонент, снабженных индексами. Он может быть, одномерным и многомерным. Чтобы  задать тип­массив, используется зарезервированное слово array, после которого следует  указать тип индекса (индексов) компонент (в квадратных скобках) и далее после слова of ­  тип самих компонент. type    <имя типа> = аггау[<тип индекса(индексов)>] of <тип компонент>; Пример. type    Arr = array[1..3] of Real;    {тип­массив из 3 вещественных чисел}    Matrix = array[1..3, 1..2] of Integer;    {тип ­ двумерный массив целых чисел, состоящий из 3 строк и 2 столбцов}  Введя тип­массив, можно затем задать переменные или типизированные константы этого  типа.  Размерность массива может быть любой, компоненты массива могут быть любого, в том  числе и структурированного, типа, индекс (индексы) может быть любого порядкового типа, кроме типа Longint. При задании значений константе­массиву компоненты указываются в круглых скобках и  разделяются запятыми, причем, если массив многомерный, внешние круглые скобки  соответствуют левому индексу, вложенные в них круглые скобки ­ следующему индексу и  т. д. Так, для введенных выше типов можно задать, например, следующие переменные и  константы: var    M1, M2: Arr;    Matr: Matrix;  const М3: Arr = (1 , 2, 3) ;    Mat: Matrix = ((1, 2), (3, 4), (5, 6)); Последняя константа соответствует следующей структуре: 1 3 5 2 4 6 Примечание. Тип­массив можно вводить непосредственно и при определении  соответствующих переменных или типизированных констант. Например: var    Ml, M2: array[1..3] of Real;    Matr: array[1..3, 1..2] of Integer; Здесь определены те же массивы, что и в предыдущем примере.  При таком объявлении массивов следует помнить, что их типы не будут идентичными  никаким другим типам, даже если они имеют одинаковую структуру. Поэтому передавать  их как параметры в подпрограмму нельзя (см. п. 10.3), нельзя также присваивать им  значения других массивов (и наоборот), даже если их структуры совпадают. Доступ к компонентам массива осуществляется указанием имени массива, за которым в  квадратных скобках помещается значение индекса (индексов) компоненты. В общем случае каждый индекс компоненты может быть задан выражением соответствующего типа,  например:  М1[2] , Matr[X, Y],  M2[Succ(I) ] и т. д. Одному массиву можно присвоить значение другого массива, но только идентичного типа.  Так, если заданы следующие массивы: var А, В: array[1..5] of Integer;     С: array[1..5] of Integer; то допустим следующий оператор:  A := В;  С другой стороны, оператор С := А;  недопустим, т. к. массивы А и С ­ не идентичных типов. Имеются некоторые отличия в.работе с одномерными массивами символов (не путать с  величинами типа string ­ см. п. 6.2). Так, типизированным константам этого вида можно  присвоить значение как обычным строковым константам, указав строку символов в  апострофах, например const    A: array[1..5] of Char='aaaaa';    В: array[1..3] of Char='bbb'; Для таких массивов, как и для строк, можно использовать операции сравнения (даже если  они не идентичных типов и даже если имеют различный размер) и конкатенации  (объединения) ­ см. п. 6.2. Их можно использовать в операторах вывода Write и WriteLn.  Например, для введенных выше массивов можно написать if A > В then    WriteLn(A)  else    WriteLn(B); Глава 6. СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ Структурированные типы данных определяют наборы однотипных или разнотипных  компонент.  Типы компонент образуются из других типов (простых, структурированных, указателей и  т. д.)  данных. В языке Паскаль существуют следующие структурированные типы:   ­ тип­массив;   ­ тип­запись;   ­ тип­множество;   ­ тип­файл. В Turbo Pascal имеется еще два структурированных типа:  ­ тип­строка string и   ­ тип­строка PChar, являющиеся разновидностями массива. В дальнейшем объекты структурированных типов для краткости будут называться теми же  именами, что и их типы, без указания слова "тип": массив, запись, множество, файл, строка. В стандарте языка существуют упакованные (packed) и неупакованные структурированные  типы. В Turbo Pascal слово packed, характеризующее упакованный тип, не оказывает  никакого  влияния; в случае, когда это возможно, упаковка данных осуществляется автоматически. 6.1. Массив Тип­массив представляет собой фиксированное количество упорядоченных однотипных  компонент, снабженных индексами. Он может быть одномерным и многомерным. Чтобы  задать  тип­массив, используется зарезервированное слово array, после которого следует указать  тип  индекса (индексов) компонент (в квадратных скобках) и далее после слова of ­ тип самих  компонент: type <имя типа> = array[<тип индекса(индексов)>] of <тип компонент>; Пример. type Arr = array[1..3] of Real;               {тип—массив из 3 вещественных чисел} Matrix =  array[1..3, 1..2] of Integer;  {тип ­ двумерный массив целых чисел, состоящий  из 3 строк и 2 столбцов} Введя тип­массив, можно затем задать переменные или типизированные константы этого  типа. Размерность массива может быть любой, компоненты массива могут быть любого, в том  числе  и структурированного, типа, индекс (индексы) может быть любого порядкового типа,  кроме типа Longint. При задании значений константе­массиву компоненты указываются в круглых скобках и  разделяются запятыми, причем, если массив многомерный, внешние круглые скобки  соответствуют левому индексу, вложенные в них круглые скобки ­ следующему индексу  и т. д. Так, для введенных выше типов можно задать, например, следующие переменные и  константы: var Ml, М2: Arr; Matr: Matrix;  const M3: Arr =(1, 2, 3); Mat: Matrix = ((1, 2), (3, 4), (5, 6)); Последняя константа соответствует следующей структуре: 1 2 3 4 5 6  Примечание.   Тип­массив можно вводить непосредственно и при определении соответствующих  переменных  или типизированных констант.  Например: var Ml, M2: array [1..3] of Real; Matr: array[1..3, 1..2] of Integer; Здесь определены те же массивы, что и в предыдущем примере. При таком объявлении массивов следует помнить, что их типы не будут идентичными  никаким  другим типам, даже если они имеют одинаковую структуру. Поэтому передавать их как  параметры в подпрограмму нельзя (см. п. 10.3), нельзя также присваивать им значения  других массивов (и наоборот), даже если их структуры совпадают. Доступ к компонентам массива осуществляется указанием имени массива, за которым в  квадратных скобках помещается значение индекса (индексов) компоненты. В общем случае каждый индекс компоненты может быть задан выражением соответствующего типа,  например: M1[2], Matrix[X, Y], M2[Succ(I)] и т. д. Одному  массиву  можно  присвоить значение другого массива, но только идентичного  типа.  Так, если заданы следующие массивы:  var А, В: array[l..5] of  Integer;  С: array [1. .5] of Integer; то допустим следующий оператор: A :=  В;  С другой стороны, оператор С := А; недопустим, т. к. массивы А и С ­ не идентичных типов.  Имеются некоторые отличия в работе с одномерными массивами символов (не путать с  величинами типа string ­ см. п. 6.2). Так, типизированным константам этого вида можно присвоить значение как обычным строковым константам, указав строку  символов в апострофах, например  const A: array[1..5] of Char='ааааа'; В: array[1..3] of Char='bbb'; Для таких массивов, как и для строк, можно использовать операции сравнения (даже если они не идентичных типов и даже если имеют различный размер) и конкатенации  (объединения)  ­ см. п. 6.2. Их можно использовать в операторах вывода Write и WriteLn. Например,  для введенных выше массивов можно написать if A  >  В then   WriteLn(A) else   WriteLn(B); 6.2. Строка типа string В Turbo Pascal тип­строка (стандартный тип string) ­ последовательность символов  произвольной длины (до 255 символов). Строку можно рассматривать как массив  символов,  однако в связи с широким использованием строк и некоторыми особенностями по  сравнению  со стандартными массивами они выделены в отдельный тип данных. У типа­строки в квадратных скобках может быть указан его размер (от 1 до 255). Если  размер строки не указан, он считается равным 255, например:  var Str: string[80]; MaxStr: string; {строка в 255 символов}  const January: string[10] = 'Январь'; Для строк применимы операции конкатенации (+) и сравнения. Операция конкатенации добавляет к первой строке вторую.  Пример.  Объединение двух строк. Str, Strl, Str2:string[80];  begin Strl := 'Turbo ';  Str2 := 'Pascal';  Str := Strl + Str2; {в переменной Str — 'Turbo Pascal'} end. Сравнивать можно строки разной длины. Сравнение осуществляется слева направо в  соответствии с ASCII­кодами соответствующих символов. Считается, что отсутствующие  символы в более короткой строке имеют код меньше кода любого действительного  символа.  Например, 'XS' больше, чем 'X'. Пример.  Проверить, является ли введенная совокупность символов именем месяца на русском  языке. program EXAMPLE11;  const Instance: array[l..12] of string!10]= ('ЯНВАРЬ', 'ФЕВРАЛЬ', 'МАРТ', 'АПРЕЛЬ', 'МАЙ', 'ИЮНЬ', 'ИЮЛЬ', 'АВГУСТ',  'СЕНТЯБРЬ',  'ОКТЯБРЬ', 'НОЯБРЬ', 'ДЕКАБРЬ'); Month: Boolean = False;  var Str: string[10]; i: Integer;  begin Writeln('Введите заглавные символы: '); ReadLn(Str); for i := 1 to 12 do  if Str = Instance[i] then    Month:=True;  if Month then   WriteLn('Введено имя месяца') else   WriteLn('Введено не имя месяца')  end. Фактически строка N символов представляет собой массив из N+1 символа: string[N]  = аrrау[0..N] of Char. Нулевой символ предназначен для указания используемого количества символов строки и  может изменяться от символа с кодом 0 до символа с кодом N. С ним можно работать как  и  с остальными символами строки (записывать и читать его значение и т. д.), но не забывая  о его основном предназначении. 6.3. ASCIIZ­строка В версии 7.0 для совместимости с другими языками программирования и средой Windows  введен  еще один вид строк ­ строки, оканчивающиеся нулевым байтом ­ символом с кодом 0  (т. н. ASCIIZ­строки). В отличие от строк типа string у этих строк не накладывается  ограничение на их размер (фактически размер может быть до 65535 байтов). Этим строкам  дан стандартный тип PChar. Фактически этот тип является указателем на символ (об  указателях  см. п. 7): PChar = ^Char; Однако применение расширенного синтаксиса (ключ {Х+} ­ см. п. 17.7.1) позволяет  использовать такую переменную как строку, эквивалентную масиву типа pChar = array[0..К] of Char, где К ­ количество символов в строке, не считая завершающего символа с кодом 0.  В отличие от типа string символ с индексом 0 здесь является первым символом строки,  а последний символ с индексом К ­ завершающим символом с кодом 0. При работе с ASCIIZ­строками целесообразно задавать расширенный синтаксис; в этом  случае  не возникают трудности при использовании различных стандартных подпрограмм,  работающих  со строками. Пример.   Использование строк типа PChar при расширенном синтаксисе. {не обязательно так как используется по умолчанию} program EXAMPLE12; {$Х+} type Т = array[0..7] of Char;   {массив для строки из 7 символов} var Str: PChar; const А: Т = 'привет!'#0; begin Str := 'ПРИВЕТ!'; WriteLn(Str); Str := @А; WriteLn(Str); WriteLn(Str[1]);{вывод символа 'р'} ReadLn end. {вывод строки: ПРИВЕТ!} {допустимо также: Str:=A} {вывод строки: привет!} Если используется ключ {$Х­}, переменная типа PChar в этом случае рассматривается  как указатель на один единственный символ. В этом случае ни один из операторов  предыдущего примера, за исключением операторов Str:=@A; и ReadLn, недопустимы, а  оператор WriteLn(Str^), выполненный после оператора Str:=@A;, выдаст один символ "п". Для работы с ASCIIZ­строками в версии 7.0 используются специальные стандартные  модули  Strings (см. п. 16.2) и WinDos (см. п. 16.6). 6.4. Запись Тип­запись включает ряд компонент, называемых полями, которые могут быть разных  типов.  При задании типа­записи после зарезервированного слова record следует перечислить все  поля типа­записи с указанием через двоеточие их типов и завершить задание типа словом  end. Поля отделяются друг от друга точкой с запятой. Количество полей записи может  быть  любым. Пример. type Complex = record   {Тип комплексных чисел} Re: Real; Im: Real end;    {Тип ­ дата рождения} Data = record Year: Integer; Month: 1..12; Day: 1..31 end;    {Тип ­ сведения о сотруднике} Person = record Name: string[20]; Sex: (Male, Female); Age: Integer; Married: Boolean  end; Примечание. Если несколько полей типа­записи имеют один и тот же тип, то их имена  можно  перечислить через запятую и затем указать этот общий тип. Так, рассмотренный в примере  тип комплексных чисел можно ввести и другим образом: type Complex = record Re, Im: Real  end; После введения типа­записи можно затем задать переменные или типизированные  константы  этого типа ­ записи. При задании значений константе ее поля записываются в круглых скобках через точку с  запятой. Для задания значения каждого поля сначала указывается имя поля, а затем через  двоеточие ­ его значение. Так, для введенных выше типов можно задать, например, следующие переменные и  константы: var X, У, Z: Complex; Dat: Data; const Birthday: Data = (Year: 1971; Month: 12; Day: 9);  Ivanov: Person = (Name: 'Иванов'; Sex: Male; Age: 40; Married: True); Примечание. Тип­запись можно вводить и непосредственно при определении переменных  или  типизированных констант. Например, фрагмент  var X, Y, Z: record Re, Im: Real  end;  определяет те же комплексные переменные, что и в предыдущем примере. Доступ к полям записи осуществляется указанием имени переменной (константы) и имени  поля,  записываемого через точку, например: Ivanov.Age, X.Re, Dat.Day и т. д. Пример.  Использование полей записей. X.Re := 1.5; X.Im :=1.7; Y.Re:= ­X.Re; Y.Im := ­X.Im;   Ivanov.Married := False; Для того чтобы не выписывать каждый раз имя записи при обращении к ее полям, можно  использовать оператор над записями WITH. Его структура выглядит следующим образом: with <имя записи> do <оператор>; В  этом  случае внутри  оператора  можно  указывать только  поле  записи. Например,  фрагмент:  with X do begin   Re := 1.5;   Im := 1.7;   Y.Re := ­Re;   Y.Im := ­Im  end;  with Ivanov do Married := False; эквивалентен фрагменту из предыдущего примера. Тип­запись может иметь вариантную часть, изменяющуюся при разных реализациях,  например,  в типе­записи параметров геометрических фигур для квадрата задается сторона, для  треугольника ­ две стороны и угол между ними, для окружности ­ радиус и т. д.  Вариантная часть может быть только одна и должна располагаться в конце записи. Пример. Использование вариантной части. type Figure = (Square, Triangle, Circle);  Param = record X, Y: Real; {координаты точки привязки} case Fig: Figure of{параметры фигур} Square: (Side: Real); Triangle: (Sidel, Side2, Angle: Real);  Circle: (Radius: Real)  end;  var MySquare, MyCircle: Param; Вариантная часть начинается словом case, за которым следует переменная выбора варианта (в примере Fig) с указанием типа. Далее указываются константы значения которых может  принимать переменная выбора варианта (в примере Square, Triangle, Circle). За каждой  константой через двоеточие в круглых скобках записываются поля данного варианта  записи  с указанием их типов. Круглые скобки необходимы, даже если для данного варианта  вариантная  часть отсутствует. Следует отметить, что вариантная часть не завершается своей  операторной  скобкой end, как у обычной конструкции CASE, т. к. далее идет завершающая операторная  скобка end всего типа. В стандарте языка Паскаль перед тем, как использовать один из вариантов записи,  переменной  выбора варианта необходимо присвоить соответствующее значение: Fig := Square;  MySquare.Side :=5.0;  Fig := Circle;  MyCircle.Radius :=7.5; В Turbo Pascal эту операцию делать необязательно, хотя, если переменная выбора задана,  ее затем можно в программе посмотреть, чтобы определить, какой задан вариант. Более  того,  задание значения переменной выбора ни на что не оказывает влияния, и следующий  фрагмент  эквивалентен рассмотренному выше: Fig := Circle;  MySquare.Side := 5.0;  Fig := Square;  MyCircle.Radius :­7.5; В тип­записи допустимо не вводить переменную выбора вариантов, а перечислить лишь  разные  варианты, например: Transf = record case Integer of 1: (_Word: Word); 2: (_TwoSymb: array[1..2] of Char)  end; 6.5. Множество В языке Паскаль типом­множеством называется множество­степень исходного множества  объектов  порядкового типа, т. е. множество всевозможных сочетаний объектов исходного  множества. Число элементов исходного множества в Turbo Pascal не может быть больше 256, а  порядковые  номера элементов (т. е. значение функции Ord) должны находиться в пределах от 0 до 255. Для задания типа­множества следует использовать зарезервированные слова set и of, а  затем  указать элементы этого множества, как правило, в виде перечисления или диапазона,  например:  type Alfa = set of 'A'..'Z'; Count = set of (Plus, Minus, Mult, Divid); Ten = set of 0..9; Number = set of '0'..'9' ; Введя тип­множество, можно задать переменные или типизированные константы этого  типа­множества. При задании значений константе­множеству ее элементы перечисляются через запятую  (допустимо указывать диапазоны) и помещаются в квадратные скобки. Например, для  введенных  выше типов можно задать такие переменные и типизированные константы:  var CharVal: Alfa; Operation: Count;  const Index: Ten = [0, 2, 4, 6, 8]; Digit: Number = ['0'..'9']; Примечание.   Так же как и для других структурированных типов, тип­множество можно ввести  непосредственно  при задании переменных или типизированных констант:  var CharVal: set of 'A'..'Z'; Operation: set of (Plus, Minus, Mult, Divid);  const Index: set of 0..9 = [0, 2, 4, 6, 8]; Digit: set of '0'..'9'=['0'..'9']; Множеству можно в программе присвоить то или иное значение. Обычно значение задается  с  помощью конструктора множества. Конструктор задает множество элементов с помощью  перечисления в квадратных скобках выражений, значения которых дают элементы этого  множества.  Допустимо использовать диапазоны элементов. Пример.  Следующие структуры являются конструкторами множеств: [Plus, Minus] [1..К mod 12, 15] [Chr(0)..Chr(31), 'A' , 'В' ] В каждое множество включается и т. н. пустое множество [ ], не содержащее никаких  элементов. Конструктор множества можно использовать и непосредственно в операциях над  множествами. Для множеств определены следующие операции: +  ­ объединение множеств; ­  ­ разность множеств;  *  ­ пересечение множеств;  =  ­ проверка эквивалентности двух множеств; <> ­ проверка неэквивалентности двух множеств; <= ­ проверка, является ли левое множество подмножеством правого множества;  >= ­ проверка, является ли правое множество подмножеством левого множества;  in ­ проверка, входит ли элемент, указанный слева, в множество, указанное справа. Результатом операции объединения, разности или пересечения является соответствующее  множество, остальные операции дают результат логического типа.  Пример.   Ввести строку символов, состоящую из латинских букв, цифр и пробелов.   Осуществить проверку правильности введенных символов. program EXAMPLE13;  var Str: string; L: Byte; Tru: Boolean;  begin   WriteLn('Введите строку');    ReadLn(Str);   L := Length(str);         {число введенных символов}   Tru := L > 0;   while Tru and (L > 0) do     begin       Tru:=Str[L] in ['0'..'9', 'A'.,'Z', 'a'..'z', ' '];       {проверка допустимости символа}       Dec(L)     end;    if Tru then     WriteLn('Правильная строка') else     WriteLn('Неправильная строка')  end. {предыдущий символ}                 {true, если не пустая строка} {проверка с конца строки} 6.6. Файл Тип­файл представляет собой последовательность компонент одного типа, расположенных на  внешнем устройстве (в стандарте языка за основу взято расположение данных на  магнитных  лентах). Компоненты могут быть любого типа, за исключением типа­файла (или  содержащего  компоненты типа­файла) и типа­объекта. Число компонент в файле не объявляется. Для задания типа­файла следует использовать зарезервированные слова file и of, после  чего указать тип компонент файла.  Пример. type Number = file of Integer;    {тип­файл целых чисел} Symb = file of 'A'..'Z';     {тип—файл прописных латинских букв} Стандартный тип Text определяет тип­файл, содержащий символы, объединенные в строки. Следует иметь в виду, что тип Text в Turbo Pascal не эквивалентен типу file of Char. Введя файловый тип, можно определить переменные файлового типа: var Fl, F2: Number; F3: Text; FF4: Symb; В Turbo Pascal можно использовать файл без типа, при определении которого не  указывается  тип компонент. В этом случае работа с файлом осуществляется на физическом уровне в  соответствии с внутренним форматом его данных. При этом реальные компоненты файла  могут  иметь и различный тип.  Пример. type UnTyp = file; Тип­файл можно определять и непосредственно при объявлении файловых переменных: var Fl, F2: file of Integer; Файловые переменные имеют специфическое применение. Над ними нельзя выполнять  никаких  операций (присваивать значение, сравнивать и т. д.). Их можно использовать лишь для  выполнения операций с файлами (чтения, записи, удаления файла и т. д.). Работа с  файлами  будет рассмотрена в п. 11. Кроме того, через файловую переменную можно получить  информацию  о конкретном файле (тип, параметры, имя файла и т. д.)