ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 12
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Частное учреждение образовательная организация высшего образования
«Омская гуманитарная академия»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
На тему:
Структура программы стандартные типы данных
По учебной дисциплине:
Инфокоммуникационные технологии в образовании лиц с ограниченными возможностями здоровья
Выполнила: Болтенко В.Г.
Направление подготовки:
Специальное (дефектологическое) образование
Форма обучения: заочная
Оценка:
| |
| Подпись Фамилия И.О. |
« » 20 Усть-Каменогорск 2021
Структура программы стандартные типы данных
Любые данные, то есть константы, переменные, свойства, значения функции 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 формат внутреннего представления данных в памяти ПК.
Типы данных различаются начиная с нижних уровней системы. Так, например, даже в Ассемблере х86 различаются типы «целое число» и «вещественное число». Это объясняется тем, что для чисел рассматриваемых типов отводятся различные объёмы памяти, используются различные регистры микропроцессора, а для операций с ними применяются различные команды Ассемблера и различные ядра микропроцессора.
Концепция типа данных появилась в языках программирования высокого уровня как естественное отражение того факта, что обрабатываемые программой данные могут иметь различные множества допустимых значений, храниться в памяти компьютера различным образом, занимать различные объёмы памяти и обрабатываться с помощью различных команд процессора.
Как правило, типы языков программирования не всегда строго соответствуют подобным математическим типам. Например, тип «целое число» большинства языков программирования не соответствует принятому в математике типу «целое число», так как в математике указанный тип не имеет ограничений ни сверху, ни снизу, а в языках программирования эти ограничения есть. Как правило, в языках и системах имеется множество целых типов, отличающихся допустимым диапазоном значений (определяемым объёмом занимаемой памяти). Стоит отметить, что в большинстве реализаций языков и систем выход за границу целого типа (переполнение) не приводит к исключительной ситуации.
Теоретически не может существовать языков, в которых отсутствуют типы. Это следует из того, что все языки основаны на машине Тьюринга или на лямбда-исчислении. И в том, и в другом случае необходимо оперировать как минимум одним типом данных -- хранящимся на ленте (машина Тьюринга) или передаваемым и возвращаемым из функции (лямбда-исчисление). Ниже перечислены языки программирования по способу определения типов данных:
1) Языки с полиморфным типом данных. Одни языки не связывают переменные, константы, формальные параметры и возвращаемые значения функций с определёнными типами, поддерживая единственный полиморфный тип данных. В чистом виде таких языков не встречается, но близкие примеры -- MS Visual Basic -- тип variant, Пролог, Лисп -- списки. В этих языках переменная может принимать значение любого типа, в параметры функции можно передавать значения любых типов, и вернуть функция также может значение любого типа. Сопоставление типов значений переменных и параметров с применяемыми к ним операциями производится непосредственно при выполнении этих операций. Например, выражение a+b, может трактоваться как сложение чисел, если a и b имеют числовые значения, как конкатенация строк, если a и b имеют строковые значения, и как недопустимая (ошибочная) операция, если типы значений a и b несовместимы. Такой порядок называют «динамической типизацией». Языки, поддерживающие только динамическую типизацию, называют иногда «бестиповыми». Это название не следует понимать как признак отсутствия понятия типов в языке -- типы данных всё равно есть.
2) Языки с неявным определением типов. Казалось бы, BASIC является примером языка без типов. Однако это строго типизированый язык: в нём различаются строковые типы (добавляется символ $), массивы (добавляется []) и числовые типы (ничего не добавляется).
3) Языки с типом, определяемым пользователем. Также хорошо известны языки, в которых типы данных определяются автоматически, а не задаются пользователем. Каждой переменной, параметру, функции приписывается определённый тип данных. В этом случае для любого выражения возможность его выполнения и тип полученного значения могут быть определены без исполнения программы. Такой подход называют «статической типизацией». При этом правила обращения с переменными, выражениями и параметрами разных типов могут быть как очень строгими (С++), так и весьма либеральными (Си). Например, в классическом языке Си практически все типы данных совместимы -- их можно применять совместно в любых выражениях, присваивать значение переменной одного типа переменной другого почти без ограничений. При таких операциях компилятор генерирует код, обеспечивающий преобразование типов, а логическая корректность такого преобразования остаётся на совести программиста. Подобные языки называют «языками со слабой типизацией». Противоположнось им -- «языки с сильной типизацией», такие как Ада. В них каждая операция требует операндов строго заданных типов. Никакие автоматические преобразования типов не поддерживаются -- их можно выполнить только явно, с помощью соответствующих функций и операций. Сильная типизация делает процесс программирования более сложным, но даёт в результате программы, содержащие заметно меньше труднообнаруживаемых ошибок.
На практике языки программирования поддерживают несколько моделей определения типов одновременно.
Каждый язык программирования поддерживает один или несколько встроенных типов данных (базовых типов) (см. классификацию типов данных), кроме того, развитые языки программирования предоставляют программисту возможность описывать собственные типы данных, комбинируя или расширяя существующие.
Надёжность. Типы данных защищают от трёх видов ошибок:
1. Некорректное присваивание. Пусть переменная объявлена как имеющая числовой тип. Тогда попытка присвоить ей символьное или какое-либо другое значение в случае статической типизации приведёт к ошибке компиляции и не даст такой программе запуститься. В случае динамической типизации код программы перед выполнением потенциально опасного действия сравнит типы данных переменной и значения и также выдаст ошибку. Всё это позволяет избежать неправильной работы и «падения» программы.
2. Некорректная операция. Позволяет избежать попыток применения выражений вида «Hello world» + 1. Поскольку как уже говорилось, все переменные в памяти хранятся как наборы битов, то при отсутствии типов подобная операция была выполнима (и могла дать результат вроде «ello world?»). С использованием типов (см. далее «Контроль типов») такие ошибки отсекаются опять же на этапе компиляции.
3. Некорректная передача параметров. Если функция «синус» ожидает, что ей будет передан числовой аргумент, то передача ей в качестве параметра строки «Hello world» может иметь непредсказуемые последствия. При помощи контроля типов такие ошибки также отсекаются на этапе компиляции.
Благодаря соглашениям о типах, поддерживаемых большинством систем программирования, сложилась ситуация, когда программисты могут быстро менять свои рабочие инструменты, а программы не требуют больших переделок при переносе исходных текстов в другую среду. К сожалению, стандартизации по универсальным типам данных ещё есть куда развиваться.
Типы данных бывают следующие:
· Простые.
o Перечислимый тип. Может хранить только те значения, которые прямо указаны в его описании.
o Числовые. Хранятся числа. Могут применяться обычные арифметические операции.
§ Целочисленные: со знаком, то есть могут принимать как положительные, так и отрицательные значения; и без знака, то есть могут принимать только неотрицательные значения.
§ Вещественные: с запятой (то есть хранятся знак и цифры целой и дробной частей) и с плавающей запятой (то есть число приводится к виду m*be, где m -- мантисса, b -- основание показательной функции, e -- показатель степени (порядок) (в англоязычной литературе экспонента), причём в нормальной форме 0<=m
§ Числа произвольной точности, обращение с которыми происходит посредством длинной арифметики. Примером языка с встроенной поддержкой таких типов является UBASIC, часто применяемый среди криптографов.
Символьный тип. Хранит один символ. Могут использоваться различные кодировки.
Логический тип. Имеет два значения: истина и ложь. Могут применяться логические операции. Используется в операторах ветвления и циклах. В некоторых языках является подтипом числового типа, при этом ложь=0, истина=1.
Множество. В основном совпадает с обычным математическим понятием множества. Допустимы стандартные операции с множествами и проверка на принадлежность элемента множеству. В некоторых языках рассматривается как составной тип.
· Составные (сложные).
Массив. Является индексированным набором элементов одного типа. Одномерный массив -- вектор, двумерный массив – матрица.
§ Строковый тип. Хранит строку символов. Аналогом сложения в строковой алгебре является конкатенация (прибавление одной строки в конец другой строки). В языках, близких к бинарному представлению данных, чаще рассматривается как массив символов, в языках более высокой абстракции зачастую выделяется в качестве простого.
Запись (структура). Набор различных элементов (полей записи), хранимый как единое целое. Возможен доступ к отдельным полям записи. Например, struct в C или record в Pascal.
Файловый тип. Хранит только однотипные значения, доступ к которым осуществляется только последовательно (файл с произвольным доступом, включённый в некоторые системы программирования, фактически является неявным массивом).
Класс.
· Другие типы данных. Если описанные выше типы данных представляли какие-либо объекты реального мира, то рассматриваемые здесь типы данных представляют объекты компьютерного мира, то есть являются исключительно компьютерными терминами.
Указатель. Хранит адрес в памяти компьютера, указывающий на какую-либо информацию, как правило -- указатель на переменную.
Ссылка.
Все эти типы можно отобразить схемой:
Рассмотрим некоторые из них более подробно
Порядковые типы характеризуются тем, что каждый из них имеет конечное число возможных значений, среди которых установлен линейный порядок. С каждым из значений можно сопоставить некоторое целое число - его порядковый номер.
Перечисленный тип задается перечислением тех значений, которые он может получать. Каждое значение именуется некоторым индификатором и располагается в списке, обрамленным круглыми скобками, например:
Тype
Colors = (red, white, blue);
Соответствие между значениями перечисленного типа и порядковыми номерами этих значений устанавливается очередностью перечисления: первое значение в списке получает номер 0, второе - 1 и т.д. Максимальная мощность перечисленного типа составляет 65536.
К данным перечисленного типа применимы операции отношения.
Целочисленные типы - обозначают множества целых чисел в различных диапазонах. Имеется пять целочисленных типов, различающихся диапазоном допустимых значений и размером занимаемой оперативной памяти. Целочисленные типы обозначаются идентификаторами: Byte, ShortInt, Word, Integer, LongInt.
Логический тип (Boolean) - состоит всего из двух значений: False (ложно) и True (истинно). Слова False и True определены в языке и являются, по сути, логическими константами. Регистр букв в их написании несущественен: FALSE = false. Значения этого типа являются результатом вычислений условных и логических выражений и участвуют во всевозможных условных операторах языка.
Допустимые операции:
- присваивание;
- сравнение: <, >, >=, <=, <>, =;
- логические операции: NOT, OR, AND, XOR
Символьный тип (Char) - это тип данных, состоящих из одного символа (знака, буквы, кода). Значением типа Char может быть любой символ из набора ASCII (7-битная кодировка для представления десятичных цифр, латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов). Если символ имеет графическое представление, то в программе он записывается заключенным в одиночные кавычки (апострофы).
Вещественные типы - обозначают множества вещественных чисел в различных диапазонах. Имеется пять вещественных типов, различающихся диапазоном допустимых значений и размером занимаемой оперативной памяти. Вещественные типы обозначаются идентификаторами: Real, Single, Double, Extended, Comp.
Диапазон или (ограниченный тип) не является предопределенным типом языка (таким как, например, Integer или Char) и поэтому ему не соответствует никакой идентификатор. Этот тип является вводимм пользователем. Используя его мы можем определить новый тип, который будет содержать значения только из ограниченного поддиапазона некоего базового типа. Базовым типом может быть только целочисленный тип, тип Char (символьный) и любой из введенных программистом перечислимых типов.
Cтруктура данных -- программная единица, позволяющая хранить и обрабатывать множество однотипных и/или логически связанных данных в вычислительной технике. Для добавления, поиска, изменения и удаления данных структура данных предоставляет некоторый набор функций, составляющих её интерфейс. Структура данных часто является реализацией какого-либо абстрактного типа данных.