Вопрос 13. Переменные, объявление переменных, константы, массивы в языке Паскаль.

Типы данных

Структура рассмотренной программы имеет следующий вид:

Program MyFirstProgram; 

{Раздел описаний}

begin

{Раздел операторов}

end.

Слова Program, begin и end выделяют две части программы - раздел описаний и раздел операторов. Такая структура обязательна для любой программы, что является следствием жесткого требования языка: любой нестандартный идентификатор, используемый в исполняемых операторах, должен быть предварительно описан в разделе описаний. (Стандартные идентификаторы связаны с предварительно объявленными объектами и входят в стандартную библиотеку Турбо Паскаля. Таким, например, является идентификатор WriteLn. Стандартные идентификаторы, если они используются в программе, описывать не нужно).

Требование предварительного описания идентификаторов кажется чрезмерно строгим и делающим язык менее свободным. На самом деле в нем проявляется тенденция развития языков программирования в сторону повышения надежности создаваемых программ. Кто программировал на Фортране или Бэйсике (в этих языках не требуется предварительное описание идентификаторов), знает, как порой бывает трудно обнаружить в большой программе ошибочно введенный или пропущенный символ в идентификаторе. Если, например, всюду в программе используется переменная с именем EPSILON, а в одном месте ошибочно написано EPSLION, то программа может благополучно откомпилироваться и даже давать почти правдоподобный результат для некоторых наборов данных, но в какой-то момент начнет вести себя странно. Обязательное предварительное описание идентификаторов в Турбо Паскале защищает программы от такого рода ошибок и повышает их надежность.

Описать идентификатор - это значит указать тип связанного с ним объекта программы (константы или переменной). Понятие типа - одно из фундаментальных понятий Турбо Паскаля. В гл.4 подробно рассмотрены различные типы; чтобы пояснить описываемые ниже особенности языка и при этом не слишком забегать вперед, укажем, что тип определяет, во-первых, способ внутреннего для компьютера представления объекта и, во-вторых, действия, которые разрешается над ним выполнять.

В рассматриваемых далее в этой главе программах понадобятся следующие типы данных:

 INTEGER - целочисленные данные, во внутреннем представлении занимают 2 байта; диапазон возможных значений - от -32768 до +32767; данные представляются точно;

 REAL - вещественные данные, занимают 6 байт; диапазон возможных значений модуля - от 2.9Е-39 до 1.7Е+38; точность представления данных - 11...12 значащих цифр;

 CHAR - символ, занимает 1 байт;

 STRING - строка символов, занимает МАХ+1 байт, где МАХ - максимальное число символов в строке;

 BOOLEAN - логический тип, занимает 1 байт и имеет два значения: FALSE (ложь) и TRUE (истина).

Тип константы определяется способом записи ее значения. Например:

const

cl = 17;

с2 = 3 .14 ; 

сЗ = 'А';

с4 = '3.14 ' ; 

с5 = False;

При анализе этого фрагмента программы компилятор отнесет первую константу к типу INTEGER, вторую - к типу REAL, третью - к CHAR, четвертую - к STRING и последнюю - к BOOLEAN. Признаком, позволяющим отнести константу к REAL или к INTEGER, является наличие или отсутствие десятичной точки в ее значении. Разумеется, константы С2 и С4 относятся к разным типам: С2 - к REAL (в константе есть десятичная точка), а С4 - к STRING (константа обрамлена апострофами). Константу СЗ компилятор будет считать относящейся к типу CHAR: одиночный символ в апострофах относится к CHAR, в то время как несколько символов - к STRING.

В отличие от константы переменная именует объект программы, который может изменять свое значение в ходе счета. При описании переменных за идентификатором ставятся двоеточие и имя типа. Несколько однотипных переменных можно объединять в список, разделяя их запятыми. В начале раздела описания переменных должно стоять зарезервированное слово VAR (VARiables - переменные). Например:

var

sigma :Real; а,b,с,d :Char;

textl :String[15];

text2 :String;

flag :Boolean;.

Как уже говорилось, тип данных определяет длину внутреннего представления соответствующих переменных. В частности, длина внутреннего представления переменных типа STRING (строка символов) зависит от максимального числа символов, которые могут составлять строку. В приведенном выше примере переменная text l описана с указанием ее максимальной длины (15 символов), а в описании переменной text2 максимальная длина не указана и компилятор установит для нее предельно допустимую в Турбо Паскале длину - 255 символов.

Массивы

Рассмотренные выше простые типы данных позволяют использовать в программе одиночные объекты - числа, символы, строки и т.п. В Турбо Паскале могут использоваться также объекты, содержащие множество однотипных элементов. Это массивы -формальное объединение нескольких однотипных объектов (чисел, символов, строк и т.п.), рассматриваемое как единое целое. К необходимости применения массивов мы приходим всякий раз, когда требуется связать и использовать целый ряд родственных величин. Например, результаты многократных замеров температуры воздуха в течение года удобно рассматривать как совокупность вещественных чисел, объединенных в один сложный объект - массив измерений.

При описании массива необходимо указать общее число входящих в массив элементов и тип этих элементов. Например:

var

а : array [1..10] of Real; 

b : array [0..50] of Char;

с : array [-3..4] of Boolean;

Как видим, при описании массива используются зарезервированные слова ARRAY и OF (массив, из). За словом ARRAY в квадратных скобках указывается тип-диапазон, с помощью которого компилятор определяет общее число элементов массива. Тип-диапазон (подробнее см. в гл.4) задается левой и правой границами изменения индекса массива, так что массив А состоит из 10 элементов, массив В - из 51, а массив С - из 8 элементов. За словом OF указывается тип элементов, образующих массив.

Доступ к каждому элементу массива в программе осуществляется с помощью индекса - целого числа (точнее, выражения порядкового типа, см. гл.4), служащего своеобразным именем элемента в массиве (если левая граница типа-диапазона равна 1, индекс элемента совпадает с его порядковым номером). При упоминании в программе любого элемента массива сразу за именем массива должен следовать индекс элемента в квадратных скобках, например:

var

a: array [1..10] of Integer;

b: array [0..40] of Char;

c: array [-2..2] of Boolean;

k: Integer; begin

b[17] := 'F1;

c[-2] := a[l] > [2] ;

for k : = 1 to 10 do a[k] := 0;

...

end.

В правильно составленной программе индекс не должен выходить за пределы, определенные типом-диапазоном. Например, можно использовать элементы А[1], В[38], С[0], но нельзя A[0] или С[38] (определение массивов см. выше). Турбо Паскаль может контролировать использование индексов в программе на этапе компиляции и на этапе счета программы.

Для иллюстрации приемов работы с массивами составим программу (пример 2.9), которая создает массив случайных целых чисел, подсчитывает их среднее арифметическое, а также определяет и выводит на экран минимальное и максимальное из этих чисел.

Пример

Program Average;

{Программа создает массив из N случайных целых чисел, равномерно распределенных в диапазоне от 0 до MAX_VALUE-1, подсчитывает среднее арифметическое этих чисел, а также минимальное и максимальное из них.}

const

N = 1000; 

MAX_VALUE = 100+1; {Диапазон значений случайных чисел} 

var

m : array [1..N] of Integer; {Массив чисел}

i : Integer; {Индекс массива}

max, min : Integer; {Максимальное и минимальное число}

s : Real; {Сумма чисел}

begin

{Наполняем массив случайными числами:} 

for i := 1 to N do

m[i] := random(MAX_VALUE); {Задаем начальные значения переменных:}

s := 0;

max : = m [ 1 ] ;

min : = m [ 1 ] ;

{Цикл вычисления суммы всех случайных чисел и поиска минимального и максимального:}

for i := 1 to N do 

begin

s : = s + m [ i ] ;

if m[i] < min then

min := m[i]

else if m[i] > max then

max := m[i] 

end;

{Вычисляем среднее значение и печатаем результат:}

WriteLn('MMH = ',min,' Макс = ', max, ' Среднее = ',s/N) 

end.

Для создания массива используется встроенная функция RANDOM (MAX) , которая возвращает случайное целое число, равномерно распределенное в диапазоне от 0 до МАХ-1 (МАХ- параметр обращения).

Константы

В качестве констант в Турбо Паскале могут использоваться целые, вещественные и шестнадцатеричные числа, логические константы, символы, строки символов, конструкторы множеств и признак неопределенного указателя NIL.

Логическая константа - это либо слово FALSE (ложь), либо слово TRUE (истина).

Символьная константа - это любой символ ПК, заключенный в апострофы:

'z' - символ z;

'Ф' - символ Ф.

Если необходимо записать собственно символ апострофа, он удваивается: 

'''' - символ ' (апостроф).

Допускается использование записи символа путем указания его внутреннего кода, которому предшествует символ # (код 35), например:

#97 - символ а;

#90 - символ Z;

#39 - символ ';

#13 - символ CR.

Строковая константа - любая последовательность символов (кроме символа CR -возврат каретки), заключенная в апострофы. Если в строке нужно указать сам символ апострофа, он удваивается, например:

'Это - строка символов;

 'That' 's string.'.