Паскаль. Программирование на языке высокого уровня

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Лекция 3. Типы данных, определяемые программистом
Описываются одномерные и двумерные массивы, строки, записи, множества и файлы.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Простые типы данных

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Описание типа данных
type
имя_типа = описание_типа
...
var
имя_переменной : имя_типа
var
имя_переменной : описание_типа

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Перечисляемый тип данных
type
имя = (список имен констант)
type
Menu = (READ, WRITE, EDIT, QUIT)
var m, n : Menu;
…
m := READ; n := m;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Интервальный тип данных
type имя = конст_1 .. конст_2
type Hour = 0 .. 23;
Range = -100 .. 100;
Letters = ’a’ .. ’z’;
Actions = READ .. EDIT;
var r : -100 .. 100;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Массивы

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Описание массива
type имя_типа = array [тип_индекса] of тип_элемента
type mas = array [1 .. 6] of real; Color = array [byte] of mas;
A = array [Menu] of boolean;
var с : mas;
a, b : array [1 .. n] of integer;
const a : mas = (0, 5.2, -7.1, 100, 15, 1);

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример 1
Program Max_Elem; { макс. элемент }
const n = 20;
var a : array [1 .. n] of real;
i : integer;
max : Real;
begin
writeln('Введите ', n, ' элементов массива');
for i := 1 to n do read(a[i]);
max := a[1];
for i := 2 to n do
if a[i] > max then max := a[i];
writeln('Максимальный элемент: ', max:6:2)
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример 2
{ Кол-во отрицательных и общая сумма элементов }
Program Sum_Num;
const n = 10;
var a : array [1 .. n] of integer;
i, sum, num : integer;
begin
writeln('Введите ', n, ' элементов массива');
for i := 1 to n do read(a[i]);
sum := 0;
num := 0;
for i := 1 to n do begin
if a[i] < 0 then inc(num);
sum := sum + a[i];
end;
writeln('Отрицательных элементов: ', num);
writeln('Сумма элементов: ', sum);
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Сортировка выбором

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Алгоритм сортировки
Найти, где расположен минимальный элемент массива
Поменять его местами с 1-м элементом. Первый элемент теперь на нужном месте.
Среди элементов, начиная со 2-го, найти, где расположен минимальный элемент массива
Поменять его местами со 2-м элементом. Второй элемент теперь на нужном месте.
Среди элементов, начиная с 3-го, найти, где расположен минимальный элемент массива
Поменять его местами с 3-м элементом. Третий элемент теперь на нужном месте.
...
Среди элементов, начиная с предпоследнего (n-1), найти, где расположен минимальный элемент массива
Поменять его местами с (n-1)-м элементом.
Повторить (n-1) раз (i := 1 to n-1):
Среди элементов, начиная с i-го, найти, где расположен минимальный элемент массива
Поменять его местами с i-м элементом. i-й элемент теперь на нужном месте.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Обмен значений двух переменных
3
5
5
3
3

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Сортировка выбором
Program Sort;
const n = 20;
var a : array [1 .. n] of integer;
i, j, nmin, buf : integer;
begin
writeln('Введите ', n, ' элементов массива');
for i := 1 to n do read(a[i]);
for i := 1 to n - 1 do begin
nmin := i;
for j := i + 1 to n do
if a[j] < a[nmin] then nmin := j;
buf := a[i]; a[i] := a[nmin]; a[nmin] := buf;
end;
writeln('Упорядоченный массив:');
for i := 1 to n do write(a[i]:5)
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Сортировка выбором
Program Sort;
const n = 20;
var a : array [1 .. n] of integer;
i, j, nmin, buf : integer;
begin
writeln('Введите ', n, ' элементов массива');
for i := 1 to n do read(a[i]);
for i := 1 to n - 1 do begin
nmin := i;
for j := i + 1 to n do
if a[j] < a[nmin] then nmin := j;
buf := a[i]; a[i] := a[nmin]; a[nmin] := buf;
end;
writeln('Упорядоченный массив:');
for i := 1 to n do write(a[i]:5)
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Двумерные массивы
const n = 4; m = 3;
type
mas = array [1 .. n] of integer;
mas2 = array [1 .. m] of mas;
-----
type mas2 = array [1 .. m, 1 .. n] of integer;
var a, b : mas2;
a11 a12 a13 a14 a21 a22 a23 a24 a31 a32 a33 a34
| - 1-я строка - | - 2-я строка - | - 3-я строка - |

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Инициализация массива
const a : mas2 = ( ( 2, 3, 1, 0),
( 1, 9, 1, 3),
( 3, 5, 7, 0) );
for i := 1 to m do
for j := 1 to n do read (a[i, j]);

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример 1
Программа, которая для целочисленной матрицы 3 x 4 определяет среднее арифметическое ее элементов и количество положительных элементов в каждой строке.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
program sred_n;
const m = 3; n = 4;
var a : array [1 .. m, 1 .. n] of integer;
i, j, n_pos_el : integer;
sred : real;
begin
for i := 1 to m do
for j := 1 to n do read(a[i, j]);
sred := 0;
for i := 1 to m do begin
n_pos_el := 0;
for j := 1 to n do begin
sred := sred + a[i, j];
if a[i, j] > 0 then inc(n_pos_el);
end;
writeln('В ', i, '–й строке ', n_pos_el,
' положительных элементов');
end;
sred := sred / m / n;
writeln('Среднее арифметическое: ', sred:6:2);
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Строки

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Типы строк
В Паскале три типа строк:
стандартные (string);
определяемые программистом на основе string;
строки в динамической памяти.
Строка типа string может содержать до 255 символов. Под каждый символ отводится по 1 байту, в котором хранится код символа. Еще один байт отводится под фактическую длину строки

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Описание строк
type str5 = string [5];
const n = 10;
var s : string; { строка стандартого типа }
s1 : str5; { строка типа str5 }
s2 : string [n]; { описание типа задано при описании переменной }

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Операции со строками
Присваивание
s := s1;
Конкатенация
s1 := ’кар’ + ’туз’;
Сравнение
if s3 > s1 then ...
Ввод-вывод – как целиком, так и посимвольно.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Процедуры и функции
Функция Concat(s1, s2, ..., sn)
Функция Copy(s, start, len)
Процедура Delete(s, start, len)
Процедура Insert(subs, s, start)
Функция Length(s)
Функция Pos(subs, s)
Процедура Str(x, s)
Процедура Val(s, x, errcode)

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример 1
Написать программу, которая определяет, встречается ли в заданном текстовом файле заданная последовательность символов.
Текст не содержит переносов слов, длина строки текста не превышает 80 символов.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Алгоритм
Построчно считывать текст из файла.
Для каждой строки проверять, содержится ли в ней заданная последовательность.
Если да, напечатать сообщение о наличии заданной последовательности и завершить программу.
При нормальном выходе из цикла напечатать сообщение об отсутствии заданной последовательности и завершить программу.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Программа
program search_substr;
const len = 80; { 1 }
var
word, line : string[len]; { 2 }
fin : text;
begin
assign(fin, ’text.txt’); reset(fin);
writeln(’Введите слово для поиска:’); readln(word);
while not eof(fin) do begin { 3 }
readln(fin, line);
if pos(word, line) <> 0 then begin { 4 }
writeln(’Присутствует!’); exit end;
end;
writeln(’Отсутствует!’);
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример 2
Программа, которая читает текст из файла и выводит его на экран, заменяя заданную с клавиатуры последовательность символов на многоточие.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Программа
Program Change_word;
var s, str : string[80]; f : text; i, dl : integer;
begin
assign(f, 'primer.txt'); reset(f);
writeln('Какое слово заменять?'); readln(s);
dl := length(s);
while not Eof(f) do begin
readln(f, str);
i := 1;
while i<>0 do begin
i := Pos(s, str);
if i<>0 then begin Delete(str, i, dl);
Insert('...', str, i); end;
end;
writeln(str);
end;
close(f)
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Записи и множества

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Описание записи
type имя_типа = record
описание 1-го поля записи;
описание 2-го поля записи;
...
описание n-го поля записи;
end;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Примеры описания записей
type goods = record
name : string [20];
price : real;
number : integer;
end;
var g1, g2 : goods;
stock : array [1 .. 100] of goods;
student : record
name : string [30];
group : byte;
marks : array [1 .. 4] of byte;
end;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Действия с записями
g1 := g2;
g2 := stock[3];
g1.price := 200;
with g1 do begin
price := 200; number := 10
end;
Инициализация записей:
const g : goods = ( name : ’boots’;
price : 200;
number : 10 );

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример использования записей
Program SKLAD;
const Max_n = 100;
type
str20 = string [20];
goods = record
name : str20;
price : real;
number : integer;
end;
Сведения о товарах на складе хранятся в текстовом файле. Для каждого товара отводится одна строка, в первых 20 позициях которой записано наименование товара, а затем через произвольное количество пробелов его цена и количество единиц.
Программа по запросу выдает сведения о товаре или сообщение о том, что товар не найден.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
begin
assign(f, 'stock.txt'); reset(f);
i := 1;
while not Eof(f) do begin
with stock[i] do readln(f, name, price, number);
inc(i);
if i > Max_n then begin
writeln(’Переполнение массива’); exit end;
end;
var stock : array[1 .. Max_n] of goods;
i, j, len : integer;
name : str20;
found : boolean;
f : text;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
while true do begin writeln('Введите наименование');
Readln(name); len := length(name);
if len = 0 then break;
for j := len + 1 to 20 do
name := name + ' ';
found := false;
for j := 1 to i - 1 do begin
if name <> stock[j].name then continue;
with stock[j] do
writeln (name:22, price:7:2, number:5);
found := true;
break;
end;
if not found then writeln ('Товар не найден');
end;
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Записи с вариантной частью
type contact = record
name : string [40];
tel : string [15];
case i : integer of
0: (post: string [20]);
1: (date: string [10]; code: word);
end;
i
name
tel

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример вариантной записи
type
figure = (rect, triangle, circle);
shape = record
x, y : real;
case kind : figure of
rect : (height, width : real);
triangle : (x2, y2, x3, y3 : real);
circle : (radius : real);
end;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Множества
Type
имя_типа = set of базовый_тип;
type Caps = set of 'A'..'Z';
Colors = set of (RED, GREEN, BLUE);
Numbers = set of byte;
var oct : set of 0..7;

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Константы и переменные
['A', 'D'] [1, 3, 6]
[2, 3, 10 .. 13] []
var m: set of 1 .. 3;
[ ] [1] [2] [3] [1,2] [1,3] [2,3] [1,2,3]

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Операции с множествами

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример работы с множествами
type Caps = set of 'A'..'Z';
var a, b, c : Caps;
begin
a := ['A', 'U' .. 'Z']; b := [ 'M' .. 'Z'];
c := a; { присваивание }
c := a + b; { объединение, результат ['A', 'M' .. 'Z'] }
c := a * b; { пересечение, результат ['U' .. 'Z'] }
c := b - a; { вычитание, результат ['M' .. 'T'] }
c := a - b; { вычитание, результат ['A'] }
if a = b then writeln (’тождественны’); { не выполнится }
if a <> b then writeln (’не тождественны’); { выполнится}
if c <= a then writeln (’c содержится в а’); { выполнится }
if ’N’ in b then writeln (’в b есть N’); { выполнится }
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Файлы

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Файлы
Пример описания файлов:
var ft : text;
fb : file;
fc : file of real;
Компоненты могут быть любого типа, кроме файлового.
стандартные
определяемые программистом
бестиповой
(file)
текстовый
(text)
компонентный
(file of …)

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Доступ к файлам:
- Последовательный
- Прямой
Текстовые файлы хранят данные в виде строк символов. При выводе данные преобразуются из внутренней формы представления в символьную, при вводе выполняется обратное преобразование.
Хранение данных:
Бестиповые и компонентные файлы хранят данные в том же виде, в котором они представлены в оперативной памяти, то есть при обмене с файлом происходит побитовое копирование информации.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Организация ввода-вывода
объявить файловую переменную
var f : text;
связать ее с физическим файлом
assign(f, ‘vasia.txt’);
открыть файл для чтения и/или записи
rewrite(f);
выполнить операции ввода-вывода
writeln(f, ‘Здесь был Вася’);
закрыть файл
close(f);

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Процедуры и функции
для работы со всеми типами файлов:
assign(var f; filename : string)
close(var f)
erase(var f)
rename(var f; newname : string)
reset(var f)
rewrite(var f)
eof(var f) : boolean
IOresult : integer

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Текстовые файлы
Текстовый файл - последовательность строк символов переменной длины.
Каждая строка заканчивается символами перевода строки и возврата каретки (коды — 13 и 10).
Текстовый файл можно открыть не только для чтения или записи, но и для добавления информации в конец:
append(var f)

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Подпрограммы для текстовых файлов
read(f, <список>)
readln(f, [<список>])
write(f, <список>)
writeln(f, [<список>])

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Подпрограммы для текстовых файлов
flush(var f : text)
применяется к открытым выходным файлам, принудительно записывает данные из буфера в файл независимо от степени его заполнения.
settextbuf(var f : text; var buf; bufsize : word)
служит для увеличения или уменьшения буфера ввода - вывода текстового файла f. Значение размера буфера для текстовых файлов по умолчанию равно 128 байтам. Увеличение размера буфера сокращает количество обращений к диску.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Подпрограммы для текстовых файлов
.
seekEof(var f : Text): boolean возвращает значение True, если до конца файла остались строки, заполненные пробелами.
seekEoln(var f : text): boolean
возвращает значение True, если до конца строки остались только пробелы.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Бестиповые и компонентные файлы

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Бестиповые файлы
Предназначены для хранения участков оперативной памяти на внешних носителях. После описания файловой переменной
var имя : file;
ее требуется связать с физическим файлом с помощью процедуры assign. Обмен производится через буфер «порциями», равными размеру буфера. Размер буфера, отличающийся от стандартного (128 байт), можно задать в reset или rewrite (от 1 до 64K):
reset(var f : file; bufsize : word)
rewrite(var f : file; bufsize : word)
Чтение и запись:
blockread(var f : file; var x; count : word; var num : word);
blockwrite(var f : file; var x; count : word; var num : word);

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Чтение данных из бестипового файла осуществляется процедурой
BlockRead( var f: File; var X; Count: Word; var QuantBlock: Word );
Эта процедура осуществляет за одно обращение чтение в переменную X количества блоков, заданное параметром Count, при этом длина блока равна длине буфера. Значение Count не может быть меньше 1. За одно
обращение нельзя прочесть больше, чем 64 К байтов.
Необязательный параметр QuantBlock возвращает число блоков (буферов), прочитанных текущей операцией BlockRead. В случае успешного завершения операции чтения QuantBlock = Count, в случае аварийной ситу-
ации параметр QuantBlock будет содержать число удачно прочитанных блоков. Отсюда следует, что с помощью параметра QuantBlock можно контролировать правильность выполнения операции чтения.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Запись данных в бестиповой файл выполняется процедурой
BlockWrite( var f: File; var X; Count: Word; var QuantBlock: Word );
которая осуществляет за одно обращение запись из переменной X количества блоков, заданное параметром Count, при этом длина блока равна длине буфера.
Необязательный параметр QuantBlock возвращает число блоков (буферов), записанных успешно текущей операцией BlockWrite.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример
Program Create_bfile;
var buf : array[1 .. 4] of real;
f_in : text; f_out: file;
i, k : integer;
begin
assign(f_in, ‘name_in’); reset(f_in);
assign(f_out, ‘name_out’);
rewrite(f_out, sizeof(real) * 4);
Программа создает бестиповой файл,
читая четверки вещественных чисел
из текстового файла

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
i := 0;
while not eof(f_in) do begin inc(i); read(f_in, buf[i]);
if i = 4 then begin
blockwrite(f_out, buf, 1);
i := 0; end;
end;
if i <> 0 then begin
for k := i + 1 to 4 do buf[k] := 0;
blockwrite(f_out, buf, 1);
end;
close(f_in); close(f_out);
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Компонентные файлы
Применяются для хранения однотипных элементов в их внутренней форме представления. Тип компонент задается после ключевых слов file of:
var имя : file of тип_компонент;
Компоненты могут быть любого типа, кроме файлового.
В операциях ввода-вывода могут участвовать только величины того же типа, что и компоненты файла:
type mas = array [1 .. 100] of real;
var a, b : mas;
f : file of mas;
begin
assign(f, ’some_file.dat’); rewrite(f);
...
write(f, a, b);
close(f)
end.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Прямой доступ
При последовательном доступе чтение/запись очередного элемента файла возможно только после аналогичной операции с предыдущим элементом.
Бестиповые и компонентные файлы состоят из блоков одинакового размера. В бестиповом файле размер блока равен длине буфера, а в компонентном — длине компоненты. Это позволяет применить к таким файлам прямой доступ, при котором операции выполняются с заданным блоком.
С помощью стандартной процедуры seek производится установка текущей позиции в файле на начало заданного блока, и следующая операция чтения/записи выполняется, начиная с этой позиции. Первый блок файла имеет номер 0.

Павловская Т.А. (СПбГУИТМО)
Пример
Program Get_bfile;
var buf : array[1 .. 4] of real;
f : file; i, k : integer;
begin
assign(f, ‘filename’);
reset(f, sizeof(real) * 4);
Программа считывает из бестипового файла,
сформированного в предыдущем примере,
требуемую записью