Символьные переменные и строки. Организация, размещение в памяти, процедуры и функции обработки строк. Лекция 12

В Pascal имеется два типа данных для работы с текстами:
char — литерный или символьный тип;
string — строковый тип или просто строка.

Символьный тип
Значением переменных символьного типа char является один символ. Каждому символу соответствует код символа — целое число в диапазоне от 0 до 255. Cимвольный тип является порядковым.
Над данными символьного типа определены следующие операции отношения: =, <>, <, >, <=, >=, вырабатывающие результат логического типа.
При выполнении всех операций сравнения коды символов сравниваются как обычные целые числа. При этом получается, что любая заглавная буква всегда меньше соответствующей ей строчной, т. к. в кодовой таблице сначала располагаются все заглавные буквы, а затем строчные. Точно так же любая буква латинского алфавита всегда меньше любой буквы русского алфавита.

Для данных символьного типа определены следующие стандартные функции:
chr (х) — возвращает значение символа по его коду;
ord(ch) — возвращает код заданного символа ch;
pred(ch) — возвращает предыдущий символ;
succ(ch) — возвращает следующий символ;
upcase(ch) — преобразует строчную букву в заглавную. Обрабатывает буквы только латинского алфавита.
Например:
ord(’А’)=65
chr(128)= ’Б’
pred(’Б’)= ’А’
succ(‘Г’)=’Д’
upcase(‘n’)= ’N’

Строковый тип
Строка — это последовательность символов. Максимальное количество символов в строке (длина строки) может изменяться от 1 до 255.
Строковую переменную можно задать следующим образом:
var Идентификатор: string[макс. длина строки];
Например:
var fm:string[20], st:string;
Если максимальная длина строки не указывается, то она равна 255 байт.

Организация строк, размещение в памяти
Строка в языке Pascal трактуется одновременно и как скалярное (простое) значение, и как массив символов. Поэтому некоторые операции могут выполняться над строкой целиком (например, ввод и вывод), но одновременно можно обрабатывать и каждый символ по отдельности. В этом отличие строки от массива. Способ внутреннего представления строки тоже немного отличается от внутреннего представления массива.
Для строки из n символов в памяти отводится n+1 байт: n байт — для хранения символов строки и один дополнительный байт — для значения текущей длины строки. Этот дополнительный байт имеет номер 0, соответственно первый символ строки имеет номер 1, второй — номер 2 и т. д.

Из этого представления становится понятным и ограничение на максимальную длину строки — 255 символов, т. к. для хранения длины строки отведен всего один байт.
К любому символу в строке можно обратиться как к элементу одномерного массива по номеру данного символа в строке.
В отличие от массивов переменные строкового типа могут участвовать как операнды в инструкциях ввода/вывода.
При вводе строки количество символов в ней определяется автоматически, при этом автоматически заполняется нулевой байт.

Над строковыми данными допустимы операция сцепления (конкатенации) и операции отношения.
Операции =, <>, >, <, >=, <= выполняют сравнение двух строковых операндов. Сравнение строк производится слева направо до первого несовпадающего символа, и та строка считается большей, в которой код первого несовпадающего символа больше. Строки считаются равными, если они совпадают по длине и содержат одни и те же символы.
Все строковые типы считаются совместимыми по присваиванию, т. е. можно присваивать одно другому значения строк различного размера. Размеры строк при этом не контролируются. Если значение переменной после выполнения оператора присваивания превышает по длине максимальный размер, указанный при объявлении, все лишние символы справа отбрасываются, что служит источником трудно находимых ошибок.

Процедуры и функции работы со строками
Функция length (st) — вычисляет текущую длину строки st.
Пример. Пользователь вводит слово. Вывести количество букв в этом слове.
var s:string[20]; kol:integer;
begin
writeln('Vvedite slovo');
readln(s);
kol:=length(s);
writeln('V slove ', kol,' bukv');
readln;
end.

Функция copy (st, poz, n) — выделяет из строки st подстроку длиной n символов, начиная с позиции poz. Если poz больше длины строки, то результатом будет пустая строка.
Пример. Пользователь вводит слово. Выведите на экран третью и четвертую буквы этого слова.
ar s,s1:string[20];
begin
writeln('Vvedite slovo');
readln(s);
s1:=copy(s,3,2);
writeln(s1);
readln;
end.

Функция concat(str1,str2,...,strn) — выполняет сцепление строк str1, str2, strn в том порядке, в каком они указаны в списке параметров.
Пример. Пользователь вводит фамилию учащегося и номер группы. Вывести сообщение, что он учится в этой группе. Это сообщение должно храниться в одной переменной.
var sf,sg,s:string;
begin
writeln('Vvedite fio');
readln(sf);
writeln('Vvedite nomer grup');
readln(sg);
s:=concat(sf,' uchitsja v gr. nomer ',sg);
writeln(s);
readln; end.

Функция pos (str1, str2) — обнаруживает первое появление в строке str2 подстроки str1. Результат имеет целочисленный тип и равен номеру той позиции, в которой находится первый символ подстроки str1. Если в str2 подстроки str1 не найдено, результат равен 0.
Пример. Пользователь вводит предложение. Выбросить из него первое слово.
var s1,s:string; p:integer;
begin
writeln('Vvedite predlojenie');
readln(s);
p:=pos(' ',s);
s1:=copy(s,p+1,length(s)-p);
writeln(s1);
readln;
end.

Процедура delete(st, poz, n) — удаление n символов строки st, начиная с позиции poz. Если значение poz больше, чем размер строки, ничего не удаляется.
Пример. Пользователь вводит слово. Удалить из него первые две буквы.
var s:string;
begin
writeln('Vvedite slovo');
readln(s);
delete(s,1,2);
writeln(s);
readln;
end.

Процедура insert (str1, str2, poz) — вставка строки str1 в строку str2, начиная с позиции poz.
Пример. Пользователь вводит текст, основное слово и слово-дополнение. Вставить во введенном тексте после основного слова слово-дополнение.
var t,so,sd:string; p:integer;
begin
writeln('Vvedite text'); readln(t);
writeln('Vvedite osnovnoe slovo'); readln(so);
writeln('Vvedite slovo-dopolnenie'); readln(sd);
p:=pos(so,t);
insert(' '+sd,t,p+length(so));
writeln(t);
readln;
end.

Pascal позволяет преобразовывать данные числового типа в строку символов, а также преобразовывать строку в число, если она содержит последовательность символов, удовлетворяющую правилам записи чисел. Для этой цели имеются две процедуры: str и val.
Процедуру str удобно использовать для вставки числовых данных в какой-либо текст, т. к. операция конкатенации и процедура insert могут работать только со строковыми данными.
Вызов этой процедуры имеет вид:
str (number, st) — преобразование числового значения величины number в строку st. После number может записываться формат, аналогичный формату вывода. Если в формате указано недостаточное для вывода количество разрядов, поле вывода расширяется автоматически до нужной длины.

Например:
Var
sl, s2, s3: string;
num1 : integer;
num2: real;
begin
num1:=5; num2:=7.75;
str(num1, s1);
str(num2, s2);
str(num2: 3 :1, s3);
В результате:
s1='5'; s2= ‘7.750000000000E+00 ' ; s3= '7.8 '

Процедура val часто используется, чтобы преобразовать введенную с клавиатуры или прочитанную из файла строку в числовые данные.
val (st, number, code) — преобразует значение st в величину целочисленного или вещественного типа и помещает результат в number. code — целочис­ленная переменная. Если во время операции преобразования ошибки не об­наружено, то значение code равно нулю, а если ошибка обнаружена (стро­ковое значение не переводится в цифровое), code будет содержать номер по­зиции первого ошибочного символа, а значение number не определено.
Например:
s1:= '5.78'; s2:= '5,78';
val(s1, num1, cod1);
val(s2,num2,cod2);
в результате cod1=0, cod2=2 - второй символ ошибочный

Использование функции val позволяет избежать ошибки выполнения Invalid numeric format, возникающей при неправильном вводе числовых данных. Приходится вводить вместо числовой переменной строковую (в ней разрешены любые символы). После этого введенная строка преобразуется в число и, если преобразование невозможно, об этом выводится сообщение на русском языке. Чаще всего в таких случаях не прерывают программу, а просят пользователя повторить ввод. Здесь очень удобно использовать цикл repeat. Например:
var s:string; n, error: integer;
begin
repeat
write('Введите число '); readln(s); val(s, n, error);
if error>0 then writeln('Неверный символ № ',error)
until error=0;

Множества
Множество — это набор элементов одинакового типа, которые рассматриваются как единое целое. Элементы множества не пронумерованы, следовательно, нельзя обратиться к отдельному элементу множества по его индексу.
Тип элементов множества называется базовым типом множества. Область значений типа множества — набор всевозможных подмножеств, составленных из элементов базового типа.
В языке Pascal имеются ограничения на базовый тип. Это может быть только порядковый тип, количество значений которого не превышает 256. Из простых типов к таким относятся char, byte, boolean. Разрешается использовать перечисляемый тип и диапазон (если он включает не больше 256 элементов).

Количество элементов множества иногда называют мощностью данного множества.
Для объявления множественного типа используется словосочетание set of.
var ИмяПеременной: set of Тип;
Например: mn: set of byte;

В памяти множества представлены особым образом. Каждому значению базового типа множества в памяти отводится 1 бит (не байт!). Следовательно, максимальный размер ячейки памяти, отводимой под множество, составляет 32 байта. Поскольку все значения порядкового типа расположены строго по порядку, 1 в соответствующем бите означает наличие данного значения в множественной переменной, а 0 — отсутствие.
Исходя из особенностей внутреннего представления множеств, можно сделать два основных вывода:
в множестве не может быть одинаковых элементов, что согласуется и с нашими математическими понятиями;
все операции над множествами выполняются значительно эффективней, чем над другими структурами данных.

При работе с множествами допускается использование следующих операций:
отношения (=, <>, >=, <=);
объединения множеств (+);
пересечения множеств (*);
разности множеств (-);
проверки принадлежности элемента множеству (in).
Операция "больше или равно" (>=). Эта операция используется для определения принадлежности одного множества другому. Результат операции А>=B равен true, если все элементы множества B содержатся в множестве A. В противном случае результат равен false.
Операция in. Эта операция используется для проверки принадлежности какого-либо значения указанному множеству. Она обычно применяется в условных операторах.

Объединение множеств (+). Объединением двух множеств является третье множество, содержащее элементы обоих множеств.
Пересечение множеств (*). Пересечением двух множеств является третье множество, которое содержит элементы, входящие одновременно в оба множества.
Разность множеств (-). Разностью двух множеств является третье множество, которое содержит элементы первого множества, не входящие во второе множество.
Элемент множества берется в квадратные скобки. Пустое множество обозначается в Паскале [].

В Pascal отсутствуют средства ввода/вывода элементов множества.
Тем не менее, не трудно написать процедуру для вывода элементов множества. Например, процедура для вывода множества символов может иметь следующий вид:
type charset=set of char;
procedure writeset(a:charset) ;
var с:char;
begin
for c:=chr(0) to chr(255) do
if с in a then write(c,' ');
writeln;
end;

Пользователь вводит два слова. Определить какие из букв второго слова содержатся в первом.
type mnoj=set of char;
var a:mnoj; i:integer; st1,st2:string[25];
begin
writeln('Vvedite pervoe slovo'); readln(st1);
writeln('Vvedite vtoroe slovo'); readln(st2);
a:=[];
for i:=1 to length(st1) do a:=a+[st1[i]];
for i:=1 to length(st2) do
if st2[i] in a then
begin
writeln(st2[i],' ');
a:=a-[st2[i]];
end;
readln; end.

Записи
Запись — это структурированный тип данных, состоящий из фиксированного числа компонентов одного или нескольких типов, называемых полями записи. Компоненты записи могут быть разного типа. Чтобы можно было ссылаться на тот или иной компонент записи, каждое ее поле имеет свое имя (а не номер, как элемент массива).
Записи можно объявить следующим способом.
type
ИмяТипа = record
ИмяПоля1: ТипПоля1;
ИмяПоля2: ТипПоля2;
…
ИмяПоляN: ТипПоляN
end;

Затем объявляются переменные соответствующего типа.
var
ИмяПеременной : ИмяТипа ;
Например:
type avto=record
number: integer; { номер автомобиля }
marka: string[20]; { марка автомобиля }
fio: string[40]; { фамилия, инициалы владельца }
address: string[60]{ адрес владельца }
end;
var m,v: avto;

Значения полей записи могут использоваться в выражениях. Обращение к значению поля осуществляется с помощью конструкции, содержащей имя переменной и имя поля, разделенные точкой. Такая комбинация называется составным именем. Например, для того чтобы получить доступ к полям записи avto, надо записать m.number, m.marka, m.fio, m.address.
Составное имя можно использовать везде, где допустимо применение типа его поля. Для присваивания полям значений используется оператор присваивания.
Составные имена нужно использовать в инструкциях ввода/вывода:
readln (m.number, m.marka, m.fio, m.address) ;
write (m.number:4, m.marka:10, m.fio:13, m. address: 23) ;
Нельзя использовать в инструкциях ввода/вывода запись целиком (как и в случае массива). Например: writein(m) — ошибочная инструкция.

Допускается применение оператора присваивания к записям в целом, если они имеют один и тот же тип:
v:=m;
Обращение к полям записи имеет несколько громоздкий вид. Значительно упрощает написание использование имеющегося в языке Pascal оператора with:
with ПеременнаяТипаЗапись do Оператор;
Один раз указав имя переменной типа запись в операторе with, можно работать с именами полей, как с обычными переменными.
Например:
with m do begin
number:=1964;
marka:='Audi - 100';
fio:='Федорова H.B.';
address:= 'ул. Красина 53 к.1 - 73';
end;

В ряде задач удобно пользоваться массивами из записей. Их можно описать, например, следующим образом:
type person = record
fio: string[20];
age: 1..99;
prof: string[30];
end;
var list : array[1..50] of person;

Записи с вариантами
Возможности применения записей, имеющих строго определенную структуру, несколько ограничены. Однако в языке Pascal можно описать тип записи, содержащий несколько вариантов структуры. Записи этого типа называ­ются записями с вариантами, они являются средством объединения похожих, но не идентичных по форме записей.
Запись с вариантами состоит из фиксированной и вариантной частей. Фиксированная часть задается так же, как и при описании простых записей. Вариантная часть формируется с помощью оператора case ... of и может состоять из нескольких вариантов. Оператор case задает особое поле записи — поле признака, которое определяет, какой из вариантов в данный момент будет активизирован. Значением признака в каждый текущий момент выполнения программы должна быть одна из расположенных в операторе case констант. Константа, служащая признаком, задает вариант записи и называется константой выбора.

В любой записи может быть только одна вариантная часть, и, если она есть, она должна располагаться за всеми фиксированными полями. Имена полей должны быть уникальными в пределах той записи, где они объявлены. Однако если записи содержат поля-записи, т. е. вложены одна в другую, имена могут повторяться на разных уровнях вложенности. Формат записи с вариантами таков:
type
ИмяТипа=гесоrd
фиксированная часть
case ПолеПризнака : ИмяТипа of
КонстантаВыбора1 : (Поле : Тип,...);
КонстантаВыбораN : (Поле : Тип,...);
end;

Компоненты каждого варианта (идентификаторы полей и их типы) заключаются в круглые скобки. У части case нет отдельного end, как этого следовало бы ожидать по аналогии с обычным оператором case. Одно слово end заканчивает всю конструкцию записи с вариантами. Необходимо отметить, что количество полей каждого из вариантов не ограничено.
При использовании записей с вариантами необходимо придерживаться следующих правил:
все имена полей должны отличаться друг от друга, по крайней мере, одним символом, даже если они встречаются в разных вариантах;
запись может иметь только одну вариантную часть, причем вариантная часть должна размещаться в конце записи;
если вариантная часть, соответствующая какой-либо константе выбора, является пустой, то она записывается следующим образом:
КонстантаВыбораN();