Как классифицируют данные в языке программирования

Структура языка программирования

Содержание

Дополнительно

Классификация типов данных

Для простых типов данных определяются границы диапазона и количество байт, занимаемых ими в памяти компьютера.

В большинстве языков программирования, простые типы жестко связаны с их представлением в памяти компьютера. Компьютер хранит данные в виде последовательности битов, каждый из которых может иметь значение 0 и 1. Фрагмент данных в памяти может выглядеть следующим образом

Данные на битовом уровне (в памяти) не имеют ни структуры, ни смысла. Как интерпретировать данные, как целочисленное число, или вещественное, или символ, зависит от того, какой тип имеют данные, представленные в этой и последующих ячейках памяти.

Числовые типы данных

Целочисленные типы данных

Исходя из машинного представления целого числа, в ячейке памяти из n бит может хранится 2 n для беззнаковых, и 2 n-1 для знаковых типов.

Рассмотрим теперь конкретные целочисленные типы в трёх языках.

У некоторых типов есть приписка «16 разрядов» или «32 разряда». Это означает, что в зависимости от разрядности операционной системы и компилятора данный тип будет находится в соответствующем диапазоне. По-этому, рекомендуется не использовать int, unsigned int, а использовать их аналоги, но уже жестко определенные, short, long, unsigned short, unsigned long.

В Java нет беззнаковых целочисленных типов данных.

Вещественные типы данных

Числа вещественного типа данных задаются в форме чисел с плавающей запятой.

Плавающая запятая — форма представления действительных чисел, в которой число хранится в форме мантиссы и показателя степени. В случае языков программирования, любое число может быть представлено в следующем виде

Вывод: вещественные типы данных, в отличии от целочисленных, характеризуются диапазоном точности и количеством значащих разрядов.

Рассмотрим конкретные типы данных в наших трёх языках.

Тип decimal создан специально для операций высокой точности, в частности финансовых операций. Он не реализован как примитивный тип, по-этому его частое использование может повлиять на производительность вычислений.

Символьный тип данных

Значение переменной этого типа данных представляет собой один символ. В действительности, это есть целое число. В зависимости от кодировки, это число превращается в некий символ. Данные типы данных характеризуются лишь размером выделяемой под них памяти.

Логический тип данных

Перечислимый тип данных

Во внутреннем представлении, это целочисленный тип данных, только здесь пользователь вместо числе использует заранее определенные строковые значения.

Чтобы прочувствовать эту концепцию, приведем пример на языке С++ (в С# и Java аналогично)

Теперь переменные перечислимого типа Forms могут принимать лишь значения, определенные в примере кода. Это очень удобно, ведь мы уже оперируем не с числами, а с некими смысловыми значениями, замечу лишь, что для компьютера эти значения всё-равно являются целыми числами.

Массив

Каждый массив характеризуется типом данных его элементов, который может быть как простым, так и сложным, то есть любым.

В языках программирования нельзя оперировать всем массивом, работают с конкретным элементом. Чтобы доступиться до него в трёх рассматриваемых нами языках используют оператор «[]».

Структура

Структуры реализованы в языке программирования, чтобы собрать некие близки по смыслу вещи воедино.

Например, есть колесо автомобиля. У колеса есть диаметр, толщина, шина. Шина в свою очередь является структурой, у которой есть свои параметры: материал, марка, чем заполнена. Естественно, для каждого параметра можно создать свою переменную или константу, у нас появится большое количество переменных, которые, чтобы понять к чему они относятся, нужно в именах общую часть выделять. Имена будут нести лишнюю смысловую нагрузку. Получается запутанная история. А так мы определяем две структуры, а затем параметры в них.

Класс

Еще одним пользовательским типом данных является класс. Класс умеет всё, что и структура, но кроме параметров, у него есть и методы, и поддерживает большое количество вещей, связанных с объектно-ориентированным программированием.

Источник

Программирование на C, C# и Java

Уроки программирования, алгоритмы, статьи, исходники, примеры программ и полезные советы

ОСТОРОЖНО МОШЕННИКИ! В последнее время в социальных сетях участились случаи предложения помощи в написании программ от лиц, прикрывающихся сайтом vscode.ru. Мы никогда не пишем первыми и не размещаем никакие материалы в посторонних группах ВК. Для связи с нами используйте исключительно эти контакты: vscoderu@yandex.ru, https://vk.com/vscode

Типы данных

Поговорим про типы данных в языках программирования. Они делятся на две категории: примитивные типы и ссылочные типы. В статье рассмотрим каждую из категорий.

Примитивные типы данных

Примитивные типы данных – это базовые типы данных языка программирования. Их ключевая особенность в том, что данные в них, в отличие от ссылочных типов, располагаются непосредственно [“в переменной”.] на участке памяти компьютера в котором находится переменная. Перечислим и опишем основные примитивные типы данных в программировании.

Ключевая особенность примитивных типов данных в том, что они передаются по значению. Это значит, что при передачи переменной в качестве аргумента функции (или методу) она копируется туда. Следовательно манипуляции, производимые с переменной в вызванной функции, никак не повлияют на значение переменной в вызывающей функции.

Примечание: модификатор unsigned (то есть беззнаковый) применим к любому целочисленному типу (в том числе и к символьному), а long (длинный) применим практически к любому типу, за исключением логического.

Ссылочные типы данных

Самая важная особенность ссылочных типов данных состоит в том, что они передаются не по значению, а по ссылке. Что это значит?

Ссылочные типы данных не являются примитивными и их размер не фиксирован и может быть произвольным, кроме того они хранятся не [“в переменной”.] на участке памяти переменной, а в совершенно другом месте памяти компьютера. Ссылочными типами, например, являются массивы. В объектно-ориентированных языках программирования – это экземпляры классов, коллекции и т.п.

Источник

Полезный блог

Пока вы учитесь программированию, придётся написать тысячи строк кода. После учёбы – ещё больше. А по сути всё это набор данных, различающихся по типам и структурам. Что такое структуры данных мы обсудим в следующих уроках, а о типах поговорим сейчас.

Данные – это информация, записанная в той форме, которая удобна компьютеру для обработки и передачи. Данные в языках программирования бывают разных типов. В JavaScript это:

— number – число;

— string – строка;

— boolean – логический тип данных;

— undefined – тип данных, у которых значение не определено;

— null – тип данных с «пустыми» значениями;

— object – тип данных, хранящий свойства и методы.

Во всех языках программирования свои типы данных и способы их обозначений. На курсе «Основы программирования» мы подробно рассмотрим три базовых типа данных в JavaScript:

— числа;

— строки;

— логические или булевы значения.

Для работы ничего дополнительно устанавливать не нужно, всё выполняется в браузере. Понадобится сайт https://codepen.io/, так называемая «песочница», где пишется код JS и сразу выводится результат.

Готовы? Начнём по порядку.

Числа

Для обозначения каждого типа данных в языках программирования используются специальные слова.

В JavaScript тип данных «число» имеет обозначение number.

Теперь посмотрим, как это работает:

1. Заходим на сайт https://codepen.io, регистрируемся и видим такое поле:

2. Во вкладке JS вводим команды:

Справка! В конце каждой строки с командой в JS необходимо ставить точку с запятой. Воспринимайте это как знак препинания в обычном языке, на котором вы говорите. Поставив ; вы сообщите компьютеру, что вы закончили одну «фразу» и начинаете следующую.

Оператор typeof() говорит компьютеру о том, что необходимо вывести в консоль тип введённых данных, а не сами данные.

Результат сразу отображается во вкладке Console:

Видим, что тип не отличается у обоих значений и указывается как number.

Строки

Строки – это второй базовый тип данных. В JavaScript они обозначаются как string.

В программировании строкой признаётся последовательность символов, включая буквы, числа и специальные символы (точка, запятая, кавычка, пробел и т. д.).

Справка! Числа определяются как тип данных string, если они заключены в кавычки. Тогда они признаются не числом (number), а одним из символов строки (string). Проверим:

Результат в консоли:

В программах строки указывают либо в одинарных кавычках-апострофах, либо в двойных кавычках – зависит от языка. В JS разрешено использовать и двойные, и одинарные кавычки по выбору.

При использовании одинарных кавычек, сложность возникает тогда, когда внутри строки стоит такой же символ. Например, ‘It’s cloudy day’. Английское местоимение It’s включает в себя апостроф. Если мы проставим три апострофа (в начале, в слове It’s и в конце строки), то компьютер обозначит конец строки после It:

В консоль выведется:

Как этого избежать?

В таких случаях мы используем экранирование – ставим перед символом внутри строки обратный слэш «\». Тогда фраза ‘it’s cloudy day’ примет вид ‘it\’s cloudy day’ и будет правильно считана:

В JavaScript мы можем писать подобные строки в двойных кавычках и результат сразу будет тот, что нужен:

Каждый символ в строке имеет порядковый номер – индекс. Его используют для того, чтобы указать компьютеру, к какому конкретно символу идёт обращение.

Справка! Отсчёт начинается с 0.

Например, в слове «синий» индексы присваиваются так:

Строки можно склеивать, вырезать из них части, срезать и проводить другие операции. Рассмотрим, как это сделать.

Практика

1. Вводим в «песочнице» строку ‘hello’ с помощью команды console.log() через typeof(). В консоли увидим тип string. А если введём числовое значение без кавычек 24.3, увидим тип number:

2. Попробуем ввести строку без typeof() и посмотрим на результат:

3. Выделим из строки отдельный символ. Например, букву B в слове LOFTBLOG. Эта буква стоит в строке на 5 месте, поэтому имеет индекс 4 (помним, что нумерация с 0). Чтобы обратиться к символу, мы указываем его индекс в квадратных скобках – [4]:

Выделение фрагмента строки

Для выделения фрагмента строки (подстроки) в JS используется три метода:

substring() – срез строки, где необходимо указать только первый или первый и последний символ через запятую.

Если укажем только первый, то отбразится часть строки от него и до конца. Если первый и последний – вырежем часть строки:

Справка! Последним считается не индекс последнего символа, который мы хотим выделить, а следующий за ним. Например, в слове LOFTBLOG, буква G имеет индекс 7, но последним считается индекс 8, так как правая граница в срез не входит.

В примере первым символом мы указали четвёртый – B, а последним тот, что находится под индексом 6. Это буква O. Но в консоли мы увидели только две буквы – BL. Это подтверждает то, что правая граница не входит в срез. Если мы захотим вырезать слово BLOG, но укажем последним символ под номером 7, а не 8, то получим:

Результат в консоли:

substr() – используется для выделения фрагмента с указанием индекса начального символа и количества символов после него, включая первый:

В качестве начального символа мы определили тот, что под индексом 1 – это первая O в слове LOFTBLOG. А через запятую попросили вывести 4 символа, включая его – это OFTB.

Логические (булевы) значения

Здесь за основу берутся логические выражения, на которые компьютер мог бы ответить «да, это верно» или «нет, это не верно». Буль принимает только два значения:

ложь – false

Они используются, когда программа принимает решение о том, что делать дальше, анализируя логическое значение выражений. Например, при выполнении алгоритма «ветвление»: если выражение верно, то программа идёт по одному алгоритму, если не верно, то по другому.

Не читали наш первый урок про логику и алгоритмы? Он здесь.

В JavaScript булевы значения имеют тип boolean, писать их нужно с маленькой буквы:

Консоль покажет тип:

Напишем логическое выражение и посмотрим, что выводится в консоль в качестве значений. Например, «три равно три».

Справка! Для проверки равенства в JavaScript необходимо прописывать 2 знака равно, так как одинарное равно уже используется для присваивания значений.

Как видим, значением логического выражения «3==3» является true, так как три действительно равно трём.

Если ввести ложное условие, то значение станет false:

Преобразование типов данных

Не все типы данных совместимы в программах. Например, по умолчанию нельзя сложить строку с числом. Чтобы не допустить ошибок, один тип необходимо преобразовать в другой.

Одна из особенностей языка JavaScript в том, что здесь выполняется неявное преобразование типов – язык сам понимает, в какой тип преобразовать данные, в зависимости от операции, которую мы выполняем.

Но в JS есть команды, которые позволяют сделать это самостоятельно – провести явное преобразование.

Для этого используются команды:

— String()

— Number()

— Boolean()

Число 2323, написанное без кавычек, имеет тип number. С помощью команды String() мы перевели его в тип string – строка. Это видно по отображению результата. Тип «число» указывается в консоли без кавычек. А тип «строка» в кавычках.

При преобразовании числа и строки в булевый тип, любое значение определяется, как true, кроме числового значения 0.

Если 0, написано как ‘0’, то это тип данных string и он определится, как true, а если мы напишем 0 без кавычек, то это тип данных number и при переводе в буль он равен значению false. Проверим:

Любые другие числа кроме 0 определятся как true.

Булевы значения можно преобразовать в числовой тип. Значению true соответствует 1, а false – 0:

При преобразовании булевых значений в тип «строка» мы увидим слова «true» и «false» в кавычках, что означает, что тип изменился, так как значения boolean пишутся без кавычек:

Виды типизации

Типизация, в зависимости от языка программирования, может быть одновременно:

— сильной или слабой;

— динамической или статической.

Если говорят, что у языка сильная типизация, это значит, что он не позволяет сочетать разные типы данных и не в силах автоматически их преобразовывать. Например, не получится сложить строку с числом в Python.

Слабая типизация означает, что язык программирования выполняет автоматическое (неявное) преобразование типов, в зависимости от операции, которая над данными производится. Например, так происходит в JavaScript.

Чем более сильная типизация у языка, на котором написан код, тем более надежной считается программа. Поскольку именно такая типизация защищает программиста от простых ошибок, которые трудно обнаружить: опечатки, введение данных неподходящего типа.

В языках с динамической типизацией тип данных не фиксируется и может быть разным у одних и тех же данных в разных частях кода.

А в статической типизации тип фиксируется при первом объявлении значений. Изменить это у нас не получится. Ошибка в типе обнаружится еще до запуска программы.

Домашнее задание

Напишите типы данных двух разных языков программирования. Укажите, с какой они типизацией. Например, JavaScript – язык со слабой и динамической типизацией.

Опишите, с помощью каких команд в выбранных языках можно преобразовать друг в друга три базовых типа данных: целое число, строка и булевы значения.

Источник

Как классифицируют данные в языке программирования

Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов (букв, цифр, специальных знаков и т.д.), которые могут быть использованы при написании программы.

Краткая история и классификация языков программирования

Первые языки программирования были очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядоченных последовательностей единиц и нулей, понятных компьютеру. Использование таких языков было крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать числовые коды всех машинных команд, должен был сам распределять память под команды программы и данные.

Для того, чтобы облегчить общение человека с ЭВМ были созданы языки программирования типа Ассемблер. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд.
Один из первых языков программирования – Фортран (Formula Translation) был создан в середине 50-х годов. Благодаря своей простоте и тому, что на этом языке накоплены большие библиотеки программ Фортран и в наши дни остается одним из самых распространенных. Он используется для инженерных и научных расчетов, для решения задач физики и других наук с развитым математическим аппаратом.

В 1968 г. был объявлен конкурс на лучший язык программирования для обучения студентов. Победителем стал язык Алгол-68, но широкого распространения не получил. Для этого конкурса Никлаус Вирт создал язык Паскаль, достаточно простой, удобный, с наличием мощных средств структурирования данных. Хотя Паскаль был разработан как язык для обучения программированию, он впоследствии получил широкое развитие и в настоящее время считается одним из самых используемых языков. Для обучения младших школьников Самуэлем Пайпертом был разработан язык Лого. Он отличается простотой и богатыми возможностями.

Широкое распространение в школах в качестве обучающего языка получил язык Бейсик, позволяющий взаимодействовать с ЭВМ в режиме непосредственного диалога. Спустя много лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования.

Необходимость разработки больших программ, управляющих работой ЭВМ, потребовала создания специального языка программирования СИ в начале 70-х г. Он является одним из универсальных языков программирования. В отличии от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке Ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.
Появление функционального программирования привело к созданию языка Пролог. Этот язык программирования разрабатывался для задач анализа и понимания естественных языков на основе языка формальной логики и методов автоматического доказательства теорем.

В 80-х г. 20 века был создан язык Ада. Этот язык в дополнение к классическим свойствам, обеспечивает программирование задач реального времени и моделирования параллельного решения задач.
Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования делят на языки низкого, высокого и сверхвысокого уровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: (Автокод, Ассемблер). Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно-зависимыми. Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

Следующую, существенно более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня. Это Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т.д. Эти языки машинно-независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

Процедурное программирование возникло на заре вычислительной техники и получило широкое распространение. В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.
Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.

Языки описания сценариев, такие как Perl, Python, Rexx, Tcl и языки оболочек UNIX, предполагают стиль программирования, весьма отличный от характерного для языков системного уровня. Они предназначаются не для написания приложения с нуля, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Развитие и рост популярности Internet также способствовали распространению языков описания сценариев. Так, для написания сценариев широко употребляется язык Perl, а среди разработчиков Web-страниц популярен JavaScript.

Основные элементы алгоритмического языка

Основными понятиями в алгоритмических языках являются следующие.

Операции. Существуют следующие типы операций:
— арифметические операции: сложение, обозначается символом “+”; вычитание, обозначается символом “-”; умножение, обозначается символом “*”; деление, обозначается символом “/” и дp. ;
— логические операции: операции “логическое и”, “логическое или”, “логическое не” и др.;
— операции отношения: меньше, обозначается символом “”; меньше или равно, обозначается символами “=”; равно, обозначается символом “=”; не равно, обозначается символами “”.
— операция конкатенации символьных значений дpуг с другом, изображается знаком «+».

Ключевые слова – это слова языка, имеющие строго определенное назначение, которые не могут использоваться в качестве идентификаторов.

Примеры констант:
числовые: 7.5, 12;
логические: true(истина), false(ложь);
символьные: «А», «+»;
строковые: «abcde», «информатика».

Переменные – это данные, которые могут изменять свои значения в ходе выполнения программы. Они обозначаются именами. Переменные бывают целые, вещественные, логические, символьные истроковые.

Выражения – элементы языка, которые предназначаются для выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, переменных, указателей функций, объединенных знаками операций. Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, «многоэтажных» дробей и т. д.), что позволяет вводить их в компьютер, последовательно нажимая на соответствующие клавиши клавиатуры.

Стандартная функция – подпрограмма, заранее встроенная в транслятор языка для вычисления часто употребляемых функций. В качестве аргументов функций можно использовать константы, переменные и выражения.

Программирование – это теоретическая и практическая деятельность решения задачи средствами конкретного языка программирования и оформления полученных результатов в виде программы.
На стадии программирования возникает этап отладки программы – процесс обнаружения и устранения ошибок в программе, производимой по результатам ее тестирования на компьютере.
После окончательной отладки программа документируется, т.е. к ней прилагается описание назначения программы и инструкция по эксплуатации. Только после этого программа становится законченным программным продуктом, подготовленным к реализации как любой иной вид промышленной продукции.

В общем случае программа может иметь модульную структуру, т.е. состоять из нескольких программных единиц, связанных между собой командами передачи управления. Такой принцип построения программ называется модульным. Программная единица, с первой команды которой начинается выполнение программы, называется головной программой. Остальные программные единицы, входящие в единую программу, называются подпрограммами.

Процесс разработки многомодульных программ эффективнее, особенно если разрабатывается программа большого размера, когда над реализацией проекта может работать несколько программистов, каждый из которых имеет возможность модифицировать фрагменты программы, не мешая работе остальных.

Подпрограммы и функции позволяют создавать большие структурированные программы, которые можно делить на части. Это дает преимущества в следующих ситуациях:
1. Если программа большая, разделение ее на части облегчает создание, тестирование и ее сборку.
2. Если программа большая и повторная компиляция всего исходного текста занимает много времени, разделение ее на части экономит время компиляции.
3. Если процедуру надо использовать в разных случаях разным образом, можно записать ее в отдельный файл и скомпилировать отдельно.

Инструментальные системы программирования

Для популярных языков программирования на ЭВМ существует множество систем программирования. Программисты предпочитают те системы, которые легки в использовании, позволяют получить эффективные программы, имеют богатые библиотеки функций (подпрограмм) и мощные возможности для отладки разрабатываемых программ. В качестве примеров таких систем программирования можно назвать Delphi, Visual C++, Visual Basic.

Системы программирования прежде всего различаются по тому, какой язык программирования они реализуют. Среди программистов, пишущих программы для персональных компьютеров, наибольшей популярностью пользуются языки Си, Паскаль и Бейсик.

Источник