какие есть типы данных в информатике

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

Сводка типов данных

Тип данных — это характеристика переменной, определяющая тип содержащихся в ней данных. К типам данных относятся типы, указанные в таблице ниже, а также пользовательские типы и определенные типы объектов.

Набор встроенных типов данных

В следующей таблице показываются поддерживаемые типы данных, включая размеры хранилищ и диапазоны.

Тип Variant, содержащий массив, требует на 12 байт больше, чем сам массив.

Для массивов данных любого типа требуются 20 байтов памяти плюс 4 байта на каждую размерность массива, плюс количество байтов, занимаемых самими данными. Память, занимаемая данными, может быть вычислена путем умножения количества элементов данных на размер каждого элемента.

Например, данные в одномерном массиве, состоящем из 4 элементов данных Integer размером 2 байта каждый занимают 8 байтов. 8 байтов, необходимых для данных, плюс 24 байта служебных данных составляют 32 байта полной памяти, требуемой для массива. На 64-разрядных платформах массив SAFEARRAY занимает 24 бита (плюс 4 байта на оператор Dim). Элемент pvData является 8-байтным указателем, и он должен находиться в границах 8 байтов.

Тип LongPtr не является настоящим типом данных, так как он преобразуется в тип Long в 32-разрядных средах или в тип LongLong в 64-разрядных средах. Тип LongPtr должен использоваться для представления указателя и обработки значений в операторах Declare и позволяет писать переносимый код, который может выполняться как в 32-разрядных, так и в 64-разрядных средах.

Для преобразования одного типа строковых данных в другой используется функция StrConv.

Преобразование между типами данных

В статье Функции преобразования типов приведены примеры использования следующих функций для приведения выражения к определенному типу данных: CBool, CByte, CCur, CDate, CDbl, CDec, CInt, CLng, CLngLng, CLngPtr, CSng, CStr и CVar.

Ниже приведены страницы соответствующих функций: CVErr, Fix и Int.

Функция CLngLng действительна только для 64-разрядных платформ.

Проверка типов данных

Чтобы проверить типы данных, ознакомьтесь с приведенными ниже функциями.

Возвращаемые значения функции CStr

См. также

Поддержка и обратная связь

Есть вопросы или отзывы, касающиеся Office VBA или этой статьи? Руководство по другим способам получения поддержки и отправки отзывов см. в статье Поддержка Office VBA и обратная связь.

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

Типы данных

Информация, поступающая в компьютер, состоит из определенного множества данных, относящихся к какой-то проблеме, — это именно те данные, которые относятся к конкретной задаче и из которых требуется получить желаемый ответ. В математике классифицируют данные в соответствии с некоторыми важными характеристиками. Принято различать целые, вещественные и логические данные, множества, последовательности, векторы, матрицы (таблицы) и т.д. В обработке данных на компьютере классификация играет даже боRльшую роль.

Любая константа, переменная, выражение или функция относятся к некоторому типу. Тип данных определяет диапазон допустимых значений и операций, которые могут быть применены к этим значениям. Кроме того, тип данных задает формат представления объектов в памяти компьютера, ведь в конце концов любые данные будут представлены в виде последовательности двоичных цифр (нулей и единиц). Тип данных указывает, каким образом следует интерпретировать эту информацию. Тип любой величины может быть установлен при ее описании, а в некоторых языках может выводиться компилятором по ее виду (Fortran, Basic).

Например, если переменная имеет целочисленный тип данных, то таким образом определен диапазон значений, которые могут быть сохранены в этой переменной (целые числа) и определены операции, которые могут быть применены к этой переменной (арифметические, логические, возможность ввода и вывода значений этой переменной). Каждый язык программирования поддерживает один или несколько типов данных. Наличие в языке программирования типизации означает жесткую связку операций и типов объектов, над которыми их можно выполнять. Не все языки обладают таким свойством. Например, в языке С практически любые операции можно выполнять над любыми данными (например, складывать два символа или число с логическим значением, но в большинстве случаев такие операции бессмысленны и соответствуют ошибке в программе, на которую компилятор указать не сможет).

Классификация типов данных

Любые данные могут быть отнесены к одному из двух типов: простому (основному), форма представления которого определяется архитектурой ЭВМ, или сложному, конструируемому пользователем для решения конкретных задач. Данные простого типа — это символы, числа и т.п. элементы, дальнейшее дробление которых не имеет смысла. Из таких элементарных данных формируются структуры (сложные типы) данных.

Принято различать следующие типы данных:

Рассмотрим перечисленные типы данных подробнее.

Простые типы

Числовые типы. Значениями переменных таких типов являются числа. К ним могут применяться обычные арифметические операции, операции сравнения (в результате получается логическое значение). Принципиально различны в компьютерном представлении целые и вещественные типы.

Целочисленные типы данных делятся, в свою очередь, на знаковые и беззнаковые. Целочисленные со знаком могут принимать как положительные, так и отрицательные значения, а беззнаковые — только неотрицательные значения. Диапазон значений при этом определяется количеством разрядов, отводимых на представление конкретного типа в памяти компьютера (см. “Представление чисел”).

Символьный тип. Элемент этого типа хранит один символ. При этом могут использоваться различные кодировки, которые определяют, какому коду (двоичному числу) какой символ (знак) соответствует. К значениям этого типа могут применяться операции сравнения (в результате получается логическое значение). Символы считаются упорядоченными согласно своим кодам (номерам в кодовой таблице).

Логический тип. Данные этого типа имеют два значения: истина (true) и ложь (false). К ним могут применяться логические операции. Используется в условных выражениях, операторах ветвления и циклах. В некоторых языках, например С, является подтипом числового типа, при этом ложь = 0, истина = 1 (или истинным считается любое значение, отличное от нуля).

Перечислимый тип. Отражает самый прямолинейный способ описания простого типа — перечисление всех значений, относящихся к этому типу. Каждая константа такого типа получает свой порядковый номер, что позволяет реализовать ряд простых операций над этим типом, таких, как получить следующее по порядку значение данного типа.

Множество как тип данных 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 (массив логических значений, i-й элемент которого указывает, находится ли i в множестве), однако эффективней реализовывать множество как машинное слово (или несколько слов), каждый бит которого характеризует наличие соответствующего элемента в множестве.

Указатель (тип данных). Если описанные выше типы данных представляли какие-либо объекты реального мира, то указатели представляют объекты компьютерного мира, то есть являются исключительно компьютерными терминами. Переменная-указатель хранит адрес в памяти компьютера, указывающий на какую-либо информацию, как правило — на другую переменную.

Составные типы

Составные типы формируются на основе комбинаций простых типов.

Массив является индексированным набором элементов одного типа, простого или составного (см. “Операции с массивами”). Одномерный массив предназначен для компьютерной реализации такой структуры, как вектор, двухмерный массив — таблицы.

Строковый тип. Хранит строку символов. Вообще говоря, может рассматриваться как массив символов, но иногда рассматривается в качестве простого типа. Часто используется для хранения фамилий людей, названий предметов и т.п. К элементам этого типа может применяться операция конкатенации (сложения) строк. Обычно реализованы также операции сравнения над строками, в том числе операции “ ”, которые интерпретируются как сравнение строк согласно алфавитному порядку (алфавитом здесь является набор символов соответствующей кодовой таблицы). Во многих языках реализованы и специальные операции над строками: поиск заданного символа (подстроки), вставка символа, удаление символа, замена символа.

Запись. Наиболее общий метод получения составных типов из простых заключается в объединении элементов произвольных типов. Причем сами эти элементы могут быть, в свою очередь, составными. Так, человек описывается с помощью нескольких различных характеристик, таких, как имя, фамилия, дата рождения, пол, и т.д. Записью (в языке С — структурой) называется набор различных элементов (полей записи), хранимый как единое целое. При этом возможен доступ к отдельным полям записи. К полю записи применимы те же операции, что и к базовому типу, к которому это поле относится (тип каждого поля указывается при описании записи).

Последовательность. Данный тип можно рассматривать как массив бесконечного размера (память для него может выделяться в процессе выполнения программы по мере роста последовательности). Зачастую такой тип данных обладает лишь последовательным доступом к элементам. Под этим подразумевается, что последовательность просматривается от одного элемента строго к следующему, формируется же она путем добавления элементов в ее конец. В языке Pascal подобному типу соответствуют файловые типы данных.

Преимущества от использования типов данных

Типы данных защищают программы по крайней мере от следующих ошибок:

1. Некорректное присваивание. Пусть переменная объявлена как имеющая числовой тип. Тогда попытка присвоить ей символьное или какое-либо другое значение приведет к ошибке еще на этапе компиляции. Такого рода ошибки трудно отследить обычными средствами.

2. Некорректная операция. Типизация 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 “Hello worle”!). С использованием типов такие ошибки отсекаются опять же на этапе компиляции.

3. Некорректная передача параметров в процедуры и функции (см. “Подпрограммы”). 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 или приводят к ошибкам выполнения программы, если значения параметра вводятся с клавиатуры или файла.

Кроме того, типы данных позволяют программисту абстрагироваться от машинного представления информации в виде наборов нулей и единиц и строить программы, основываясь на знакомых понятиях, таких, как числа, множества, последовательности, и т.п. В конечном итоге это приводит к получению более надежных программ.

Методические программы

При изучении данной темы самое главное — разделить следующие понятия:

данные — тип данных — абстрактная структура данных — структура данных

Типом данныхпеременной называют множество значений, которые может принимать эта переменная, и множество операций, которые применимы к этим значениям.

Абстрактная структура данных (см. “Структуры данных”) — это некоторая математическая модель данных (см. выше), включающая различные операции, определенные в рамках этой модели. Для реализации абстрактной структуры в том или ином языке программирования используются структуры, которые представляют собой набор переменных, возможно различных типов данных, объединенных определенным образом. При этом одна и та же абстрактная структура данных может быть реализована через различные структуры языка программирования. Например, такая абстрактная структура данных, как список, может быть реализована с использованием массива, файла или списка динамических переменных. Примеры различных структур данных, реализующих абстрактную структуру граф, приведены в статье “Табличные модели” 2.

Изучение конкретных типов данных производится в процессе рассмотрения определенного языка программирования в курсе информатики. При этом нельзя совсем не касаться таких вопросов, как представление определенного типа данных в памяти компьютера и диапазон значений, которые могут принимать переменные каждого из типов. Рассказывать стоит и о преобразованиях типов, как автоматических, выполняемых компилятором при анализе операции присваивания, например, вещественной переменной целочисленного выражения, так и производимых программистом, например, при переводе текстовой информации в числовую и т.д.

Изучение особенностей представления целых чисел (а именно этот тип данных встречается в учебных задачах по программированию чаще всего) полезно проиллюстрировать следующим примером.

Пример. С помощью программы на языке Borland Pascal вычислим значение n! (факториал числа n). Версия языка в данном случае указана потому, что ею определяется количество разрядов, отводимых на переменные определенного типа. В данном случае на переменные типа integer отводится 16 бит, что определяет диапазон значений этого знакового типа от –32 768 до 32 767.

При запуске этой программы для n = 7, 8 и 10 мы получим 5040, –25 216 и 24 320 соответственно. Первое полученное значение является верным, второе (отрицательное) может натолкнуть программиста на мысль, что в результате арифметических действий произошел выход за границу диапазона значений типа, а вот третье число само по себе может показаться верным, хотя, конечно, это не так.

На этом примере можно показать, что правильный алгоритм решения задачи при неправильном выборе типов данных может привести к абсурдному результату. И при разработке программы одним из важных этапов является оценка возможных значений (в том числе промежуточных) используемых переменных и выбор подходящих типов данных.

Следует подчеркнуть, что для целого типа выход за диапазон значений не приводит к прерыванию работы процессора (компьютер выдает неверные результаты), а для вещественных чисел (переполнение порядка) — это аварийная ситуация (floating point error), которая не пройдет незамеченной.

Источник