4. Einfache Datentypen

Transkript

1 4. Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 74 Apr-04 Konstanten Datenfelder, die während eines Programmablaufs einen konstanten Wert haben (Wert kann im Programm nicht verändert werden) der Compiler erkennt jeweils selbständig, von welchem Datentyp die jeweiligen Konstanten sind Bestandteile: Name: mwst (Datentyp:) Adresse: (real) $1010:$203A Wert: 0.16 Syntaxdiagramm (Deklarationsteil): CONST Bezeichner = Konstante ; Deklarationsteil Folie 75 Apr-04

2 Variablen Datenfelder, die während eines Programmablaufs veränderbare Werte annehmen können Bestandteile: Name: Datentyp: rech_betrag real Deklarationsteil Adresse: $1000:$2A35 Wert: Verarbeitungsteil Syntaxdiagramm (Deklarationsteil): VAR Bezeichner : Datentyp ;, Folie 76 Apr Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 77 Apr-04

3 Systematisierung Zusammensetzung I Ein Datentyp legt eine Menge von Werten (Wertebereich) sowie eine Sammlung von darauf zugeschnittenen Operationen fest. Klassifikationskriterium: Zusammensetzung unstrukturierte (einfache) strukturierte (zusammengesetzte) Aufzählungstypen Teilbereichstypen Standardtypen String Record Array Set Integer Char Boolean Real Kapitel 7 Folie 78 Apr-04 - Systematisierung Zusammensetzung II ordinale/abzählbare : bilden eine geordnete Menge, bei der jedem möglichen Wert eine ganzzahlige Ordinalzahl zugeordnet wird Klassifikationskriterium: Zusammensetzung unstrukturierte (einfache) strukturierte (zusammengesetzte) Aufzählungstypen Teilbereichstypen String Record Array Set Folie 79 Apr-04 Standardtypen Integer Boolean Char Real Standardfunktionen: Ord(x) (Ordinalzahl) Pred(x) (Predecessor: Vorgänger) Succ(x) (Successor: Nachfolger)

4 - Systematisierung Speicherverwaltung Klassifikationskriterium: Speicherverwaltung statische dynamische unstrukturierte strukturierte File Pointer Folie 80 Apr-04 Dynamische Variablen erhalten ihren Speicherplatz nicht zur Übersetzungszeit, sondern erst zur Laufzeit. Das Ziel dynamischer ist, keinen Speicherplatz bei einer unbekannten Zahl von zu speichernden Datenobjekten zu verschwenden. Verständnisfragen zu I Ein Datentyp wird ausschließlich durch seinen Wertebereich bestimmt. Datentyp wird durch Wertebereich und darauf anwendbare Operationen bestimmt. Variablen eines dynamischen Datentyps erhalten ihren Speicherplatz zur Laufzeit. Dynamische : Speicherplatz entwickelt sich je nach Anwendungsdaten während der Ausführungszeit des Programms. Jeder unstrukturierte Datentyp ist auch ein dynamischer Datentyp. Die unstrukturierten für sich sind statische. Die Standardfunktion SUCC(X) kann u.a. auf die BOOLEAN, INTEGER, REAL und CHAR angewendet werden, da es sich um ordinale handelt. Der Datentyp REAL ist kein ordinaler Datentyp und somit ist die Standardfunktion SUCC(X) nicht anwendbar. Folie 81 Apr-04

5 Verständnisfragen zu II Strukturierte setzen sich immer aus einfachen zusammen. Synonym für strukturierte : Zusammengesetzte (aus einfachen / unstrukturierten ) Die STRING, ARRAY, RECORD und SET gehören zu den strukturierten (zusammengesetzten), die ihren Speicherplatz zur Übersetzungszeit erhalten Die STRING, ARRAY, RECORD und SET zählen hinsichtlich ihrer Speicherverwaltung zu den statischen. Folie 82 Apr Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 83 Apr-04

6 Datentyp Real Folie 84 Apr-04 Untermenge der positiven und negativen reellen Zahlen WERTEBEREICH: ± 2.9 E-39.. ±1.7 E+38 SPEICHERPLATZ: 48 Bit (1 Bit Vorzeichen, 39 Bit Mantisse, 8 Bit Exponent) OPERATIONEN: Operation Operator Operandentyp Ergebnistyp Addition + Real Real Subtraktion - Real Real Multiplikation * Real Real Division / Real Real Bildschirmdarstellung und Speicherung erfolgt in Exponentialschreibweise bzw. Gleitkomma-Schreibweise: Realwert = Mantisse * Basis (10) Exponent Beispiele: 2.54E+06 = 2.54 * 10 6 = E-10 = -9.1*10-10 = -0, Beispiel: VAR rech_betrag, preis : real; Datentyp Integer Untermenge der ganzen Zahlen WERTEBEREICH: (-2 15 ) (2 15-1) SPEICHERPLATZ: 16 Bit OPERATIONEN: Operation Operator Operandentyp Ergebnistyp Addition + Integer Integer Subtraktion - Integer Integer Multiplikation * Integer Integer ganzz. Teil der Division div Integer Integer Rest der ganzz. Division mod Integer Integer Integerüberlauf oder Laufzeitfehler bei Wertebereichsüberschreitung Beispiel: VAR anz_stud, alter : integer; Folie 85 Apr-04

7 Beispielaufgabe Rechnungsbetrag II Aufgabenstellung: Das Programm rechnung soll nach Eingabe des Listenpreises (Preis ohne MwSt.) den Rechnungsbetrag ausgeben, der sich aus Listenpreis zuzüglich 16% MwSt. und abzüglich 2% Skonto errechnet. Die Ausgabe auf dem Bildschirm soll folgendes Format erhalten: Listenpreis EURO % MwSt. EURO Bruttopreis EURO % Skonto EURO Rechnungsbetrag EURO Folie 86 Apr-04 Beispielaufgabe - Fortsetzung Problemaufbereitung: Eingabe: Einlesen des Listenpreises Verarbeitung Mwstbetrag = Listenpreis * Mwst_satz Bruttobetrag = Mwstbetrag + Listenpreis Skontobetrag = Bruttobetrag * skonto Rechnungsbetrag = Bruttobetrag - Skontobetrag Ausgabe Schreiben von Listenpreis Schreiben von Mwstbetrag Schreiben von Bruttobetrag Schreiben von Skontobetrag Schreiben von Rechnungsbetrag Folie 87 Apr-04

8 Beispielaufgabe - Fortsetzung Problemanalyse: Eingabe Listenpreis Mwstbetrag = Listenpreis * Mwst_satz Bruttobetrag = Mwstbetrag + Listenpreis Skontobetrag = Bruttobetrag * skonto Rechnungsbetrag = Bruttobetrag Skontobetrag Ausgabe Listenpreis, Mwstbetrag, Bruttobetrag, Skontobetrag, Rechnungsbetrag Folie 88 Apr-04 Programmerstellung - Fortsetzung Folie 89 Apr-04

9 Systematisierung I (Zusammensetzung) Ein Datentyp legt eine Menge von Werten (Wertebereich) sowie eine Sammlung von darauf zugeschnittenen Operationen fest. Klassifikationskriterium: Zusammensetzung unstrukturierte (einfache) strukturierte (zusammengesetzte) Aufzählungstypen Teilbereichstypen Standardtypen String Record Array Set Integer Char Boolean Real Folie 90 Apr-04 Datentyp Char I Untermenge der Steuerzeichen, Sonderzeichen, Buchstaben, Ziffern WERTEBEREICH: 256 Zeichen des ASCII-Zeichensatzes (American Standard Code for Information Interchange) Zeichen 256 verschiedene Zeichen intern darstellbar Bsp.: A Zahlencode festgelegt in der ASCII-Zeichensatz-Tabelle Bsp.: 65 Binärcode Darstellung im Dualzahlensystem Bsp.: Folie 91 Apr-04 SPEICHERPLATZ: 8 Bit OPERATIONEN: Operation Operator Beispiel ergibt ASCII-Wert eines ASCII-Codes Chr() Zuweisung erfolgt in Hochkommata (eingabe := 'A';) Beispiel: VAR eingabe, geschlecht : char; Chr(68)= D

10 Datentyp Char II Ausschnitt aus dem ASCII-Zeichensatz identisch mit dem entsprechenden ANSI-Windows-Zeichensatz Dez. Char 32 33! # 36 $ 37 % 38 & ( 41 ) 42 * , / Dez. Char : 59 ; 60 < 61 = 62 > 63? 65 A 66 B 67 C 68 D 69 E 70 F 71 G Dez. Char 72 H 73 I 74 J 75 K 76 L 77 M 78 N 79 O 80 P 81 Q 82 R 83 S 84 T 85 U 86 V 87 W 88 X 89 Y 90 Z 91 [ Dez. Char 92 \ 93 ] 94 ^ 95 _ 96 ` 97 A 98 b 99 c 100 d 101 e 102 f 103 g 104 h 105 i 106 j 107 k 108 l 109 m 110 n 111 o Dez. Char 112 p 113 q 114 r 115 s 116 t 117 u 118 v 119 w 120 x 121 y 122 z 123 { } 126 ~ Folie 92 Apr-04 Datentyp Boolean I Folie 93 Apr-04 WERTEBEREICH: SPEICHERPLATZ: OPERATIONEN: false, true 1 Byte Datentyp Boolean ist ein ordinaler Datentyp false < true [ Ord (false) = 0 < Ord (true) = 1 ] Rangfolge bei der Abarbeitung logischer Verknüpfungen ( ) NOT AND - OR / XOR Beispiel: VAR ist_ok, rechnung_bezahlt: boolean; George Boole ( ) a b NOT a a AND b a OR b a XOR b true true false true true false true false false false true true false true true false true true false false true false false false

11 Datentyp Boolean Boole'sche Verknüpfungen I Deklarationsteil: VAR x,y,z : integer; b : boolean; Verarbeitungsteil: x := 2; y := 3; z := 4; b := (x = y) OR (y < z); = FALSE OR TRUE = TRUE Folie 94 Apr-04 Datentyp Boolean Boole'sche Verknüpfungen II Folie 95 Apr-04 Deklarationsteil: VAR x,y,z : integer; b : boolean; 1. ( ) 2. Verarbeitungsteil: NOT 3. AND x := 2; y := 3; z := 4; 4. OR / XOR b := (z > x) OR (x < z) AND (z = y); = TRUE OR TRUE AND FALSE = TRUE AND FALSE = FALSE = TRUE OR FALSE = TRUE Rangfolge bei der Abarbeitung logischer Verknüpfungen beachten!

12 Weitere einfache Folie 96 Apr-04 Integer Real Boolean Typ Wertebereich Speicherplatz Integer Bit ShortInt Bit LongInt Bit Byte Bit Word Bit Typ Wertebereich Genauigkeit Sp.platz Real ± 2,9 * bis ± 1,7 * Stellen 48 Bit Single ± 1,5 * bis ± 3,4 * Stellen 24 Bit Double ± 5,0 * bis ± 1,7 * Stellen 64 Bit Extended ± 3,4 * bis ± 1,1 * Stellen 80 Bit Comp -9,2 * ,2 * Stellen 64 Bit Typ Wertebereich Speicherplatz Boolean false, true 8 Bit WordBool false, true 16 Bit LongBool false, true 32 Bit 4. Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 97 Apr-04

13 Systematisierung I (Zusammensetzung) Ein Datentyp legt eine Menge von Werten (Wertebereich) sowie eine Sammlung von darauf zugeschnittenen Operationen fest. Klassifikationskriterium: Zusammensetzung unstrukturierte (einfache) strukturierte (zusammengesetzte) Aufzählungstypen Teilbereichstypen Standardtypen String Record Array Set Integer Char Boolean Real Folie 98 Apr-04 Aufzählungstyp Folie 99 Apr-04 Verwendung bei Datenobjekten, die eine Menge von Einzelobjekten darstellen, unter denen ggf. eine bestimmte Reihenfolge festgelegt ist Ziel: Verwendung von problemspezifischen, übersichtlichen, die keinen Speicherplatz verschwenden WERTEBEREICH: wird durch Aufzählung selbst definiert SPEICHERPLATZ: OPERATIONEN: 1 Byte ( < 256 Elemente) Standardfunktionen für ordinale : Ord (X), Succ (X), Pred (X) VAR Bezeichner : ( Bezeichner ) ;, Beispiel: VAR wochentage : (Mo, Di, Mi, Don, Fr, Sa, So); farbe : (rot, gruen, blau, gelb, schwarz);

14 Beispielaufgabe - Aufzählungstyp Gegeben sei folgender Ausschnitt aus einem Deklarationsteil: VAR stadt : (Bochum, Dortmund, Duisburg, Essen, Hagen, Herne); b : boolean; i : integer; Bestimmen Sie den Wert der folgenden Ausdrücke! stadt:= pred (Duisburg); i:= ord (Herne); i:= ord (succ (Essen)); i:= succ (ord (Essen)); b:= (Dortmund < Herne); b:= (Hagen < Duisburg); i:= ord (Herne) DIV 2; i:= pred (ord (Duisburg) MOD 2); Dortmund 5 ord ( Hagen ) = 4 succ ( 3 ) = 4 true false 5 DIV 2 = 2 pred ( 2 MOD 2 ) = pred ( 0 ) = -1 Folie 100 Apr-04 Teilbereichstyp aus jedem ordinalen Datentyp (Basistyp) kann man eine Teilmenge des Wertebereichs als eigenen Datentyp definieren Ziel: Verwendung von problemspezifischen, übersichtlichen, die keinen Speicherplatz verschwenden (z.b. bei Eingabebeschränkungen) WERTEBEREICH: wird durch kleinsten und größten Wert explizit definiert SPEICHERPLATZ: 1 Byte ( < 256 Elemente ) OPERATIONEN: Operationen des Basistyps VAR Bezeichner : Konstante.. Konstante ; Folie 101 Apr-04 Beispiel: VAR noten : 1..5; {Basistyp: Integer} eingabe : 'A'..'D'; {Basistyp: Char}

15 4. Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 102 Apr-04 TYPE-Anweisung zur Definition problemspezifischer, selbstdefinierter, die dann zur Variablendeklaration benutzt werden können Datentyp wird mit einem Namen bezeichnet und ein Wertebereich wird festgelegt, aus dem Variablen des neudefinierten Datentyps einen Wert annehmen können nach dem Konstantendeklarationsteil (CONST) und vor dem Variablendefinitionsteil (VAR) TYPE Bezeichner = Typangabe ; Beispiel: TYPE VAR euro_typ = real; netto_preis, brutto_preis : euro_typ; Folie 103 Apr-04

16 Datentyp vs. Variable basiert auf Variable Wert Datentyp note 3.3 REAL rechn_betrag 2.49 REAL alter 24 INTEGER anzahl_stud 240 INTEGER Standarddatentypen eingabe E CHAR netto_preis 5.80 EURO_TYPE brutto_preis 5.00 EURO_TYPE Selbstdefinierter Datentyp, der zur Deklaration von Variablen verwendet werden kann Folie 104 Apr-04 Aufzählungs- und Teilbereichstypen mit Hilfe von TYPE definieren TYPE j_zeit = (Fruehling, Sommer, Herbst, Winter) ; {Aufzählungstyp} farbe = (rot, gruen, blau, weiss, gelb, schwarz) ; {Aufzählungstyp} tag = (Mon, Die, Mit, Don, Fre, Sam, Son) ; {Aufzählungstyp} noten = ; {Basistyp: Integer} werktage = Mon.. Fre ; {Basistyp: Aufzählung} VAR abrechnungszeit, quartal : j_zeit ; autofarbe, sitzpolsterfarbe : farbe ; ZP_Note, DP_Note : noten ; arbeitstage : werktage ; wochentage : tag ; Folie 105 Apr-04

17 4. Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 106 Apr-04 Standardfunktionen Funktion Zweck Parameter (x) Ergebnistyp Abs (x) Absolutbetrag Integer; Real gleich wie x Chr (x) ASCII-Wert eines ASCII-Codes x Byte Char Exp (x) Exponentialfunktion Integer; Real Real KeyPressed Prufung, ob Taste gedrückt wurde - Boolean Odd (x) Prüfung, ob x ungerade ist Integer Boolean Ord (x) Ordinalzahl von x Ordinaler Typ LongInt (Integer) Pi Mathematische Konstante Pi ( ) - Real Pred (x) Vorgänger von x Ordinaler Typ gleich wie x ReadKey Liest Tastaturzeichen (ohne - Char Bildschirmausgabe) Round (x) Runden auf ganzzahligen Wert Real LongInt (Integer) Sqr (x) Quadrat von x Integer, Real gleich wie x Sqrt (x) Quadratwurzel von x Integer, Real Real Succ (x) Nachfolger von x Ordinaler Typ gleich wie x Trunc (x) Entfernen des Dezimalteils Real LogInt (Integer) Folie 107 Apr-04

18 4. Einfache 4.1 Konstanten vs. Variablen 4.2 Systematisierungen der 4.3 Ausgewählte einfache Datentyp REAL Datentyp INTEGER Datentyp CHAR Datentyp BOOLEAN Weitere einfache Aufzählungstyp Teilbereichstyp 4.4 Selbstdefinierte : TYPE-Anweisung 4.5 Standardfunktionen 4.6 USES-Anweisung Folie 108 Apr-04 USES-Anweisung spezielle Bibliotheken (UNITS), die eine Sammlung von vordefinierten Konstanten,, Variablen, Prozeduren und Funktionen enthalten, die nicht zum Standard-Befehlsumfang von PASCAL gehören Beispiele aus den Standard-Units (Datei TPW.TPL [TPL = Turbo Pascal Library]): WinDos: implementiert einige Betriebssystem- und Dateihandhabungs- Routinen WinCrt (Cathode Ray Tube = Bildschirm): implementiert ein terminal-ähnliches Textfenster unter Windows WinPrn: ermöglicht es, dass Ausgaben des unter Windows laufenden Programms an den Drucker weitergeleitet werden USES Name der UNIT ; Beispiel: USES wincrt;, Folie 109 Apr-04

19 Beispielaufgabe zu I Aufgabenstellung: Schreiben Sie ein Programm mit dem Namen datentypen, das folgende Anforderungen erfüllt: a) Bilden Sie die ganzzahlige Division zweier Integer- Zahlen und lassen Sie das Ergebnis ausgeben. b) Prüfen Sie, ob das Ergebnis der Division unter a) ungerade ist. c) Bilden Sie die Division zweier reellwertiger Zahlen und runden Sie das Ergebnis auf den nächsten Integer-Wert auf. Folie 110 Apr-04 Beispielaufgabe zu II Problemaufbereitung: Eingabe: 2 ganzzahlige Variablen 2 reellwertige Variablen Verarbeitung Integer-Division mit dem Operator DIV und Zuweisung an Variable int_ergebnis Real-Division mit dem Operator / und Zuweisung an die Variable real_ergebnis Prüfung, ob Integer-Division ungerade ist und Zuweisung des Ergebnisses an die boole sche Variable ungerade Runden des Real-Ergebnisses und Zuweisung an die Variable rund Ausgabe Ausgabe der Variablen int_ergebnis, real_ergebnis, ungerade, rund Folie 111 Apr-04

20 Beispielaufgabe zu III Problemanalyse: Eingabe int_zahl1, int_zahl2, real_zahl1, real_zahl2 int_ergebnis = int_zahl1 DIV int_zahl2 real_ergebnis = real_zahl1 / real_zahl2 ungerade rund = Odd (int_ergebnis) = Round (real_ergebnis) Ausgabe int_ergebnis, real_ergebnis, ungerade, rund Folie 112 Apr-04 Beispielaufgabe zu IV Folie 113 Apr-04

21 Verständnisfragen zu III Folie 114 Apr-04 Variablen vom Datentyp TEILBEREICHSTYP können Werte aus einem Teilbereich des Wertebereichs eines ordinalen Datentyps (Basistyps) aufnehmen. Aus diesem Grund werden Sie zu den zusammengesetzten (strukturierten) gezählt. Der Datentyp TEILBEREICHSTYP zählt zu den einfachen (unstrukturierten). Der Datentyp CHAR benötigt einen Speicherplatz von 8 Bit. 8 Bit = 256 Zeichen des ASCII-Zeichensatzes Der Datentyp INTEGER kann nur reelle Zahlen im Bereich von bis aufnehmen. Der Datentyp INTEGER kann nur ganze Zahlen in dem angegebenen Wertebereich aufnehmen. Die Operatoren DIV & MOD sind beim Datentyp INTEGER verfügbar. Die Aufspaltung in zwei unterschiedliche Divisionsoperatoren ist notwendig um eine Ergebnistypidentität zu INTEGER zu ermöglichen.