Лекция на тему: «Введение в язык программирования. Основные типы данных»
1. Дать понятие «алгоритма» и показать, какие они бывают.
2. Объяснить из чего состоит «алгоритм».
3. Рассказать о языках программирования
4. Ввести основные понятия и изучить ключевые слова
Образовательная — познакомить учащихся с языками программирования.
Развивающая – развивать познавательный интерес учащихся, умения применять полученные знания на практике.
Воспитательная – повысить уровень информационной культуры учащихся.
— словесные (рассказ учителя);
— наглядные (метод иллюстраций с использованием компьютера);
Наглядные пособия и технические средства обучения
Язык программирования это способ записи программ решения различных задач на ЭВМ в понятной для компьютера форме.
Такая запись называется исходным текстом программы, или программой.
Первые средства автоматизации программирования языки Автокод появляются в 1950-х г.
Одна и та же программа на таком языке может быть выполнена на ЭВМ разных типов. Форма записи программ на ЯП близка к традиционной математической форме, к естественному языку. ЯП легко изучаются, хорошо поддерживают структурную методику программирования.
Структурное программирование является технологией простого и прозрачного создания алгоритмов. Это единственный способ строить алгоритмы быстро и в последующем легко вносить в них изменения. Структурное программирование позволяет проектировать алгоритмы только из трех элементарных алгоритмов.
Основная теорема структурного программирования утверждает, что любой алгоритм можно преобразовать к структурному виду.
Первыми популярными языками высокого уровня, появившимися в 1950-е годы, были Фортран, Кобол (в США) и Алгол (в Европе). Эти языки были ориентированы на научно-технические расчеты математического характера. Кобол язык для программирования экономических задач. Для первых ЯП предметная ориентация языков была характерной чертой.
Большое количество языков программирования появилось в 1960-1970-х годах.
За всю историю ЭВМ их было создано более тысячи.
Но распространились, выдержали испытание временем не многие.
В 1965 г. в Дартмутском университете был разработан язык Бейсик. По замыслу авторов это простой язык, легко изучаемый, предназначенный для программирования несложных расчетных задач.
Наибольшее распространение Бейсик получил на микро-ЭВМ и персональных компьютерах. Однако Бейсик неструктурный язык, и потому он плохо подходит для обучения качественному программированию. Справедливости ради следует заметить, что последние версии Бейсика для ПК (например, QBasic) стали более структурными и по своим изобразительным возможностям приближаются к таким языкам, как Паскаль.
Значительным событием в истории языков программирования стало создание в 1971 г. языка Паскаль. Его автор швейцарский профессор Никлаус Вирт разрабатывал Паскаль.
Турбо Паскаль это не только язык, но еще и операционная оболочка, обеспечивающая пользователю удобство работы .
Турбо Паскаль вышел за рамки учебного предназначения и стал языком профессионального программирования с универсальными возможностями.
Транслятор с Турбо Паскаля по оптимальности создаваемых им программ близок наиболее удачному в этом отношении транслятору с Фортрана.
В силу названных достоинств Паскаль стал основой многих современных языков программирования, например, таких как Ада, Модула-2 и др.
Любая программа, написанная на любом языке программирования, по большому счету предназначена для обработки данных. В качестве данных могут выступать числа, тексты, графика, звук и др. Одни данные являются исходными, другие – результатом, который получается путем обработки исходных данных программой.
Данные хранятся в памяти компьютера. Программа обращается к ним с помощью имен переменных, связанных с участками памяти, где хранятся данные.
Переменные описываются до основного кода программы. Здесь указываются имена переменных и тип хранимых в них данных.
В языке программирования достаточно много типов данных.
Кроме того, сам пользователь может определять свои типы.
Тип переменной определяет, какие данные можно хранить в связанной с ней ячейке памяти.
Переменные типа integer могут быть связаны только с целыми значениями обычно в диапазоне от -32768 до 32767.
В Pascal есть другие целочисленные типы (byte, longint).
Переменные типа real хранят вещественные (дробные) числа.
Переменная логического типа (boolean) может принимать только два значения — true (1, правда) или false (0, ложь).
Символьный тип (char) может принимать значения из определенной упорядоченной последовательности символов.
Интервальный тип определяется пользователем и формируется только из порядковых типов. Представляет собой подмножество значений в конкретном диапазоне.
Можно создать собственный тип данных простым перечислением значений, которые может принимать переменная данного типа. Это так называемый перечисляемый тип данных.
Все вышеописанное – это простые типы данных.
Но бывают и сложные, структурированные, которые базируются на простых типах .
Массив – это структура, занимающая в памяти единую область и состоящая из фиксированного числа компонентов одного типа.
Строки представляет собой последовательность символов. Причем количество этих символов не может быть больше 255 включительно. Такое ограничение является характерной чертой Pascal.
Запись – это структура, состоящая из фиксированного числа компонент, называемых полями. В разных полях записи данные могут иметь разный тип.
Множества представляют собой совокупность любого числа элементов, но одного и того же перечисляемого типа.
Файлы для Pascal представляют собой последовательности однотипных данных, которые хранятся на устройствах внешней памяти (например, жестком диске).
Понятие такого типа данных как указатель связано с динамическим хранением данных в памяти компьютера. Часто использование динамических типов данных является более эффективным в программировании, чем статических.
В языках программирования определено пять целых типов.
Таблица. Целые типы Pascal
Диапазон допустимых значений
4.1 – Введение в основные типы данных
В уроке «1.3 – Знакомство с переменными в C++» мы говорили о том факте, что переменные – это имена фрагментов памяти, которые можно использовать для хранения информации. Вкратце, компьютеры имеют оперативную память (RAM), доступную для использования программами. Когда переменная определена, часть этой памяти выделяется для этой переменной.
Наименьшая единица памяти – это бит (сокращенно от «binary digit», «двоичная цифра»), которая может содержать значение 0 или 1. Вы можете представить бит как обычный выключатель света – либо свет выключен (0), либо или он включен (1). Промежуточного значения нет. Если вы посмотрите на случайный сегмент памяти, всё, что вы увидите, это …011010100101010… или подобную комбинацию.
Память организована в последовательные блоки, называемые адресами памяти (или, для краткости, просто адресами). Подобно тому, как почтовый адрес может использоваться для поиска заданного дома на улице, адрес памяти позволяет нам находить и получать доступ к содержимому памяти в определенном месте.
Возможно, покажется удивительным, что в современных компьютерных архитектурах каждый бит не имеет собственного уникального адреса памяти. Это связано с тем, что количество адресов памяти ограничено, а побитовый доступ к данным редко бывает необходим. Вместо этого каждый адрес памяти содержит 1 байт данных. Байт – это группа битов, которые используются как единое целое. Современный стандарт подразумевает, что байт состоит из 8 последовательных битов.
Ключевой момент
В C++ мы обычно работаем с фрагментами данных «байтового размера».
На следующем рисунке показаны несколько последовательных адресов памяти вместе с соответствующими байтами данных:
В качестве отступления.
Некоторые старые или нестандартные машины могут иметь байты другого размера (от 1 до 48 бит), однако нам обычно не нужно беспокоиться об этом, поскольку современный стандарт де-факто подразумевает, что 1 байт составляет 8 бит. В этих обучающих статьях мы предполагаем, что байт равен 8 битам.
Типы данных
Поскольку все данные на компьютере представляют собой всего лишь последовательность битов, мы используем тип данных (часто называемый для краткости «типом»), чтобы сообщить компилятору, как интерпретировать содержимое памяти тем или иным образом. Вы уже видели один пример типа данных: целочисленное значение. Когда мы объявляем переменную как целочисленное значение, мы сообщаем компилятору, что «часть памяти, которую использует эта переменная, будет интерпретироваться как целочисленное значение».
Когда вы присваиваете объекту значение, компилятор и CPU заботятся о кодировании вашего значения в соответствующую для этого типа данных последовательность битов, которые затем сохраняются в памяти (помните: память может хранить только биты). Например, если вы присваиваете целочисленному объекту значение 65 , это значение преобразуется в последовательность битов 0100 0001 и сохраняется в памяти, назначенной объекту.
И наоборот, когда объект вычисляется для получения значения, эта последовательность битов восстанавливается обратно в исходное значение. Это означает, что 0100 0001 конвертируется обратно в значение 65 .
К счастью, компилятор и процессор здесь делают всю тяжелую работу, поэтому вам обычно не нужно беспокоиться о том, как значения преобразуются в битовые последовательности и обратно.
Всё, что вам нужно сделать, это выбрать тип данных для вашего объекта, который лучше всего соответствует необходимому вам использованию.
Основные типы данных
C++ имеет встроенную поддержку множества различных типов данных. Они называются базовыми типами данных, но часто неофициально называются примитивными типами или встроенными типами.
Вот список основных типов данных, некоторые из которых вы уже видели:
| Типы | Категория | Значение | Пример |
|---|---|---|---|
| float double long double | Число с плавающей запятой | Число с дробной частью | 3.14159 |
| bool | Целое число (логическое) | Истина (true) или ложь (false) | true |
| char wchar_t char8_t (C++20) char16_t (C++11) char32_t (C++11) | Целое число (символ) | Один символ текста | ‘c’ |
| short int long long long (C++11) | Целое число (целочисленное значение) | Положительне и отрицательные числа, включая 0 | 64 |
| std::nullptr_t (C++11) | Нулевой указатель | Нулевой указатель | nullptr |
| void | Без типа | Нет типа | не доступно |
Эта глава посвящена подробному изучению этих базовых типов данных (кроме std::nullptr_t , который мы обсудим, когда будем говорить об указателях). C++ также поддерживает ряд других более сложных типов, называемых составными типами. Составные типы мы рассмотрим в следующей главе.
Примечание автора
Термины «целочисленное значение» (integer) и «целое число» (integral) похожи, но имеют разные значения. Целочисленное значение (integer) – это особый тип данных, который содержит недробные числа, такие как положительные целые числа, 0 и отрицательные целые числа. Целое число (integral) означает «как целое число». Чаще всего целое число используется как часть термина целочисленный тип, который включает все логические, символьные и целочисленные типы (также перечисляемые типы, которые мы обсудим в главе 8). Целочисленные типы названы так, потому что они хранятся в памяти как целые числа, хотя их поведение может различаться (что мы увидим позже в этой главе, когда будем говорить о символьных типах).
Суффикс _t
Многие из типов, определенных в новых версиях C++ (например, std::nullptr_t ), используют суффикс _t . Этот суффикс означает «тип», и это обычная номенклатура, применяемая к современным типам.
Если вы видите что-то с суффиксом _t , вероятно, это тип. Но многие типы не имеют суффикса _t , поэтому он применяется не всегда.