Понятие множества. Символьный тип
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО Воронежский Государственный Аграрный Университет имени К.Д. Глинки
Кафедра информационного обеспечения и моделирования агроэкономических систем
Курсовой проект
На тему: Понятие множества. Символьный тип
Воронеж – 2010
Введение
Язык программирования Pascal был разработан в 1968-1971 гг. Никлаусом Виртом в Цюрихском Институте информатики (Швейцария), и назван вчесть Блеза Паскаля – выдающегося математика, философа и физика 17-го века. Первоначальная цель разработки языка диктовалась необходимостью создания инструмента "для обучения программированию как систематической дисциплине". Однако очень скоро обнаружилась чрезвычайная эффективность языка Pascal в самых разнообразных приложениях, от решения небольших задач численного характера до разработки сложных программных систем - компиляторов, баз данных, операционных систем и т.п. К настоящему времени Pascal принадлежит к группе наиболее распространенных и популярных в мире языков программирования:
существуют многочисленные реализации языка практически для всех
машинных архитектур;
разработаны десятки диалектов и
проблемно-ориентированных расширений языка Pascal;
обучение
программированию и научно-технические публикации в значительной степени
базируются на этом языке.
Достоинством языка Паскаль является возможность использования широкого набора разных типов данных. Тип данных определяет возможные значения констант, переменных, функций, выражений и операций, которые могут выполняться над ними.
Типы данных подразделяются на простые и сложные. Простые типы делятся на стандартные (предопределенные) типы и типы определяемые пользователем (пользовательские типы). Имена стандартных типов являются идентификаторами и действуют в любой точке программы. Они описаны в стандартном модуле System. Так же, как и другие идентификаторы, имена стандартных типов могут быть переопределены в программе. Однако остается возможность обращения к их первоначальному смыслу с помощью квалифицируемого идентификатора с указанием имени модуля System.
К стандартным типам относятся:
группа целых типов (Shortint, Integer, Longint, Byte, Word);
группа вещественных типов (Single, Real, Double, Extended, Comp);
группа логических (булевских) типов (Boolean, ByteBool, WordBool, LongBool);
символьный тип (Char);
строковый тип (String, Pchar);
указательный тип (Pointer);
текстовый тип (Text).
Символьный тип, целые и булевские типы относят к, так называемым, порядковым типам.
Порядковые типы характеризуются следующими свойствами:
Множество допустимых значений любого порядкового типа представляет собой упорядоченную последовательность , каждый элемент которой имеет свой порядковый номер. Порядковый номер представляется целым числом. Первое значение любого порядкового типа имеет номер 0, следующий номер 1 и т.д. Исключение составляют порядковые типы Integer, Shortint, Longint, где порядковым номером значений этих типов является само значение.
К любому значению порядкового типа можно применять функции возвращающие номер, предыдущее или последующее значение данного типа.
Пользовательские типы – дополнительные абстрактные типы, характеристики которых программист может определять самостоятельно. К пользовательским типам относятся:
• перечисляемый тип;
• интервальный тип;
• указательные типы (кроме стандартного типа Pointer);
• структурированные типы;
• процедурный тип.
Перечисляемый и интервальный типы являются порядковыми.
Понятие множества. Операции над множеством
Множественный тип данных Паскаля напоминает перечислимый тип данных. Вместе с тем множественный тип данных – набор элементов не организованных в порядке следования.
В математике множественный тип данных – любая совокупность элементов произвольной природы. Операции, которые производятся над множествами, по существу заключаются во включении и исключении элементов из множества.
Понятие множества в языке программирования значительно уже математического понятия.
В Паскале под множественным типом понимается конечная совокупность элементов, принадлежащих некоторому базовому типу данных.
В качестве базовых типов могут использоваться:
перечислимые типы;
символьный;
байтовый;
диапазонные на основе вышеперечисленных.
Такие ограничения связаны с формой представления множественного типа данных в Паскале и могут быть сведены к тому, чтобы функция ord() для используемого базового типа лежала в пределах от 0 до 255.
После того, как базовый тип задан, совокупность значений соответствующего множественного типа данных определяется автоматически. В нее входят все возможные множества, являющиеся произвольными комбинациями значений базового типа. Все эти множества являются отдельными значениями определенного множественного типа данных.
Описание множественного типа данных:
Type <имя_типа>= set of <базовый_тип>
Пример множественного типа данных:
Type symbol= set of char; {описан множественный тип symol из букв} Var letter, digits, sign: symbol; {описаны три переменные множественного типа}
Для того чтобы придать переменной множественного типа значение, используют конструктор множества – перечисление элементов множества через запятую в квадратных скобках. Например,
sign:= [‘+’, ‘-‘];
Конструктор множества может содержать диапазон значений базового типа. Тогда во множества включаются все элементы диапазона. Например,
digits:= [‘0’ .. ‘9’];
letter:= [‘a’ .. ‘z’];
Обе формы конструирования множеств могут сочетаться. Например,
letter:= [‘a’ .. ‘z’, ‘A’ .. ‘Z’];
Конструктор вида [] обозначает пустые множества.
В программе можно использовать множественны тип как константы, в этом случае их определяют следующим способом:
Const YesOrNo= [‘Y’, ‘y’, ‘N’, ‘n’];
Можно множественный тип определить как типизированную константу:
Const digits: set of char= [‘0’ .. ‘9’];
При описании множественного тип как констант допускается использование знака “+” (слияние множеств). Например,
Const Yes= [‘Y’, ‘y’]; No= [‘N’, ‘n’];
YesOrNo= Yes+ No;
С множественными типами Паскаля можно выполнять действия объединения, исключения и пересечения.
Объединение множественных типов содержит элементы, которые принадлежат хотя бы одному множеству, при этом каждый элемент входит в объединение только один раз. Операция объединения множеств обозначается знаком ‘+’.
Пример объединения множественных типов:
Type symbol= set of char;
Var small, capital, latin: symbol; ……………… small:= [‘a’ .. ‘z’]; capital:= [‘A’ .. ‘Z’]; latin:= small + capital; {образованы множества латинских букв путем объединения множеств small и capital}
Возможно объединять множественные типы и отдельные элементы. Например,
small:= [‘c’ .. ‘z’];
small:= small + [‘a’] +[‘b’];
Исключение определяется как разность множественных типов, в котором из уменьшаемого исключаются элементы, входящие в вычитаемое. Если в вычитаемом есть элементы, отсутствующие в уменьшаемом, то они никак не влияют на результат. Операция исключения обозначается знаком ‘-‘. Пример исключения множественных типов Паскаля
letter:= [‘a’ .. ‘z’]; {множества букв латинского алфавита} glasn:= [‘a’, ‘e’, ‘o’, ‘u’, ‘i’, ‘y’]; {множества гласных букв} soglasn:= letter-glasn; {образовано множества согласных букв путем исключения из множества всех букв множества гласных букв}
Пресечение множественных типов– множества, содержащие элементы, одновременно входящие в оба множества. Операция пересечения множеств обозначается знаком ‘*’.
Пример пересечения множественных типов
Type chisla= set of byte; Var z,x,y: chisla; ……….. x:= [0..150]; y:= [100..255]; z:= x*y {получено множества чисел из диапазона 100..150 в результате пересечения двух множеств}
Операции отношения множественных типов Наряду с рассмотренными выше операциями, над значениями множественного типа определены и некоторые операции отношения. Операндами операций над множественными значениями в общем случае являются множественные выражения. Среди операций отношения над значениями множественного типа особое место занимает специальная операция проверки вхождения элемента во множества, обозначаемая служебным словом in. В отличие от остальных операций отношения, в которых значения обоих операндов относятся к одному и тому же множественному типу значений, в операции in первый операнд должен принадлежать базовому типу, а второй – множественному типу значений, построенному на основе этого базового типа. Результатом операции отношения, как обычно, является логическое значение (true или false).
Операция сравнения на равенство множественных типов. Множества считаются равными (эквивалентными), если все элементы одного множества присутствуют в другом и наоборот. Для операции сравнения на равенство или неравенство используются символы ‘=’ и ‘<>’. A:= [2,1,3]; D:= [1,3,2];
Тогда операция A=D имеет значение true, а операция A<>D имеет значение false.
Проверка включения. Одно множество считается включенным в другое (одно множество является подмножеством другого), если все его элементы содержатся во втором множестве. Обратное утверждение может быть и несправедливым. Операции проверки включения обозначаются ‘<=’ и ‘>=’.
letter >= glasn; soglan <= letter;
Следует отметить, что применение операций < и > над операндами множественного типа недопустимо.
Символьный тип данных. Описание символьного типа
Символьный тип. CHAR – занимает 1 байт. Значением символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу присваивается целое число в диапазоне 0…255. Это число служит кодом внутреннего представления символа. Для кодировки используется код ASCII (American Standart Code for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией). Это 7-битный код, т.е. с его помощью можно закодировать лишь 128 символов в диапазоне от 0 до 127. В то же время в 8-битном байте, отведенном для хранения символа в Турбо Паскале, можно закодировать в два раза больше символов в диапазоне от 0 до 255. Первая половина символов ПК с кодами 0…127 соответствует стандарту ASCII. Вторая половина символов с кодами 128…255 не ограничена жёсткими рамками стандарта и может меняется на ПК разных типов. Символы с кодами 0…31 относятся к служебным кодам. Если эти коды использовать в символьном тексте программы, они считаются пробелами.
Работа с символьными переменными В Turbo Pascal 7.0 для работы с символами используются два типа переменных:
символьный тип данных;
строковый тип данных.
Стандартные функции для работы с символьными величинами:
Операция сложения символьных величин.
Операция сложения позволяет строить из двух символьных строк третью, состоящих из символов первой, за которой следуют символы второй. Обозначается эта операция знаком "+". Наример:
Описываем строковые переменные.
var s1, s2, s3: string;
Присваиваемое значение строки заключается в апострофы. Присвоим первым двум следующие значения, а третья будет равна их склеиванию:
s1: = ' Тише воды, ';
s2:= 'ниже травы’;
s3:=s1+’’+s2;
Строка s3 имеет значение 'Тише воды, ниже травы'.
Длина строки
Под длиной строки понимается количество введенных символов, но она не может превышать максимально возможной длины (в описательной части). Это значение можно определить при помощи функции, результат которой целое число, равное количеству символов.
Например:
s1:='12345'; s2:= 'Семеро одного не ждут’; k1:=Length(s1); k2:=Length(s2).
В результате значения целых переменных будут равны: kl=5, k2=21.
Копирование
Функция copy(str,n,m) в Turbo Pascal – копируют т символов строки str, начиная с n-го символа, при этом исходная строка не меняется. Можно результат этой функции присваивать другой строке или сразу выводить его на экран. Например:
s1:='паровоз'; s2:='123456'; s3:=copy(s1, 5, 3); writeln(s3); writeln(copy(s2, 3, 2));
Значения переменной s1=’воз’. А на экране будут выведены следующие строки: воз и 34.
Удаление
В Turbo Pascal для этого используется процедура Delete(str, n,m), которая вырезает из строки str m символов, начиная с n-го. таким образом сама строка изменяется. Например:
Дан фрагмент программы:
s:='123456'; delete(s, 3, 2); writeln(s);
После выполнения этих операторов из строки будут удалены два символа, начиная с третьего, то есть строка будет такой: s = '1256'.
Замена (Вставка)
В Turbo Pascal это можно сделать, применяя процедуру Insert(s1,s2,n) – вставка строки s1 в строку s2, начиная с п-го символа, при этом первая строка остается такой же, как и была, а вторая получает новое значение. Например:
s1;='34': s2:='1256'; insert (s1, s2, 3);
В результате выполнения данной процедуры строка будет такой
s2='123456'.
Числа и строки
Надо заметить, что число 25 и строка 25 – это не одно и то же. Для работы с числами и строками в Turbo Pascal применяются две процедуры.
Str(n,s1) – переводит числовое значение n в строковое и присваивает результат строке s1, причем можно переводить как целые числа, так и вещественные. Например:
n:=12; str(n,s1); - после выполнения s1 ='12'
Существует обратная операция, переводящая строковое значение в числовое.
Функция val(s, n, k) – переводит строковое значение в числовое, если данная строка действительно является записью числа (целого или вещественного), то значение k=0, а n – это число, иначе k будет равно номеру символа, в котором встречается первое нарушение записи числа n. Например:
val(‘1234',n,k) п=1234, k=0;
Функции преобразования типов
Иногда в программах возникает необходимость по коду определить символ и, наоборот, по символу определить его код. Для этого используют функцию: CHR(x).
Эта функция возвращает символ, соответствующий ASCII-коду числа x. Например:
for i = 0 to 255 do writeln( i,' ', chr(i));
Для определения кода по символу используют функцию ORD. Например:
readln(s); writeln(ord(s));
Комбинированный тип данных (записи)
Запись - тип данных, состоящий из фиксированного числа компонентов (называемых полями) одного или нескольких типов.
Приведём примеры описания типа запись:
type Point=RECORD x,y: Real
END;
Dates=RECORD day : 1..31; mon : String[3]; year: 1..3000
END;
var p,r: Point;
dt: Dates;
Можно определить массив записей, поля которых также являются массивами:
type Student=Array [1..N] of Record fam : String[15]; birth: Dates; man : Boolean; marks: Array[1..10] of 0..5
end;
var Group: Student;
Идентификатор Group можно использовать для хранения информации о группе студентов (фамилия, дата рождения, пол и оценки по 10 предметам).
Обращение к значению поля записи происходит при помощи составного имени, содержащего идентификатор переменной и имя поля, разделённые точкой. Например, p.x, dt.mon, group[1].man, group[2].marks[1].
Составное имя может использоваться везде, где допустимо применение идентификатора типа поля: в выражениях, операторах ввода-вывода, присваивания, в качестве фактических параметров.
Обращение к полю записи с помощью составного имени может иметь громоздкий вид. Оператор WITH, решающий эту проблему, имеет следующий вид:
WITH <Переменная типа запись> DO <Оператор>
Если после слова WITH задать имя записи, то в операторе, следующим за DO, для доступа к полю можно указывать только имя поля без имени переменной.
Записи с вариантами
Записи могут иметь варианты. В качестве примера приведём исследование для проверки качества некоторого лекарства. Если проверки не производится, то единственные данные, которые нас интересуют, - это применял ли данный пациент ранее данное лекарство. Если же производится проверка, то необходимо собрать сведения по большому числу данных относительно головной боли, лихорадки и тошноты.
Мы используем две структуры данных типа запись:
|
|
|
Что можно сделать с описаниями переменных, чтобы мы могли работать одновременно с обеими структурами? Для этого в описании записи можно применить специальный переключатель Case. После возможного результата Proverka в скобках приводится описание соответствующих полей. Это иллюстрируется ниже:
type Effect=Record Nomer: Integer; Case Proverka: Boolean of
FALSE: (PrinimalRanee: Boolean);
TRUE : (GolovBol,Lihoradka,Toshnota: Boolean)
end;
var Nekto: Effect;
Переключатель Case используется здесь для описания переменных и отличается от оператора Case: в переключателе Case используются скобки и отсутствует служебное слово end, обязательное в конце "обычного" Case.
Часть, которая встречается в обеих структурах, называется фиксированной частью. Часть, которая встречается только в одной из структур, называется вариантной частью, а поле, которое является важным для продолжения дальнейшей структуры, называется общим узловым полем (или тегом).
В случае, когда один из вариантов не содержит полей (т.е. список полей пуст), в скобках после соответствующей константы ничего не пишут, например:
Type Pogoda=Record Temperatura: Integer; Vlagnost : Integer; Case Veter: Boolean of TRUE : (Napravlenie: (S,N,V,O); Skorost : Integer); FALSE: ()
end;
Замечания:
После вариантной части записи поля появляться не могут.
Имена полей, использующиеся в описании различных вариантов, не должны повторяться в этой записи; нельзя также применять одно и то же имя в общей и вариантной частях записи.
Вариантная часть может содержать другие записи, в том числе и с вариантами. Степень вложенности записей в вариантной части не ограничена.
Разработка Программы
Постановка задачи
Список выходных данных
Выводятся ученики одного класса, либо проживающие в одном доме.
Разработка алгоритма решения задач
Разработка блок-схемы решения задачи
Программный код:
unit Unit1;
interface
uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, DB, ADODB, StdCtrls, Mask, DBCtrls, ExtCtrls, Grids, DBGrids, ComCtrls;
type TForm1 = class(TForm) PageControl1: TPageControl;
TabSheet1: TTabSheet;
TabSheet2: TTabSheet;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Label3: TLabel;
Label4: TLabel;
Label5: TLabel;
Label6: TLabel;
Label7: TLabel;
Label8: TLabel;
Label9: TLabel;
Label10: TLabel;
Label11: TLabel;
DBGrid1: TDBGrid;
DBNavigator1: TDBNavigator;
DBEdit1: TDBEdit;
DBEdit2: TDBEdit;
DBEdit3: TDBEdit;
DBEdit4: TDBEdit;
DBEdit5: TDBEdit;
DBEdit6: TDBEdit;
DBEdit7: TDBEdit;
DBEdit8: TDBEdit;
DBEdit9: TDBEdit;
DBEdit10: TDBEdit;
DBEdit11: TDBEdit;
Edit1: TEdit;
Button1: TButton;
ADOConnection1: TADOConnection;
ADODataSet1: TADODataSet;
ADODataSet2: TADODataSet;
DataSource1: TDataSource;
DataSource2: TDataSource;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private { Private declarations } public { Public declarations } end;
var Form1: TForm1;
implementation {$R *.dfm} procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
ADODataSet2.Close;
if Length(Edit1.Text)<>0 then
ADODataSet2.CommandText:='select*from школьники where класс like'''+Edit1.Text+'%''or адрес like''%'+Edit1.Text+''''
Else AdoDataSet2.CommandText:='select*from школьники';
ADODataSet2.Open;
end;
end
Список функций:
TForm1 = class(TForm) – служит для создания формы;
PageControl1: TPageControl;- многостраничная панель;
TabSheet1: TTabSheet; - вкладка «добавление/редактирование»;
TabSheet2: TTabSheet; - вкладка «поиск»;
Label1: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit1; Label2: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit2; Label3: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit3; Label4: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit4; Label5: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit5; Label6: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit6; Label7: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit7; Label8: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit8; Label9: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit9; Label10: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit10; Label11: TLabel; - для подписи компонента
DBEdit11; DBGrid1: TDBGrid; - отображение данных;
DBNavigator1: TDBNavigator; - управление данными;
DBEdit1: TDBEdit – отображает номер личного дела;
DBEdit2: TDBEdit; - отображает фамилию; DBEdit3:
TDBEdit; - отображает имя;
DBEdit4: TDBEdit; - отображает отчество;
DBEdit5: TDBEdit; - отображает дату рождения;
DBEdit6: TDBEdit; - отображает класс;
DBEdit7: TDBEdit; - отображает адрес;
DBEdit8: TDBEdit; - отображает номер квартиры;
DBEdit9: TDBEdit; - отображает семью;
DBEdit10: TDBEdit; - отображает ФИО папы;
DBEdit11: TDBEdit; - отображает ФИО мамы;
Edit1: TEdit; - служит для ввода критерия поиска;
Button1: TButton; - добавление кнопки;
ADOConnection1: TADOConnection; - обеспечивает соединение с БД;
ADODataSet1: TADODataSet; - представляет собой данные, полученные от источника данных, в результате выполнения SQL – запросов;
ADODataSet2: TADODataSet; DataSource1: TDataSource; - источник данных;
DataSource2: TDataSource; procedure Button1Click(Sender: TObject); - при нажатии на кнопку происходит поиск;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); - построение запроса для кнопки;
Проверка по шагам для отдельных алгоритмов программы
Вкладка "Добавление/редактирование"
С помощью этой вкладки пользователь может добавлять или редактировать данные об учениках.
Вкладка Поиск
С помощью этих вкладок пользователь может произвести поиск учеников по классу или по адресу.
Разработка интерфейса
На первой вкладке «Добавление/редактирование» при помощи DBNavigator мы можем добавлять или редоктировать уже существующие данные об учениках.
На второй вкладке «Поиск» при нажатии кнопки «поиск» происходит поиск по классам или по адресу(ученики проживающие в одном доме).
Тестирование и результаты работы программы
Данная программа предназначена для поиска учеников, которые учатся в одном классе либо проживают в одном доме. Это очень удобно когда необходимо узнать сколько учеников учатся в классе, либо место их прописки (в этом и заключается эффективность данной программы). Для большей эффективности можно создать еще несколько запросов таких как: количество отличников, посещаемость, средний балл по классам и так далее.
Вывод
В ходе данной работы было:
раскрыто понятие множества,
описаны операций, которые можно выполнять над множеством;
раскрыто понятие символьного и комбинированного типов данных;
описаны операции и функции для работы с символьными переменными;
Также в ходе данной работы была написана программа для сохранения и обработки информации об учениках. Данная программа написана на современном языке Turbo-Pascal, который позволил наиболее просто представить эту работу. В ходе выполнения курсового проекта я ознакомился с новыми приемами программирования и особенностями языка Turbo-Pascal.
Список использованной литературы
1. Лахатин, А.С. Языки программирования. Учеб. пособие / А.С. Лахатин, Л.Ю. Искакова. - Екатеринбург, 1998. - 548с.: ил.
2. Богатырев, А. Язык программирования С [Электронный ре-сурс] / А. Богатырев.- электр. дан. - Режим доступа: http://www.refby.com. - Загл. с экрана.
3. Уэйт, М. Язык С. Руководство для начинающих. / М. Уэйт, С. Прага, Д. Мартин. - М.: Мир, 1995. - 521с.: ил.
4. Фридман, А.Л. Язык программирования / А.Л.Фридман. - М.: Бином, 2006. - 523с.: ил.
5. Патрикеев, Ю.Н. Объектно-ориентированное программирова-ние [Электронный ресурс] / Ю.Н.Патрикеев. - Электрон. Дан. - Режим дос-тупа: http://www.intuit.ru/department/pl/cpp/lit.html. - загл. с экрана.
6. Тарасов, И. Thinking in C++/ И. Тарасов.- М.: 2004.- 496с.: ил.
7. Гагин, А. История JAVA / А.Гагин.- М,1998.-257с.: ил.
8. Таранов, А. Java как центр архипелага [Электронный ресурс] / А. Таранов, В. Цишевский. - Электрон. дан.- Режим доступа: http:// www. fortunecity.com/skyscraper/mmx/490/index.html. - Загл. с экрана.
9. Коропов, С. Алгоритм [Электронный ресурс] / С. Коропов. - Электрон. дан. - Режим доступа: ftp://labrea.stanford.edu/pub/cweb/ . - Загл. с экрана.
10. Робинсон, С. C# для профессионалов: T.1. / С.Робинсон, О. Корнес, Д.Глин, Б. Харвей и др.; пер. с англ. С. Кортыгин и О. Труфанов. - М. ЛОРИ. - М.: 2005. - 999с.