Типы и структуры данных

В обработке данных понятие классификации играет крайне важную роль. Большинство языков программирования придерживаются того принципа, что любая константа, переменная, выражение или функция относится к некоторому типу. Как правило, используют понятие тип данных.

Тип данных определяет:

1. формат представления данных в памяти компьютера;

2. множество допустимых значений, которые может принимать принадлежащая к выбранному типу переменная или константа;

3. множество допустимых операций, применимых к этому типу.

В большинстве случаев новые типы данных определяются с помощью ранее определенных типов данных. Значения такого нового типа обычно представляют собой совокупности значений компонент, относящихся к определенным ранее составляющим типам, такие значения называются составными. Если имеется только один составляющий тип, т. е. все компоненты относятся к одному типу, то он называется базовым.

В вычислительной технике структура данных – это программная единица, позволяющая хранить и обрабатывать множество однотипных и/или логически связанных данных. Для добавления, поиска, изменения и удаления данных структура данных предоставляет некоторый набор функций, составляющих интерфейс структуры данных. Структура данных часто является реализацией какого-либо абстрактного типа данных.

Все данные могут относиться только к одному из двух видов структур: статическим или динамическим структурам данных. Статические структуры данных создаются на этапе компиляции программы. Динамические структуры данных создаются во время выполнения программы, причем их размер и вид могут изменяться в процессе выполнения программы.

Статические структуры данных.

Простейшие типы данных

Любой новый простейший тип определяется простым перечислением входящих в него различных значений. Такой тип называется перечисляемым. Его определение имеет следующий вид:

enum T {c₁, с₂,...,с_n},

где Т — идентификатор (имя) нового типа,

a c_i — идентификаторы новых констант.

Примеры:

enumshape {rectangle, square, ellipse, circle};

enumcolor {red, yellow, green};

enumsex {male, female};

использование в программе:

color cl;

sex s;

cl = green;

s = male;

Простейшие стандартные типы

К стандартным простейшим типам относятся типы, имеющиеся (т.е. встроенные) на большинстве вычислительных машин. Сюда входят целые числа, логические значения и множество печатаемых символов.

Массив

Массив – структура данных. Массив состоит из компонент, причем все они одного типа, называемого базовым. Поэтому структура массивов однородна. При этом, массивы относят к структурам со случайным доступом. Для того чтобы обозначить отдельную компоненту, к имени всего массива добавляется индекс, который и выделяет нужную компоненту.

Обычный прием работы с массивами – выборочное изменение отдельных его компонент, а не конструирование полностью нового составного значения. При этом переменная-массив рассматривается как массив составляющих переменных и возможно присваивание отдельным компонентам.

Тот факт, что индексы массива, т. е. имена его компонент, должны относиться к определенному (скалярному) типу, имеет весьма важное следствие: индексы можно вычислять. На место индексирующей константы можно подставлять любое индексирующее выражение: оно будет вычислено, и результат идентифицирует требуемую компоненту.

Запись

Наиболее общий метод получения составных типов заключается в объединении элементов произвольных типов. Причем сами эти элементы могут быть в свою очередь составными. Приведем пример из математики: координаты точки, состоящие из двух или более чисел, - это зависит от размерности пространства, накрываемого данной системой координат. А вот пример из обработки данных: человек описывается с помощью нескольких подходящих характеристик вроде имени, фамилии, даты рождения, пола и семейного положения. к данным такой природы стало широко применяться слово запись (или структура).

В общем случае структурный тип Т с компонентами Т₁,Т₂,..., Т_п определяется следующим образом:

struct T {

Т₁ s ₁;

Т₂ s ₂;

....

Т_n s _n;

};

Примеры:

struct Date {

unsigned short int Day[31];

unsigned short int month[12];

unsigned short int year[2100];

};

struct Person {

string name;

string firstname;

Date birthdate;

enumsex{male, female};

enummarstatus{single, married, widowed, divorced};

};

Чтобы получить в программе реальную запись, нужно создать переменную соответствующего типа:

struct Person Friend;

Идентификаторы s ₁,s ₂,...,s _n,появляющиеся в определении записного типа, представляют собой имена, даваемые отдельным компонентам переменных данного типа. Поскольку компоненты записи называются полями, то эти имена называются идентификаторами полей. При работе с записями они используются в селекторах, применяемых к переменным-записям.

Например, чтобы получить доступ к полям записи Friend, нужно записать:

Friend.Name = "Alexander";

Friend.FirstName = "Ivanov";

Friend.Sex = "male";

Допускается применение оператора присваивания и к записям в целом, если они имеют один и тот же тип. Например,

Friend = BestFriend;

После выполнения этого оператора значения полей записи Friend станут равными значениям соответствующих полей записи BestFriend.

И записи, и массивы обладают одним общим свойством – случайным доступом к компонентам. Записи более универсальны в том смысле, что для них не требуется идентичности всех составляющих типов. В то же время массивы обеспечивают большую гибкость – селекторы компонент можно вычислять (это выражения), в отличие от селекторов для компонент записи, которые описываются в определении записного типа.

Поиск по сайту: