Измерение и энтропия информации

Понятие информации.

Информация– это продукт взаимодействия данных и методов средств их обработки.

Измерение и энтропия информации

Единицы измерения информации:

1байт = 8 бит

1Кб (килобайт) = 2¹⁰ байт = 1024 байт

1Мб (мегабайт) = 2¹⁰ Кб = 1024 Кб

1Гб (гигабайт) = 2¹⁰ Мб = 1024 Мб

Содержательный подход к измерению информации.

Сообщение – информативный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику. Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными Информация - знания человека ? сообщение должно быть информативно. Если сообщение не информативно, то количество информации с точки зрения человека = 0. (Пример: вузовский учебник по высшей математике содержит знания, но они не доступны 1-класснику)

Алфавитный подход к измерению информации

Алфавитный подход - объективный подход к измерению информации. Он удобен при использовании технических средств работы с информацией, т.к. не зависит от содержания сообщения.

Вероятностный подход к измерения информации.Все события происходят с различной вероятностью, но зависимость между вероятностью событий и количеством информации, полученной при совершении того или иного события можно выразить формулой которую в 1948 году предложил Шеннон.

Формула Шеннона

I - количество информации

N – количество возможных событий

p_i– вероятности отдельных событий

Энтропия — это мера неопределённости состояния некоторой случайной величины (физической системы) с конечным или счётным числом состояний. Это понятие Шеннон взял из статистической термодинамики. Пусть вероятность i-того символа алфавита, состоящего из n символов (мера частоты, с которой встречается символ во всех сообщениях языка), равна pi. Тогда информация одного символа:

(здесь log — логарифм по основанию 2).
Шеннон пишет: «Величина H играет центральную роль в теории информации в качестве меры количества информации, возможности выбора и неопределенности». Количество информации, передаваемое в сообщении, тесно связано с мерой неопределенности, или непредсказуемости передаваемых символов.

3.Представление информации по Хартли.

Представление информации по Шеннону.

Если I - количество информации,
N - количество возможных событий,
рi - вероятности отдельных событий,
то количество информации для событий с различными вероятностями можно определить по формуле:

где i принимает значения от 1 до N

Формулу Хартли теперь можно рассматривать как частный случай формулы Шеннона:

I = - ∑ log2 ( ) = -log2 N^-1= log₂N

При равновероятных событиях получаемое количество информации максимально

Вторая теорема Шеннона

При передачи информации с помехами, существует система кодирования с избыточным кодом, которая позволяет добиться достоверности передачи данных. Для дискретного канала с помехами теорема утверждает, что, если скорость создания сообщений меньше или равна пропускной способности канала, то существует код, обеспечивающий передачу со сколь угодно малой частотой ошибок.

аа сс

* вероятность

Доп. Инфа . Эта теорема не дает конкретного метода построения кода, но указывает на пределы достижимого в области помехоустойчивого кодирования, стимулирует поиск новых путей решения этой проблемы.

Алгебра высказываний.

-является составной частью одного из современных быстро развивающихся разделов математики – математической логики

отрицание (унарная операция)»Не»

конъюнкция (бинарная) «и»

дизъюнкция (бинарная) «Или»

X- Логическая переменная

1) Коммутативность: x&y = y&x, AUB=BUA

2) Идемпотентность: x&x = x, AUA=A

3) Дистрибутивность конъюнкций и дизъюнкции относительно дизъюнкции, конъюнкции и суммы по модулю два соответственно:

A & (B U C)=(A & B) U (A & C)

A U (B & C)=(A U B) & (A U C)

4)не A=A

5) Законы поглощения:

,

.

6) Законы де Мо́ргана:

,

.

( y&z ) U (y&z ) U ( x&z ) U ( x&Z )=

(y & (z U z)) U ( x &(z U z)=Y U X

x	y	X&Y	XUY	X

8. таблица истинности.

1. Конъюнкция (логическое умножение) – сложное логическое выражение, которое является истинным только в том случае, когда истинны оба входящих в него простых выражения.

Обозначение:

2. Дизъюнкция (логическое сложение) – это сложное логическое выражение, которое истинно, если хотя бы одно из простых логических выражений истинно и ложно, если оба простых логических выражения ложны.

Обозначение:

3. Импликация (логическое следствие) – это сложное логическое выражение, которое является ложным тогда и только тогда, когда условие истинно, а следствие ложно.

Обозначение:

4. Эквиваленция – это сложное логическое высказывание, которое является истинным только при одинаковых значениях истинности простых выражений, входящих в него.

Обозначение:

5. Логическое отрицание (инверсия) делает истинное высказывание ложным и, наоборот, ложное – истинным.

Обозначение:

6. Штрих Шеффера – операция, отрицающая конъюнкцию, т.е. значение ложно тогда и только тогда, когда оба простых выражения истинны.

Обозначение:

7. Стрелка Пирса – операция, отрицающая конъюнкцию, т.е. значение истинно тогда и только тогда, когда оба простых выражения ложны.

Обозначение:

Тофтология.

-это логическая формула, которая высказывает при любых значениях аргумент 1 (истина)

Противоречие.

-это логическая форма, которая принимает ложное значение(0) при любых значения аргументов.

A&не(А)=0

Дедукция.

-это метод получения истинного высказывания из одной группы истинных высказываний(А,В,С.)

A- Пётр переутомился

B- Петр болен

С-Петрраздражается

AUB, A=>B, C. A=>C

A=>C C=>A

C, C =>AA

A U B= A => B

A, A U B B A U B= A => B

Теорема Котельникова.

вместо передачи непрерывного аналогового сигнала можно передавать соответствующий ему дискретный сигнал.

Формулировка теоремы: непрерывный сигнал, спектр которого не содержит частот больших fm может быть однозначно представлен своими мгновенными значениями (выборками), разделёнными одинаковыми интервалами времени, длина которых не должна превышать 1/2fm.

Полученный дискретный сигнал может быть передан по каким-либо линиям связи и из него фильтром нижних частот на стороне приёмника может быть однозначно восстановлен исходный аналоговый сигнал.

Основополагающая теорема для систем цифровой обработки сигналов, телекоммуникаций, а также теории связи.

Доп инфа.

Другими словами период дискретизации должен хотя бы в два раза меньше периода наивысшей частотной составляющей спектра непрерывного сигнала, т.е. на каждый период наивысшей частотной составляющей должно приходиться по крайней мере два отсчёта (выборки).определяет также, что в непрерывном сигнале и соответствующем ему дискретном сигнале, полученном по приведённым выше правилам, содержится одинаковая информация, поэтому представление одного из этих двух сигналов другим является взаимно-однозначным.

ВОПРОС № 17 Кодовые таблицы. Таблица ASCII.

Кодовая таблица — это внутреннее представление символов в машине. Так, латинская А представлена числом 65, знак «.» (точка) — числом 46, строчная латинская q — числом 113

ASCII (англ. American standard code for information interchange,—название таблицы (кодировки, набора), в которой некоторым распространённым печатным и непечатным символам сопоставлены числовые коды. Таблица была разработана и стандартизована в США, в 1963 году.

Таблица ASCII определяет коды для символов:

десятичных цифр;

латинского алфавита;

национального алфавита ;

знаков препинания;

управляющих символов.

ВОПРОС №18 Представление графической информации в компьютере.

Существует три основных способа представления (описания) графической информации в компьютере: растровый, векторный и фрактальный.

Растровая графика

РАСТРОВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ представляют собой растр (сетку, матрицу) элементарные ячейки которой называются пикселами.Каждый пиксел имеет строго определенное положение и цвет (цветовое значение/Любой объект интерпретируется программой как набор пикселов. Редактируются не конкретные объекты растровых изображений, а составляющие их группы пикселов.Растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов, являются оптимальным средством представления фотореалистичных изображений.

Объем файла с растровым изображением определяется:

• коээфициентом прямоугольности (размером изображения)
• графическим разрешением (количеством пикселов на единицу площади изображения)
• битовым разрешением (глубина пиксела, количество бит информации на пиксел).

Исходное изображение

Растр при увеличении (видна пиксельная структура)

Векторный формат при увеличении.

Цветовой охват - диапазон цветов, который может быть воспроизведен, зафиксирован или описан каким-либо образом.

Человеческий глаз не способен увидеть все цвета.

Техника не способна воспроизвести все цвета, которые глаза могут воспринимать. Компьютерный монитор не может передать чистый желтый и голубой цвета.

Фрактальная графика

Фракталы требуют больших вычислительных ресурсов ПК.

ФРАКТАЛЬНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ формируются на основе использования рекурсивных (зацикленных на самих себя) математических формул. Уровень детализации изображения бесконечен, при незначительном размере файла.

Фрактальные изображения незаменимы, когда требуется задать сложные формы (облака, поверхность моря и др.).

Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. В простейшем случае часть фрактала содержит информацию о всем фрактале (свойство самоафинности).

ВОПРОС № 19 Цветовая модель

Цветовая модель –система представления цветов с помощью ограниченного числа красок в полиграфии или цветовых каналов монитора и других излучающих устройств.

Существует много типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяются три модели, известные под названиями RGB, CMYK, HSB. По принципу действия эти цветовые модели можно разбить на три класса: аддитивные (RGB), построенные на сложении цветов; субтрактивные (CMYK), основу которого составляет операция вычитания цветов; перцепционные (HSB), базирующиеся на восприятии цвета.

Цветовая модель RGB. В цветовой модели RGB цвета получаются в результате смешения трех цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue), первые буквы английских наименований и дали название этой модели. Сложение основных цветов в полной яркости дает белый цвет, в минимальной представляет черный цвет. Если цветовые координаты смешивать в равных пропорциях, то получится серый цвет различной насыщенности. Смешение красного и зеленого дает желтый, красный и синий образуют пурпурный, а зеленый и синий – голубой.

Цветовая модель HSB. Предназначена преодолеть аппаратную зависимость модели RGB. Эта модель наиболее соответствует способу восприятия цветов человеческим глазом. В модели HSB все цвета определяются тремя составляющими и относятся к перцепционным моделям: 1) оттенком или цветовым тоном (Huc), 2) насыщенностью (Saturation) и 3) яркостью (Brightness). Название модели образовано по первым буквам английских названий цветовых координат. Разделение характеристик упрощает проблему корректного воспроизведения цветов на различных технических устройствах.

Цветовая модель CMYK.В основе систем RGB и HSB рассматриваются источники света. Однако большинство окружающих нас объектов не излучает свет, а поглощает и отражает в разных пропорциях падающий свет. Мы видим пассивные объекты в отраженном цвете.

Аналоговый звук

Звуковая волна – это некая сложная функция, зависимость амплитуды звуковой волны от времени.

Информация, содержащаяся в звуковой волне, определяется не параметрами среды, в которой распространяется упругая волна, а параметрами колебаний (амплитудой и частотами основного тона и гармоник).

Любая форма звукозаписи (механическая, магнитная, оптическая, лазерная) осуществляется на основе предварительного преобразования звуковой волны в переменный электрический ток с такими же параметрами колебаний (с помощью микрофона).

Параметры цифрового звука

Важными параметрами цифрового представления звука являются: частота квантования звуковых сигналов и разрядность квантования.

Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала (измеряется его амплитуда) для преобразования в цифровой код.

Для стандарта CD это 44КГц (44 тысячи раз за секунду), для SACD 192КГц

Разрядность квантования характеризует число ступеней сигнала и измеряется степенью числа 2.

Для стандарта CD применяются 16-разрядные аудио адаптеры, имеющие 65 536 (2 в 16 степени) ступеней квантования — как у звукового компакт–диска. Для стандарта SACD 24-разрядные.

Достоинства

надежность хранения (данные не искажаются с течением времени);

компактность хранения;

огромные возможности коррекции и редактирования.

Sennheiser PXC 450

Наушники Sennheiser PXC 450 используют две уникальные технологии для устранения окружающего шума.

1) NoiseGard 2.0 устраняет внешние звуки противофазой: улавливает звук, рассчитывает волну, разворачивает ее в противофазу и воспроизводит с нужной громкостью внутри. После сложения волн остается тишина.

2) TalkThrough отделяет шумы от человеческой речии подавляет их обеспечивая хорошую слышимость речи.

Ограничения

Аналоговый звук слушается живее (процесс оцифровки вносит погрешности в звучание, а усиливающая цифровая аппаратура привносит специфические искажения).

Слуховой аппарат человека воспринимает частоты до 20 кГц, но человеческий мозг улавливает и более высокие частоты на подсознательном уровне.

Что такое программа

Определение.

Что такое компьютерная программа? Определение ее заключается в наборе нескольких инструкций, представленных в цифровом, кодовом, схематичном или словесном виде. Все эти элементы выражаются в форме, подходящей для считывания вычислительной техникой. Они приводят компьютер в действие, чтобы достичь конкретного результата. Каждый программный продукт имеет два основных свойства. Является комплектом шагов, которые должен сделать компьютер. Каждая отдельная инструкция управляет частью данных или информации. Проще говоря, компьютерная программа представляет собой совокупность задач, которые выполняются последовательно, по порядку вычислительной техникой. В конечном итоге пользователь получает нужный ему результат.

Обучающие.

Системные.

. Что такое компьютерная программа системного назначения? Она представляет собой комплекс продуктов, от которых зависит работа вычислительной техники. Без таковых не обходится ни один компьютер, поскольку они осуществляют управление внутренними компонентами. Взаимодействие пользователя с вычислительной техникой без них будет невозможной

Основой деятельности системных программ является обеспечение работы с прикладными продуктами. К ним относятся утилиты, драйверы, операционные системы и оболочки.

Инструментальные.

Инструментальные компьютерные программы пользователя – это те, которые предназначаются для разработки или корректировки других продуктов. К ним относятся следующие. Трансляторы. Они преобразуют языки программирования. Редакторы текстов программ. Они интерпретируют интерфейс понятным для пользователя языком из кодов и символов. Вспомогательные программы. Библиотеки. Они содержат различные заготовки, которые помогают в работе программистов. Инструментальных продуктов не так много. Но почти все они пишутся посредством различных языков программирования.

Прикладные. Прикладные программы обеспечивают решение задач в конкретных областях, а также предназначаются для выполнения пользовательских работ. Это может быть редактирование изображений, текстов, различные операции с фотографиями и так далее. К данному типу относят следующие программы:

Специальные

Есть специальные компьютерные программы, которые разрабатываются для одной или нескольких целей. Производство таких продуктов заказывается предприятиями, чтобы автоматизировать различные процессы, вроде работы на станке или управления персоналом, распределения обязанностей.Мелкие специальные программы заказываются службами такси, диспетчерскими компаниями и так далее. Они выполняют одну конкретную функцию и накладываются на другие приложения (навигаторы, карты). Есть популярные специальные программы, вроде 1С

Компьютерные вирусы

Что такое компьютерный вирус и троянская программа? Они представляют собой небольшие вредоносные продукты, которые попадают в ПО вычислительной техники по-разному. Однако у каждой есть своя цель. Некоторые являются довольно-таки безобидными, и если пользователь не работает с системными или инструментальными программами, то они не доставят ему хлопот Но есть и более вредные продукты, которые способны скопировать и передать автору личные данные пользователей, номера их кредитных карт, кошельки электронных платежных систем. Таковыми являются троянские программы. Они имитируют то или иное приложение, чтобы собрать и переслать информацию, удалить ее, либо передать управление вычислительной техникой третьему лицу. Борьба с вредоносными продуктами осуществляется посредством специальных антивирусных программ. Также есть способы предупреждения их возникновения на компьютере. Например, можно включать защиту системы в режиме реального времени. Тогда происходит фильтрация приходящего потока информации.

Машина Тьюринга

Машина Тьюринга стала грандиозным изобретением, положившим начало эре информационных технологий и предвосхитившим архитектуру современных компьютерных систем.

Машина Тьюринга снабжена бесконечной лентой, разделенной на ячейки, в каждой из которых содержится некий символ из фиксированного конечного множества. Совокупность всех символов называется алфавитом машины. Один из знаков этого своеобразного алфавита выделяется и носит название «пробела». Машина Тьюринга меняет содержимое ячеек при помощи специальной считывающей и записывающей головки движущейся вдоль ленты. Получая информацию от головки о содержимом каждой ячейки, устройство само решает в зависимости от своего внутреннего состояния, какой символ записать в данной ячейке и куда следует сдвинуть головку после этой операции. При этом внутреннее состояние (память) машины, характеризуемое неким значением от нуля до определенной максимальной величины, также подвергается изменению.

Машина Тьюринга устроена чрезвычайно просто, однако она позволяет выполнять практически любые программы, построенные на четких алгоритмах. Для исполнения различных вычислительных операций существует специальная таблица, в которой записаны определенные правила, представляющие собой набор универсальных инструкций для машины. Руководствуясь этой таблицей, в которой зафиксирован порядок действий для той или иной комбинации различных состояний и символов, устройство определяет, какую вычислительную операцию следует осуществить в каждой конкретной ситуации. По сути, универсальная машина Тьюринга является первым прототипом современных компьютеров.

Гениальное изобретение Алана Тьюринга успешно применялось британским криптоаналитическим бюро во время Второй мировой для взлома немецких секретных кодов. Позволяло обычным людям взламывать сложные коды.

Реализации

Цель трансляции — преобразование текста с одного языка на язык, понятный адресату. При трансляции компьютерной программы адресатом может быть:

· устройство — процессор (трансляция называется компиляцией);

· программа — интерпретатор (трансляция называется интерпретацией).

Виды трансляции:

· компиляция;

· интерпретация;

· динамическая компиляция.

Компиляция

Язык процессора (устройства, машины) называется машинным языком, машинным кодом. Код на машинном языке исполняется процессором. Обычно, машинный язык — язык низкого уровня, но существуют процессоры, использующие языки

Компилятор — транслятор, преобразующий исходный код с какого-либо языка программирования на машинный язык.

Процесс компиляции, как правило, состоит из нескольких этапов:

· лексический анализ;

· синтаксический анализ;

· семантический анализ;

· создание на основе результатов анализов промежуточного кода;

· оптимизация промежуточного кода;

· создание объектного кода, в данном случае машинного.

Программа может использовать сервисы, предоставляемые операционной системой, и сторонние библиотеки (например, библиотеки для работы с файлами и библиотеки для создания графического интерфейса). Для добавления в объектный файлмашинного кода из других объектных файлов (кода статических библиотек) и информации о динамических библиотеках выполняется связывание или компоновка. Связывание или компоновка выполняется редактором связей или компоновщиком. Компоновщик может быть отдельной программой или частью компилятора.

Пример

паскаль

Ассемблер — компилятор, преобразующий текст с языка ассемблера на машинный язык. Язык ассемблера — язык, близкий к машинному языку, язык низкого уровня.

Интерпретация

Интерпретация — процесс чтения и выполнения исходного кода. Реализуется программой — интерпретатором.

Интерпретатор может работать двумя способами:

1. читать код и исполнять его сразу (чистая интерпретация^[6]);

2. читать код, создавать в памяти промежуточное представление кода (байт-код или p-код), выполнять промежуточное представление кода (смешанная реализация).

В первом случае трансляция не используется, а во втором — используется трансляция исходного кода в промежуточный код.

Этапы работы интерпретатора:

· лексический анализ;

· синтаксический анализ;

· семантический анализ;

· создание промежуточного представления кода (при чистой интерпретации не выполняется);

· исполнение.

Интерпретатор моделирует машину (виртуальную машину), реализует цикл выборки-исполнения команд машины. Команды машины записываются не на машинном языке, а на языке высокого уровня. Интерпретатор можно назвать исполнителем языка виртуальной машины.

Чистая интерпретация применяется, обычно, для языков с простой структурой, например, языков сценариев, языков АПЛ и Лисп.

Примеры интерпретаторов, создающих байт-код: Perl, PHP, Python, Erlang.джава скрипт

Архитектура компьютера

Основным элементом материнская плата. На ней разведены линии связи (шины) между всеми (и друг с другом) посредством разъемов и портов. Не существует универсальных материнских плат, так как каждая из них предназначена для работы с совершенно определенным классом процессоров.

Центральный процессор – вычислительное ядро всего компьютера. Представлен крупной микросхемой с миллиардами транзисторов внутри, формирующими функциональные блоки. Любая запущенная на выполнение программа незаметно для пользователя преобразуется (интерпретируется) в машинный код и исполняется именно на центральном процессоре. Архитектура компьютера во многом определяется типом CPU.

Оперативная память( озу кратковременная память)является необходимой частью любого вычислительного устройства, даже простейшего калькулятора. В компьютерах транзисторы памяти реализованы в микросхемах, припаянных к планке текстолита с рядом медных скользящих контактов. Каждая планка вставляется в соответствующий разъем материнской платы. Кроме оперативной, существует принципиально иной вид памяти. Он представлен, прежде всего, устройствами на магнитных дисках (винчестеры)

Постоянная заводские

кэш быстродействующая память помогает озу для кратковременного хранение
внешняя память .

Кроме внутренних комплектующих, существует огромное количество внешних устройств. Лишь благодаря им удается обеспечивать взаимодействие человека и машины. Например, монитор, мышка, клавиатура, тачскрин, а также сканер, принтер и т.д. – все это внешние устройства, без которых компьютер оставался бы простым металлическим ящиком, вещью в себе.

Вопрос 29

В языке программирования Паскаль программа состоит из заголовка, раздела описаний и исполняемой части. Служебные слова Pascal, обозначающие начало определенного блока программы, выделены жирным белым шрифтом.

Program – блок описания заголовка программы в Паскале имеет декоративное значение и может отсутствовать.

Uses – в Паскале вспомогательные готовые программы собранные в библиотеки (модули). Например, процедуры рисования точек, линий, окружностей на экране содержатся в модуле graph. Модули объявляются в этом блоке. Если подключать дополнительные библиотеки не нужно, блок отсутствует. Большинство важнейших ключевых системных библиотек подключаются автоматически (по умолчанию).

Label – блок описания меток, содержит их имена перечисленные через запятую. Метки используются для организации переходов в программе. Если метки не нужны, блок отсутствует.

Const – блок описания простых и типизированных констант. Может отсутствовать если константы в программе не предусмотрены.

Type - блок описания типов данных используемых в программе. Может отсутствовать, если новые типы не вводятся.

Var - блок описания переменных с указанием их типа. Может встречаться в программе несколько раз для организации глобальных и локальных переменных (т.е. в основной программе и при описании процедур и функций).

Определение процедур и функций – специально оформленные вспомогательные алгоритмы в виде подпрограмм, о которых будем говорить отдельно.

Begin - end. – служебные слова, обрамляющие тело основной программы, где находятся исполняемые операторы. Т.о. Begin начинает исполняемую часть программы, а end. (точка в конце обязательна) – ее завершает. Т.о. теоретически в минимально возможном наборе программа может состоять только из пустого тела begin end.

Вопрос 30

Структура типов данных в языке Паскаль:

Простые типы.

Простые типы делятся на ПОРЯДКОВЫЕ и ВЕЩЕСТВЕННЫЕ.

1. ПОРЯДКОВЫЕ ТИПЫ, в свою очередь, бывают:

а) целые

В Паскале определено 5 целых типов, которые определяются в зависимости от знака и значения, которое будет принимать переменная.

Название типа	Длина (в байтах)	Диапазон значений
Byte		0...255
ShortInt		-128...+127
Word		0...65 535
Integer		-32 768...+32 767
LongInt		-2 147 483 648...+2 147 483 647

б) логический

Название этого типа BOOLEAN. Значениями логического типа может быть одна из логических констант: TRUE (истина) или FALSE (ложь).

в) символьный

Название этого типа CHAR - занимает 1 байт. Значением символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу присваивается целое число в диапозоне 0…255. Это число служит кодом внутреннего представления символа.

2. ВЕЩЕСТВЕННЫЕ ТИПЫ.

В отличие от порядковых типов, значения которых всегда сопоставляются с рядом целых чисел и, следовательно, представляются в ПК абсолютно точно, значения вещественных типов определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа.

Длина числового типа данных, байт	Название числового типа данных	Количество значащих цифр числового типа данных	Диапазон десятичного порядка числового типа данных
	Single	7..8	-45..+38
	Real	11..12	-39..+38
	Double	15..16	-324..+308
	Extended	19..20	-4951..+4932
	Comp	19 . .20	-2*1063 +1..+2*1063 -1

СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ

Структурированные типы данных определяют упорядоченную совокупность скалярных переменных и характеризуются типом своих компонентов.

Структурированные типы данных в отличие от простых задают множества сложных значений с одним общим именем. Можно сказать, что структурные типы определяют некоторый способ образования новых типов из уже имеющихся.

Существует несколько методов структурирования. По способу организации и типу компонентов в сложных типах данных выделяют следующие разновидности: регулярный тип (массивы); комбинированный тип (записи); файловый тип (файлы); множественный тип (множества); строковый тип (строки); в языке Турбо Паскаль версии 6.0 и старше введен объектный тип (объекты).

В отличие от простых типов данных, данные структурированного типа характеризуются множественностью образующих этот тип элементов, т.е. переменная или константа структурированного типа всегда имеет несколько компонентов. Каждый компонент в свою очередь может принадлежать структурированному типу, т.е. возможна вложенность типов.

1. Массивы

Массивы в Турбо Паскале во многом схожи с аналогичными типами данных в других языках программирования. Отличительная особенность массивов заключается в том, что все их компоненты суть данные одного типа (возможно структурированного). Эти компоненты можно легко упорядочить и обеспечить доступ к любому из них простым указанием порядкового номера.

Описание массива задаётся следующим образом:

<имя типа> = array [<сп.инд.типов>] of <тип>

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор;

Array, of – зарезервированные слова (массив, из);

<сп.инд.типов> - список из одного или нескольких индексных типов, разделённых запятыми; квадратные скобки, обрамляющие список, - требование синтаксиса;

<тип> - любой тип Турбо Паскаля.

В качестве индексных типов в Турбо Паскале можно использовать любые порядковые типы, кроме LongInt и типов-диапазонов с базовым типом LongInt.

Глубина вложенности структурированных типов вообще, а следовательно, и массивов – произвольная, поэтому количество элементов в списке индексов типов (размерность массива) не ограничено, однако суммарная длина внутреннего представления любого массива не может быть больше 65520 байт.

2. Записи

Запись – это структура данных, состоящая из фиксированного числа компонентов, называемых полями записи. В отличие от массива, компоненты (поля) записи могут быть различного типа. Чтобы можно было ссылаться на тот или иной компонент записи, поля именуются.

Структура объявления типа записи такова:

<имя типа> = RECORD <сп.полей> END

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор;

RECORD, END – зарезервированные слова (запись, конец);

<сп.полей> - список полей; представляет собой последовательность разделов записи, между которыми ставится точка с запятой.

3. Множества

Множества – это набор однотипных логических связанных друг с другом объектов. Характер связей между объектами лишь подразумевается программистом и никак не контролируется Турбо Паскалем. количество элементов, входящих в множество, может меняться в пределах от 0до 256 (множество, не содержащее элементов, называется пустым).именно непостоянством количества своих элементов множества отличаются от массивов и записей.

Два множества считаются эквивалентными тогда и только тогда, когда все их элементы одинаковы, причём порядок следования элементов множества безразличен. Если все элементы одного множества входят также и в другое, говорят о включении первого множества во второе.

Описание типа множества имеет вид:

<имя типа> = SET OF <баз.тип>

Здесь <имя типа> - правильный индификатор;

SET, OF – зарезервированные слова (множество, из);

<баз.тип> - базовый тип элементов множества, в качестве которого может использоваться любой порядковый тип, кроме WORD, INTEGER и LONGINT.

Для задания множества используется так называемый конструктор множества: список спецификаций элементов множества, отделяемых друг от друга запятыми; список обрамляется квадратными скобками. Спецификациями элементов могут быть константы или выражения базового типа, а также – тип-диапазон того же базового типа.

4. Файлы

Под файлом понимается либо именованная область внешней памяти ПК, либо логическое устройство – потенциальный источник или приёмник информации.

Любой файл имеет три характерные особенности

1. у него есть имя, что даёт возможность программе работать одновременно с несколькими файлами.
2. он содержит компоненты одного типа. Типом компонентов может быть любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов. Иными словами, нельзя создать «файл файлов».
3. длина вновь создаваемого файла никак не оговаривается при его объявлении и ограничивается только ёмкостью устройств внешней памяти.

Файловый тип или переменную файлового типа можно задать одним из трёх способов:

<имя>= FILE OF <тип>;

<имя>=TEXT;

<имя> = FILE;

Здесь <имя> - имя файлового типа (правильный индификатор);

FILE, OF – зарезервированные слова (файл, из);

TEXT – имя стандартного типа текстовых файлов;

<тип> - любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов.

В зависимости от способа объявления можно выделить три вида файлов:

· типизированные файлы (задаются предложением FILE OF…);

· текстовые файлы (определяются типом TEXT);

· нетипизированные файлы (определяются типом FILE).

О преобразовании