Данные в информатике

1. Понятие «информация». Количественные и качественные характеристики информации. Свойства информации. Виды информационных процессов. Понятие «данные». Типы данных.

Информация – это знания или сведения о ком-либо или о чем-либо.Информация – это сведения, которые можно собирать, хранить, передавать, обрабатывать, использовать. Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает сведения, разъяснения, изложение. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности: 1. в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п.; 2. в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов (в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник) сообщений, канал связи); 3. в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы; 4. в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.Информация – это отражение внешнего мира с помощью знаков или сигналов. Информационная ценность сообщения заключается в новых сведениях, которые в нем содержатся (в уменьшении незнания).

Количественные характеристики информации.

1)Синтаксическая мера информации. Эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту. На синтаксическом уровне учитываются тип носителя и способ представления информации, скорость передачи и обработки, размеры кодов представления информации.

2) Объём данных (VД) понимается в техническом смысле этого слова как информационный объём сообщения или как объём памяти, необходимый для хранения сообщения без каких-либо изменений. Информационный объём сообщения измеряется в битах и равен количеству двоичных цифр (“0” и “1”), которыми закодировано сообщение.

3) Семантическая мера информации. Для измерения смыслового содержания информации, т.е. ее количества на семантическом уровне, наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Для этого используется понятие тезаурус пользователя.

Тезаурус — это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.

4)Прагматическая мера информации. Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цепи. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.

Качественные характеристики информации.

Возможность и эффективность использования информации обусловливаются такими основными ее потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность, устойчивость.

1)Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта. Важнейшее значение здесь имеют:

• правильность концепции, на базе которой сформулировано исходное понятие;

• обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления.

2)Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных, т.е.

С увеличением содержательности информации растет семантическая пропускная способность информационной системы, так как для получения одних и тех же сведений требуется преобразовать меньший объем данных.

3)Достаточность (полнота) информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Понятие полноты информации связано с ее смысловым содержанием (семантикой) и прагматикой. Как неполная, т.е. недостаточная для принятия правильного решения, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.

4)Доступность информации восприятию пользователя обеспечивается выполнением соответствующих процедур ее получения и преобразования. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия пользователя форме. Это достигается, в частности, и путем согласования ее семантической формы с тезаурусом пользователя.

5)Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

6)Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

7)Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

8)Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Измеряется достоверность информации доверительной вероятностью необходимой точности, т. е. вероятностью того, что отображаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.

9)Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.Устойчивость информации, как и репрезентативность, обусловлена выбранной методикой ее отбора и формирования.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, чтоимеет наибольшее значение для информатики, это:

1)графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

2)звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

3)текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

4)числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем сис-темы кодирования (счисления) могут быть разными;

5)видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.

Под современной ИТ понимается совокупность информационных процессов (сбора, передачи, обработки и т.д.), реализованных на базе вычислительной техники и средств связи и привязанных к конкретной предметной области (например, производству или организационному управлению).

Существуют следующие виды информационных процессов (фазы информационного цикла):

  1. Сбор информации (иногда этот процесс называют восприятие или отбор информации).

Здесь осуществляется целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте, в результате чего формируется образ объекта, происходит его опознавание и оценка. При этом необходимо отделить интересующую нас в данном случае информацию от шумов и помех. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем.

Простейшим видом восприятия (сбора) является различение двух противоположных состояний: наличия («да») и отсутствия («нет»), более сложным – измерение. Для обеспечения сбора путем измерения необходимы специальные технические устройства – датчики (первичные измерительные преобразователи). Для сбора информации, носителем которой является документ, традиционно используются устройства ввода в ЭВМ, такие как клавиатура, манипуляторы, диджитайзеры (digitizer) и т.п. Все чаще используется средство НИТ – оптический считыватель (сканер).

  1. Передача (прием) информации.

Здесь информация переносится в пространстве от источника к получателю посредством тех или иных сигналов. На передающей стороне важное значение имеют такие операции, как, модуляция, кодирование, иногда аналого-цифровое преобразование (т.е. квантование по уровню и дискретизация по времени) и шифрование. На приёмной стороне осуществляется демодуляция, декодирование и восстановление непрерывного сигнала (т.е. цифро-аналоговое преобразование). Для передачи на расстояние используются каналы различной природы, самыми распространенными из которых являются электрические (обычные проводные линии) или электромагнитные (радиолинии). В НИТ все шире используется оптический канал (т.е. волоконно-оптические линии связи). Передача информации в НИТ осуществляется на базе информационных сетей.

  1. Хранение (накопление) информации.

Это перенос информации во времени. Для этого информация должна быть зафиксирована на материальном носителе. Традиционные способы хранения информации: для текста – бумажные печатные документы, для изображений – фотография и кино, для звука – магнитная запись. НИТ предложила свои способы хранения – внешняя память ЭВМ, микрофильмирование и микрофиширование. Именно память ЭВМ обеспечивает хранение информации в виде, позволяющем получить данные по запросам пользователей в приемлемые сроки, т.е. превращает накопленную информацию в информационные ресурсы. Наиболее эффективным способом хранения информации являются базы данных.

  1. Обработка информации.

Это упорядоченный процесс её преобразования в соответствии с некоторым алгоритмом. Здесь осуществляется выявление в информации интересующих зависимостей, сортировка, поиск и т.п. операции. Внедрение компьютерной информационной технологии обработки существенно повышает производительность труда персонала, освобождает его от рутинных операций, и часто приводит к сокращению численности работников.

В системах управления важнейшей целью обработки является решение задачи выбора управляющих воздействий. НИТ процесс обработки информации возлагает на ЭВМ, и только те процедуры, которые не поддаются формализации и требуют творческого подхода (в первую очередь процедуры принятия решения), осуществляются человеком.

  1. Представление информации (отображение или доведение до пользователя).

Здесь осуществляется преобразование информации о процессе или объекте (обычно после её обработки) в форму, обеспечивающую оперативное и безошибочное восприятие ее человеком. Это осуществляется с помощью устройств, способных воздействовать на органы чувств человека. К ним относятся такие традиционные устройства, как индикаторы, приборы, сигнализаторы, табло, мнемосхемы, а также средства НИТ: дисплеи, устройства печати, графопостроители (плоттеры), синтезаторы звука и некоторые другие.

Совокупность этих процессов, обеспечивает работу любой информационной (автоматизированной) системы, под которой понимают человеко-компьютерную систему, использующую компьютерную информационную технологию для достижения поставленной цели (производство информационных продуктов или поддержка принятия решений).

Данные. Алгоритм, реализующий решение некоторой конкретной задачи, всегда работает с данными. Данные — это любая информация, представленная в формализованном виде и пригодная для обработки алгоритмом.

Данные, известные перед выполнением алгоритма, являются на­чальными, исходными данными. Результат решения задачи — это ко­нечные, выходные данные. В задачах нахождения максимума из после­довательности чисел и их произведения исходными данными являются числа, а результатами (выходными данными) — соответственно с и М.

Данные делятся на переменные и константы.

Переменные — это такие данные, значения которых могут изме­няться в процессе выполнения алгоритма.

Например, для алгоритма вычисления площади круга необходимо объявить две переменные: переменную R, в которую будет заноситься значение радиуса окружности, и переменную S для вычисления площа­ди круга по формуле

S = pR2.

Константы — это данные, значения которых не меняются в процессе выполнения алгоритма. В примере, описанном выше, константой является число p. Каждая переменная и константа должна иметь свое уникальное имя. Имена переменных и констант задаются идентификаторами.

Идентификатор (по определению) представляет собой последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы.

Типы данных. С данными тесно связано понятие типа данных. Любой константе, переменной, выражению (с точки зрения обработки на ЭВМ) всегда сопоставляется некоторый тип. Тип данных характеризует множество значений, к которым относится константа и которые может принимать переменная или выражение. Например, если переменная в некотором алгоритме может принимать только значения из множества целых чисел, то ей ставится в соответствие целый тип данных.

Типы данных принято делить на простые (базовые) и структурированные.

К основным базовым типам относятся:

• целый (INTEGER) — определяет подмножество допустимых значений из множества целых чисел;

• вещественный (REAL) — определяет подмножество допустимых значений из множества вещественных чисел;

• логический (BOOLEAN) — множество допустимых значений — истина и ложь;

• символьный (CHAR) — цифры, буквы, знаки препинания и пр.

К структурным типам относятся наборы однотипных или разнотипных данных, с которыми алгоритм должен работать как с од­ной именованной переменной:

  • Массивы — представляет собой упорядоченную структуру однотипных данных, которые называются элементами массива.
  • Списки — это абстрактный тип данных, представляющий собой упорядоченный набор значений, в котором некоторое значение может встречаться более одного раза.
  • Файловые — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании
  • Строковые — это последовательность символов. Максимальное количество символов в строке (длина строки) может изменяться от 1 до 255. Переменную строкового типа можно определить через описание типа в разделе определения типов или непосредственно в разделе объявления переменных.
  • Объектные — некоторая сущность в цифровом пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая определенные свойства и операции над ними.
  • Множественные — тип и структура данных в информатике, которая является реализацией математического объекта множество.

данные

Значения в других словарях

  1. данные — орф. данные, -ых Орфографический словарь Лопатина
  2. данные — ДАННЫЕ -ых; мн. 1. Сведения, показатели, характеризующие кого-, что-л. как основа каких-л. выводов, решений. Анкетные, архивные, научные д. Статистические д. Д. эксперимента, разведки. По агентурным данным. Получить новые… Толковый словарь Кузнецова
  3. ДАННЫЕ — 1) факты, не связанные друг с другом: имена, даты, числа; 2) сведения, обработанные специальным образом для принятия решений, информация. Экономический словарь терминов
  4. данные — см. >> причина Словарь синонимов Абрамова
  5. ДАННЫЕ — ДАННЫЕ — англ. data; нем. Daten. Имеющаяся информация о фактах и процессах качественного и количественного типа, к-рая может быть использована для дальнейших выводов и обобщений. Социологический словарь
  6. данные — -ых, мн. 1. Сведения, показатели, характеризующее кого-, что-л., служащие для каких-л. выводов, решений. Анкетные данные. Статистические данные. Данные разведки. □ спросила его, как инженера, об особенностях новой турбины. Малый академический словарь
  7. данные — данные мн. 1. Сведения, факты, характеризующие кого-либо или что-либо, необходимые для каких-либо выводов, решений и т.п. 2. Свойства, способности, качества как условия или основания, необходимые для чего-либо. Толковый словарь Ефремовой
  8. данные — Да́/нн/ые, -ых. Морфемно-орфографический словарь
  9. данные — сущ., мн., употр. сравн. часто мн. что? данные, (нет) чего? данных, чему? данным, (вижу) что? данные, чем? данными, о чём? о данных 1. Данными являются сведения, информация, факты, которые вы можете собирать и анализировать с какой-либо целью. Толковый словарь Дмитриева
  10. данные — данные , -ых Орфографический словарь. Одно Н или два?
  11. данные — Данные, данных, данным, данные, данными, данных Грамматический словарь Зализняка
  12. данные — Д’АННЫЕ, данных, ед. данное, данного, ср. (·книж. ). Сведения, обстоятельства, служащие для какого-нибудь вывода, решения. Получены данные, что здесь скрывается преступник. Нет достаточных данных для возбуждения уголовного преследования. Толковый словарь Ушакова
  13. данные — Нормативы, сведения, сообщения, предоставленные в формализованном виде, используемые в процессе управления, ведения хозяйственной деятельности и т.д. Большой бухгалтерский словарь
  14. ДАННЫЕ — ДАННЫЕ, информация, например, списки слов, перечень результатов измерений или коды, представляющие запись изображения. Обработкой данных занимаются КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ. Научно-технический словарь
  15. Данные — В вопросах математики Д. суть величины, значения которых известны или предполагаются известными; зная их, требуется в рассматриваемом вопросе определить искомые неизвестные величины. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  16. данные — сущ., кол-во синонимов: 18 астроданные 1 данное 1 информация 33 материал 306 персданные 1 показания 3 показатели 3 радиоданные 1 разведданные 1 сведения 18 способности 10 статданные 1 талант 28 талантливость 12 условия 30 цифирь 7 цифры 3 эмпирика 7 Словарь синонимов русского языка

Данные (в информатике)

Смотреть что такое «Данные (в информатике)» в других словарях:

  • ДАННЫЕ — в информатике информация, представленная в формализованном виде, что обеспечивает возможность ее хранения, обработки и передачи … Большой Энциклопедический словарь

  • Данные — (калька от англ. data) представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Изначально данные величины, то… … Википедия

  • Данные в программировании — Данные (калька от лат. data) это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Содержание 1 В обществе 2 В информатике 2.1 Типы данных … Википедия

  • данные — ых; мн. 1. Сведения, показатели, характеризующие кого , что л. как основа каких л. выводов, решений. Анкетные, архивные, научные д. Статистические д. Д. эксперимента, разведки. По агентурным данным. Получить новые д. о падении национального… … Энциклопедический словарь

  • ДАННЫЕ — в информатике, информация, представленная в формализов. виде, что обеспечивает возможность её хранения, автоматич. обработки и передачи с помощью техн. средств (напр., ЭВМ) … Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Всероссийская олимпиада школьников по информатике — и ИКТ Логотип XXIII Всероссийской олимпиады школьников по информатике Основные сведения Предмет информатика Зона охвата … Википедия

  • Знание (в информатике) — Знание форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека. Выделяют различные виды знания: научное, обыденное (здравый смысл), интуитивное, религиозное и др. Обыденное знание служит основой ориентации человека в … Википедия

  • Информация — (Information) Информация это сведения о чем либо Понятие и виды информации, передача и обработка, поиск и хранение информации Содержание >>>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

  • Олимпиада по программированию — интеллектуальное соревнование по решению различных задач на ЭВМ, для решения которых необходимо придумать и применить какой либо программу и/или алгоритм на одном из языков программирования. Олимпиады по программированию проводятся с целью… … Википедия

  • Олимпиадное программирование — Олимпиада по программированию интеллектуальное соревнование по решению различных задач на ЭВМ, для решения которых необходимо придумать и применить какой либо программу и/или алгоритм на одном из языков программирования. Олимпиады по… … Википедия

Типы данных

Информация, поступающая в компьютер, состоит из определенного множества данных, относящихся к какой-то проблеме, — это именно те данные, которые относятся к конкретной задаче и из которых требуется получить желаемый ответ. В математике классифицируют данные в соответствии с некоторыми важными характеристиками. Принято различать целые, вещественные и логические данные, множества, последовательности, векторы, матрицы (таблицы) и т.д. В обработке данных на компьютере классификация играет даже боRльшую роль.

Любая константа, переменная, выражение или функция относятся к некоторому типу. Тип данных определяет диапазон допустимых значений и операций, которые могут быть применены к этим значениям. Кроме того, тип данных задает формат представления объектов в памяти компьютера, ведь в конце концов любые данные будут представлены в виде последовательности двоичных цифр (нулей и единиц). Тип данных указывает, каким образом следует интерпретировать эту информацию. Тип любой величины может быть установлен при ее описании, а в некоторых языках может выводиться компилятором по ее виду (Fortran, Basic).

Например, если переменная имеет целочисленный тип данных, то таким образом определен диапазон значений, которые могут быть сохранены в этой переменной (целые числа) и определены операции, которые могут быть применены к этой переменной (арифметические, логические, возможность ввода и вывода значений этой переменной). Каждый язык программирования поддерживает один или несколько типов данных. Наличие в языке программирования типизации означает жесткую связку операций и типов объектов, над которыми их можно выполнять. Не все языки обладают таким свойством. Например, в языке С практически любые операции можно выполнять над любыми данными (например, складывать два символа или число с логическим значением, но в большинстве случаев такие операции бессмысленны и соответствуют ошибке в программе, на которую компилятор указать не сможет).

Классификация типов данных

Любые данные могут быть отнесены к одному из двух типов: простому (основному), форма представления которого определяется архитектурой ЭВМ, или сложному, конструируемому пользователем для решения конкретных задач. Данные простого типа — это символы, числа и т.п. элементы, дальнейшее дробление которых не имеет смысла. Из таких элементарных данных формируются структуры (сложные типы) данных.

Принято различать следующие типы данных:

· Простые.

• Числовые типы.

§ Целочисленные.

§ Вещественные.

• Символьный тип.

• Логический тип.

• Перечислимый тип.

◊ Множество.

◊ Указатель.

· Составные.

◊ Массив.

• Строковый тип.

◊ Запись.

◊ Последовательность.

Рассмотрим перечисленные типы данных подробнее.

Простые типы

Числовые типы. Значениями переменных таких типов являются числа. К ним могут применяться обычные арифметические операции, операции сравнения (в результате получается логическое значение). Принципиально различны в компьютерном представлении целые и вещественные типы.

Целочисленные типы данных делятся, в свою очередь, на знаковые и беззнаковые. Целочисленные со знаком могут принимать как положительные, так и отрицательные значения, а беззнаковые — только неотрицательные значения. Диапазон значений при этом определяется количеством разрядов, отводимых на представление конкретного типа в памяти компьютера (см. “Представление чисел”).

Вещественные типы бывают: с фиксированной точкой, то есть хранятся знак и цифры целой и дробной частей (в настоящее время в языках программирования реализуются редко), и с плавающей точкой, то есть число приводится к виду m х 2e, где m — мантисса, а e — порядок числа, причем 1/2 m 1, e — целое число. В данном случае хранятся знак, число e и двоичные цифры дробной части числа m, которые умещаются в отведенную для этого память. Говорят, что вещественные числа представимы с некоторой точностью.

Символьный тип. Элемент этого типа хранит один символ. При этом могут использоваться различные кодировки, которые определяют, какому коду (двоичному числу) какой символ (знак) соответствует. К значениям этого типа могут применяться операции сравнения (в результате получается логическое значение). Символы считаются упорядоченными согласно своим кодам (номерам в кодовой таблице).

Логический тип. Данные этого типа имеют два значения: истина (true) и ложь (false). К ним могут применяться логические операции. Используется в условных выражениях, операторах ветвления и циклах. В некоторых языках, например С, является подтипом числового типа, при этом ложь = 0, истина = 1 (или истинным считается любое значение, отличное от нуля).

Перечислимый тип. Отражает самый прямолинейный способ описания простого типа — перечисление всех значений, относящихся к этому типу. Каждая константа такого типа получает свой порядковый номер, что позволяет реализовать ряд простых операций над этим типом, таких, как получить следующее по порядку значение данного типа.

Множество как тип данных в основном совпадает с обычным математическим понятием множества. Допустимы стандартные операции с множествами и проверка на принадлежность элемента множеству. В некоторых языках рассматривается как составной тип (массив логических значений, i-й элемент которого указывает, находится ли i в множестве), однако эффективней реализовывать множество как машинное слово (или несколько слов), каждый бит которого характеризует наличие соответствующего элемента в множестве.

Указатель (тип данных). Если описанные выше типы данных представляли какие-либо объекты реального мира, то указатели представляют объекты компьютерного мира, то есть являются исключительно компьютерными терминами. Переменная-указатель хранит адрес в памяти компьютера, указывающий на какую-либо информацию, как правило — на другую переменную.

Составные типы

Составные типы формируются на основе комбинаций простых типов.

Массив является индексированным набором элементов одного типа, простого или составного (см. “Операции с массивами”). Одномерный массив предназначен для компьютерной реализации такой структуры, как вектор, двухмерный массив — таблицы.

Строковый тип. Хранит строку символов. Вообще говоря, может рассматриваться как массив символов, но иногда рассматривается в качестве простого типа. Часто используется для хранения фамилий людей, названий предметов и т.п. К элементам этого типа может применяться операция конкатенации (сложения) строк. Обычно реализованы также операции сравнения над строками, в том числе операции “<” и “>”, которые интерпретируются как сравнение строк согласно алфавитному порядку (алфавитом здесь является набор символов соответствующей кодовой таблицы). Во многих языках реализованы и специальные операции над строками: поиск заданного символа (подстроки), вставка символа, удаление символа, замена символа.

Запись. Наиболее общий метод получения составных типов из простых заключается в объединении элементов произвольных типов. Причем сами эти элементы могут быть, в свою очередь, составными. Так, человек описывается с помощью нескольких различных характеристик, таких, как имя, фамилия, дата рождения, пол, и т.д. Записью (в языке С — структурой) называется набор различных элементов (полей записи), хранимый как единое целое. При этом возможен доступ к отдельным полям записи. К полю записи применимы те же операции, что и к базовому типу, к которому это поле относится (тип каждого поля указывается при описании записи).

Последовательность. Данный тип можно рассматривать как массив бесконечного размера (память для него может выделяться в процессе выполнения программы по мере роста последовательности). Зачастую такой тип данных обладает лишь последовательным доступом к элементам. Под этим подразумевается, что последовательность просматривается от одного элемента строго к следующему, формируется же она путем добавления элементов в ее конец. В языке Pascal подобному типу соответствуют файловые типы данных.

Преимущества от использования типов данных

Типы данных защищают программы по крайней мере от следующих ошибок:

1. Некорректное присваивание. Пусть переменная объявлена как имеющая числовой тип. Тогда попытка присвоить ей символьное или какое-либо другое значение приведет к ошибке еще на этапе компиляции. Такого рода ошибки трудно отследить обычными средствами.

2. Некорректная операция. Типизация позволяет избежать попыток применения выражений вида “Hello world” + 1. Поскольку, как уже говорилось, все переменные в памяти хранятся как наборы битов, то при отсутствии типов подобная операция была выполнима (и могла дать результат вроде “Hello worle”!). С использованием типов такие ошибки отсекаются опять же на этапе компиляции.

3. Некорректная передача параметров в процедуры и функции (см. “Подпрограммы”). Если функция “синус” ожидает, что ей будет передан числовой аргумент, то передача ей в качестве параметра строки “Hello world” может иметь непредсказуемые последствия. При помощи контроля типов такие ошибки также отсекаются на этапе компиляции или приводят к ошибкам выполнения программы, если значения параметра вводятся с клавиатуры или файла.

Кроме того, типы данных позволяют программисту абстрагироваться от машинного представления информации в виде наборов нулей и единиц и строить программы, основываясь на знакомых понятиях, таких, как числа, множества, последовательности, и т.п. В конечном итоге это приводит к получению более надежных программ.

Методические программы

При изучении данной темы самое главное — разделить следующие понятия:

данные — тип данных — абстрактная структура данных — структура данных

Типом данных переменной называют множество значений, которые может принимать эта переменная, и множество операций, которые применимы к этим значениям.

Абстрактная структура данных (см. “Структуры данных”) — это некоторая математическая модель данных (см. выше), включающая различные операции, определенные в рамках этой модели. Для реализации абстрактной структуры в том или ином языке программирования используются структуры, которые представляют собой набор переменных, возможно различных типов данных, объединенных определенным образом. При этом одна и та же абстрактная структура данных может быть реализована через различные структуры языка программирования. Например, такая абстрактная структура данных, как список, может быть реализована с использованием массива, файла или списка динамических переменных. Примеры различных структур данных, реализующих абстрактную структуру граф, приведены в статье “Табличные модели” 2.

Изучение конкретных типов данных производится в процессе рассмотрения определенного языка программирования в курсе информатики. При этом нельзя совсем не касаться таких вопросов, как представление определенного типа данных в памяти компьютера и диапазон значений, которые могут принимать переменные каждого из типов. Рассказывать стоит и о преобразованиях типов, как автоматических, выполняемых компилятором при анализе операции присваивания, например, вещественной переменной целочисленного выражения, так и производимых программистом, например, при переводе текстовой информации в числовую и т.д.

Изучение особенностей представления целых чисел (а именно этот тип данных встречается в учебных задачах по программированию чаще всего) полезно проиллюстрировать следующим примером.

Пример. С помощью программы на языке Borland Pascal вычислим значение n! (факториал числа n). Версия языка в данном случае указана потому, что ею определяется количество разрядов, отводимых на переменные определенного типа. В данном случае на переменные типа integer отводится 16 бит, что определяет диапазон значений этого знакового типа от –32 768 до 32 767.

var a,i,n: integer;

readln(n);

a := 1;

for i := 2 to n do

a := a * i;

writeln(a)

При запуске этой программы для n = 7, 8 и 10 мы получим 5040, –25 216 и 24 320 соответственно. Первое полученное значение является верным, второе (отрицательное) может натолкнуть программиста на мысль, что в результате арифметических действий произошел выход за границу диапазона значений типа, а вот третье число само по себе может показаться верным, хотя, конечно, это не так.

На этом примере можно показать, что правильный алгоритм решения задачи при неправильном выборе типов данных может привести к абсурдному результату. И при разработке программы одним из важных этапов является оценка возможных значений (в том числе промежуточных) используемых переменных и выбор подходящих типов данных.

Следует подчеркнуть, что для целого типа выход за диапазон значений не приводит к прерыванию работы процессора (компьютер выдает неверные результаты), а для вещественных чисел (переполнение порядка) — это аварийная ситуация (floating point error), которая не пройдет незамеченной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *