Данные и величины

Совокупность величин, с которыми работает компьютер, принято называть данными. По отношению к программе различают исходные, окончательные (результаты) и промежуточные данные, которые получают в процессе вычислений, см. рисунок 2.1.

Например, при решении квадратного уравнения исходными данными являются коэффициенты , , , результатами – корни уравнения и , а промежуточными данными – дискриминант уравнения .

Результаты

Программа (промежуточные данные)

Исходные данные

Рисунок 2.1 – Уровни данных относительно программы

Для успешного освоения программирования необходимо усвоить следующее правило: всякая величина занимает свое определенное место в памяти ЭВМ, иногда говорят – ячейку памяти. Термин «ячейка» для архитектуры современных ЭВМ несколько устарел, однако в учебных целях его удобно использовать.

Любая величина имеет три основных свойства: имя, значение и тип. На уровне команд процессора величина идентифицируется адресом ячейки памяти, в которой она хранится. В алгоритмах и языках программирования величины подразделяются на константы и переменные. Константа – неизменная величина, и в алгоритме она представляется собственным значением, например: 15, 34.7, k, True и др. Переменные величины могут изменять свои значения в ходе выполнения программы и представляются в алгоритме символическими именами – идентификаторами, например: X, S2, cod 15 и др. Любые константы и переменные занимают ячейку памяти, а значения этих величин определяются двоичным кодом в этой ячейке.

Таблица 2.1 – Основные типы данных

Тип	Значения	Операции	Внутреннее представление
Целые	Целые положи­тельные и отрица­тельные числа в некотором диапа­зоне, например: 23, –12, 387	Арифметические операции с целыми числами: сложение, вычитание, умноже­ние, целое деление и деление с остат­ком. Операции отноше­ний (<, >, = и др.)	Формате фикси­рованной точкой
Веществен­ные	Любые (целые и дробные) числа в некотором диапа­зоне, например: 2.5, –0.01, 45.0, 3.6x109	Арифметические операции. Операции отношений	Формате плава­ющей точкой
Логические	True (истина) False (ложь)	Логические опера­ции: И (and), ИЛИ (or), НЕТ (not). Опе­рации отношений	1 – True; 0 – False
Символьные	Любые символы компьютерного алфавита, напри­мер: а, 5, +, $	Операции отноше­ний	Коды таблицы символьной ко­дировки, напри­мер: ASCII – один символ – 1 байт; Unicode – один символ – 2 байт

Теперь о типах величин – типах данных – понятии, которое встречается при изучении в курсе информатики баз данных и электронных таблиц. Это понятие является фундаментальным в программировании.

В каждом языке программирования существует своя концепция и своя система типов данных. Однако в любой язык входит минимально необходимый набор основных типов данных: целые, вещественные, логические и символьные. С типом величины связаны три ее свойства: множество допустимых значений, множество допустимых операций, форма внутреннего представления. В таблице 2.1 представлены свойства основных типов данных.

Типы констант определяются по контексту (т.е. по форме записи в тексте), а типы переменных устанавливаются в описаниях переменных.

По структуре данные подразделяются на простые и структурированные. Для простых величин, называемых также скалярными, справедливо утверждение одна величина – одно значение, а для структурированных – одна величина – множество значений. К структурированным величинам относятся массивы, строки, множества и др.

4 ЭВМ – исполнитель алгоритмов

Как известно, каждый алгоритм (программа) составляется для конкретного исполнителя, т.е. в рамках его системы команд. О каком же исполнителе идет речь при изучении темы «Программирование для ЭВМ»? Ответ очевиден: исполнителем здесь является компьютер, а точнее говоря, комплекс ЭВМ + система программи­рования (СП). Программист составляет программу на том языке, на который ориентирована СП. Схематически это изображено на рисунке 2.2, где входным языком исполнителя является язык программирования, например, Pascal, C/C++ или C#.

Система программирования на языке Pascal, C/C++ или C#

Программа на языке Pascal, C/C++ или C#

ЭВМ

Рисунок 2.2 – Уровни данных относительно программы

Независимо от того, на каком языке программирования будет написана программа, алгоритм решения любой задачи на ЭВМ может быть составлен из следующих команд: присваивания, ввода, вывода, обращения к вспомогатель­ному алгоритму, цикла, ветвления.

Далее для описания алгоритмов будут использоваться блок-схемы и учебный алгоритмический язык (АЯ), применяемый в школьном курсе информатики[30, 31, 32, 33].