СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч–Бруевича Кафедра программной инженерии и вычислительной техники (ПИ и ВТ)

Данные − это формы представления информации, с которыми имеют дело информационные системы и их пользователи

Данные − это поддающееся многократной интерпретации представление информации в формализованном виде, пригодном для передачи, связи или обработки

Данные − это необработанные факты и цифры

Данные не зависят от информации, но информация зависит от данных, без данных информация не может быть получена

Данные не являются конкретными, информация должна быть достаточно определённой для того, чтобы иметь смысл

Информация − это обработанные данные, которые приобрели смысл

Информация − это сведения независимо от формы их представления

Введение. Классификация данных по структуре

ДАННЫЕ

КОНСТАНТЫ ПЕРЕМЕННЫЕ

(защита от записи)

ДАННЫЕ

несколько (множество) ячеек

Массив – упорядоченная последовательность переменных одного типа, имеющая общее имя.

тут лежат элементы массива

Объявление одномерного массива:

<имя_типа> <имя_массива>[<количество_элементов>];

<Количество_элементов> - всегда ЦЕЛОЕ и задается константным_выражением.

Пример:

const int N = 10; /* N – именованная константа целого типа int со значением 10 */

int mas[10]; float A[N];

N обязательно определено ранее как константа!

N не может быть переменной! Константное_выражение может быть:

константой, например 10

именованной константой N (ранее была объявлена как const int N = <целое_значение>)

выражением, содержащим константы и именованные константы:

20 * 45

2 * N

Пример:

int A[4] = {0, 12, 10, 4};

Элементы массива A

Обращение к произвольному элементу массива:

<имя_массива>[<индекс_элемента>]

Замечание:

<индекс_элемента> должен быть только целым числом и должен быть >= 0 и <= <размер_массива>

Представление в памяти:

int A[N] ;

Элементы массива A

0 1 ... N-1

Каждая ячейка имеет размер, соответствующий типу элементов массива. В данном примере - int

Имя массива – это адрес начала массива, а так же адрес элемента с индексом 0.

Т.е. обращение A и &A[0] – обращение к адресу, по которому начинается массив.

Одновременно работать со всем массивом нельзя, т.е. нельзя сложить два массива A и B вот так: A + B, необходимо все операции с массивами выполнять поэлементно.

Следствия недоступности массива как единого объекта:

Одним из самых заметных (и тяжёлых) следствий является

невозможность присваивания массивов, которой часто не хватает (как в Pascal).

Как мы увидим чуть позже, строки представляют собой частный случай массивов — и тоже, разумеется, не присваиваются.

Для начинающих, привыкших к высокоуровневой работе со строками в других языках, отсутствие возможности присвоить строку превращается в ночной кошмар, по крайней мере на первых порах.

Ещё один интересный момент: в языке Си определена операция вычитания типизированных адресов, результатом которой является целое число.

Эта операция имеет смысл только при применении к адресам элементов одного массива;

её результат — расстояние между двумя элементами, то есть разность их индексов.

Например, если мы работаем всё с тем же массивом m и присвоили указателю p адрес элемента m[13] (то есть выполнили p = &m[13] или просто p = m + 13), то значением выражения p - m будет число 13.

Как можно заметить, эта операция обратна операции прибавления целого числа к адресу.

Математическим понятием, которое привело к

появлению в языках программирования понятия «массив», являются матрица и ее частные случаи:

вектор-столбец;

вектор-строка.

Элементы матриц в математике принято обозначать с использованием индексов.

Существенно, что все элементы матриц либо вещественные, либо целые и т. п.

Такая «однородность» элементов свойственна и массиву, определение которого описывает тип элементов, имя массива и его размерность, то есть число индексов, необходимое для обозначения конкретного элемента.

Кроме того, в определении указывается количество значений, принимаемых каждым индексом.

Например: int a[10];

Определяет: массив из 10 элементов a[0], a[1], ..., a[9]

Всоответствии с синтаксисом Си в языке существуют только одномерные массивы, однако элементами одномерного массива, в свою очередь, могут быть массивы.

Поэтому двумерный массив определяется как массив массивов: float z[13][6];

Таким образом, выше определен массив z из 13 элементов- массивов, каждый из которых, в свою очередь, состоит из 6 элементов типа float.

Массив z определяет двумерный массив, первый индекс которого принимает 13 значений от 0 до 12, второй индекс принимает 6 значений от 0 до 5.

Указатель — переменная, содержащая адрес объекта.

Указатель не несет информации о содержимом объекта, а содержит сведения о том, где размещен объект.

Каждая переменная в памяти имеет свой адрес - номер первой ячейки, где она расположена, а также свое значение.

Указатель — это тоже переменная, которая размещается в памяти. Она тоже имеет адрес, а ее значение является адресом некоторой другой переменной.

Переменная, объявленная как указатель, занимает 4 байта в

оперативной памяти (в случае 32-битной версии компилятора).

int a, *b; a = 134; b = &a;

Отношение указателей и массивов int A[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

Массив хранит адрес, откуда начинаются его элементы A[3] эквивалентно *(A + 3)

Массив указателей их использование и инициализация

Можно создавать массивы указателей.

Для объявления массива целочисленных указателей из десяти элементов следует написать:

int *х[10];

Для присвоения адреса целочисленной переменной var третьему элементу массива следует написать:

х[2] = &var;

Для получения значения var следует написать:

*х[2]

Связь указателей и массивов

Идентификатор одномерного массива – это адрес памяти, начиная с которого он расположен, т.е. адрес его первого элемента. Таким образом, работа с массивами тесно взаимосвязана с применением указателей.

Пусть объявлены одномерный целочисленный массив a из 5

элементов и указатель p на целочисленные переменные:

int a[5]={1, 2, 3, 4, 5}, *p;

ID массива a является константным указателем на его

начало, т.е. а = &a[0] – адрес начала массива. Расположение массива а в оперативной памяти, выделенной компилятором, может выглядеть следующим образом

Указатели и доступ к элементам массивов.

Различие между адресом (то есть указателем-выражением) и указателем-объектом заключается в возможности изменять значения указателей-объектов.

Именно поэтому указатели-выражения называют указателями-константами или адресами, а для указателя- объекта используют название указатель-переменная или просто указатель.

В соответствии с синтаксисом языка Си имя массива без индексов является указателем-константой, то есть адресом его первого элемента (с нулевым индексом).

Это нужно учитывать и помнить при работе с массивами и указателями.

Указатель а содержит адрес начала массива.

В нашем примере а равен 4000 (а = 4000).

Если установить указатель р на объект а, т.е. присвоить переменной-указателю адрес первого элемента массива:

р = а;

что эквивалентно выражению: р = &a[0]; то получим, что и р = 4000

Тогда с учетом адресной арифметики обращение к i-му элементу массива а может быть записано следующими выражениями:

а[i] *(а+i) *(р+i) р[i], приводящими к одинаковому результату.

Идентификаторы а и р – указатели, очевидно, что выражения а[i] и *(а+i) эквивалентны.

Отсюда следует, что операция обращения к элементу массива по индексу применима и при его именовании переменной- указателем.

Таким образом, для любых указателей можно использовать две эквивалентные формы выражений для доступа к элементам массива: р[i] и *(р+i).

Первая форма удобнее для читаемости текста, вторая – эффективнее по быстродействию программы.

В языке Си отдельного типа данных «строка символов» нет.

Работа со строками реализована путем использования одномерных массивов типа char, т.е.

Строка символов – это одномерный массив символов, заканчивающийся нулевым байтом.

Нулевой байт – это байт, каждый бит которого равен нулю, при этом для нулевого байта определена символьная константа ´\0´ (признак окончания строки, или «нуль- символ»).

Поэтому если строка должна содержать k символов, то в описании массива размер должен быть k+1.

По положению нуль-символа определяется фактическая длина строки. Пример

char s[7]; – означает, что строка может содержать не более шести символов, а последний байт отводится под нуль- символ.

Строку можно инициализировать строковой константой

(строковым литералом), которая представляет собой набор символов, заключенных в двойные кавычки.

Например:

char S[ ] = “Работа со строками”;

Для данной строки выделено и заполнено 19 байт – 18 на символы и 19-й на нуль-символ.

Отсутствие нуль-символа и выход указателя при просмотре строки за ее пределы – распространенная ошибка при работе со строками.

В конце строковой константы явно указывать символ ´\0´ не нужно. Компилятор добавит его автоматически.

Символ ´\0´ нужно использовать явно тогда, когда символьный массив при декларации инициализируется списком начальных значений, например, следующим образом:

char str[10] ={‘V’ , ‘a’, ‘s’, ‘j’ , ‘а’, ‘\0’};

или когда строка формируется посимвольно в коде программы.

Операция присваивания одной строки другой в языке Си не определена (поскольку строка является массивом) и может обрабатываться при помощи оператора цикла (с использованием стандартной библиотечной функций).

Процесс копирования строки s1 в строку s2 имеет вид:

char s1[25], s2[25];

for (int i = 0; i <= strlen(s1); i++) s2[i] = s1[i];

Длина строки определяется с помощью стандартной функции strlen, которая вычисляет длину, выполняя поиск нуль- символа.

Большинство действий со строковыми объектами в Си

выполняются при помощи стандартных библиотечных функций, так, для правильного выполнения операции присваивания в примере необходимо использовать стандартную функцию:

strcpy(s1, ”Earth”); /* Правильно */