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第十一课 枚举、子界、集合及记录类型
发布时间: 2012-10-02 21:08:06   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:   我要评论()

在前面几章中我们用到了整型、实型、布尔型、字符型的数据。以上数据类型是由pascal规定的标准数据类型,只要写integer,real,boolean, char, pascal 编译系统就能识别并按这些类型来处理。pascal还允许用户定义一些类型,这是其它一些语言所没有的,这就使得pascal使用灵活、功能丰富。 

一、枚举类型

  随着计算机的不断普及,程序不仅只用于数值计算,还更广泛地用于处理非数值的数据。例如,性别、月份、星期几、颜色、单位名、学历、职业等,都不是数值数据。

  在其它程序设计语言中,一般用一个数值来代表某一状态,这种处理方法不直观,易读性差。如果能在程序中用自然语言中有相应含义的单词来代表某一状态,则程序就很容易阅读和理解。也就是说,事先考虑到某一变量可能取的值,尽量用自然语言中含义清楚的单词来表示它的每一个值,这种方法称为枚举方法,用这种方法定义的类型称枚举类型。

  枚举类型是一种很有实用价值的数据类型,它是pascal一项重要创新。

  (一)枚举类型的定义

  枚举类型是一种自定义类型,要使用枚举类型当然也要先说明枚举类型。

  枚举类型的一般格式:

   (标识符1,标识符2,,标识符n)

  说明:①括号中的每一个标识符都称为枚举元素或枚举常量。

     ②定义枚举类型时列出的所有枚举元素构成了这种枚举类型的值域(取值范围),也就是说,该类型的变量所有可能的取值都列出了。

  例如,下列类型定义是合法的:

  type days=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

  colors=(red,yellow,blue,white,black,green);

  而下列类型定义是错误的(因为枚举元素非标识符):

  type colortype=('red','yellow','blue','white');

  numbers=(1,3,5,7,9);

  ty=(for,do,while);

  (二)枚举类型变量

  定义了枚举类型,就可以把某些变量说明成该类型。如:

  var holiday,workday:day;

   incolor:colors;

  也可以把变量的说明与类型的定义合并在一起,:

  var holiday,workday:(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

   incolor:(red,yellow,blue,white,black,green);

  (三)枚举类型的性质

  ⒈枚举类型属于顺序类型

  根据定义类型时各枚举元素的排列顺序确定它们的序号,第一个枚举元素的序号为0。例如:设有定义:

  type days=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

  则:

  ord(sun)=0,ord(mon)=1,ord(sat)=6;succ(sun)=mon,succ(mon)=tue,

  succ(fri)=sat;pred(mon)=sun,pred(tue)=mon,pred(sat)=fri

  应注意的是:枚举类型中的第一个元素无前趋,最后一个元素无后继。

  ⒉对枚举类型只能进行赋值运算和关系运算

  一旦定义了枚举类型及这种类型的变量,则在语句部分只能对枚举类型变量赋值,或进行关系运算,不能进行算术运算和逻辑运算。

  在枚举元素比较时,实际上是对其序号的比较。当然,赋值或比较时,应注意类型一致。

  例如,设程序有如下说明:

  type days=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

    colors=(red,yellow,blue,white,black,green);

  var color:colors;

    weekday:days;

  则下列比较或语句是合法的:

  weekday:=mon;

  if weekday=sun then write('rest');

  weekday<>sun

  而下面比较或语句是不合法的:

  mon:=weekday;

  mon:=1;

  if weekday=sun or sat then write('rest');

  sun>red

  weekday<>color

  ⒊枚举变量的值只能用赋值语句来获得

  也就是说,不能用read(readln)读一个枚举型的值。同样,也不能用write(writeln)输出一个枚举型的值。如write(red)是非法的,会发生编译错误。千万不要误认为,该语句的结果是输出"red"三个字符。

  但对枚举数据的输入与输出可通过间接方式进行。输入时,一般可输入一个代码,通过程序进行转换,输出时,也只是打印出与枚举元素相对应的字符串。这在后面的例题中将有使用示例。 

  ⒋同一个枚举元素不能出现在两个或两个以上的枚举类型定义中。

  如:

  type color1=(red,yellow,white);

     color2=(blue,red,black);

  是不允许的,因为red属于两个枚举类型。

  (四)、枚举类型应用举例

  例一周七天用sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat表示, 要求利用枚举类型编程:当输入星期几的数字,能输出它的后一天是星期几(也用英文表示)

  源程序如下:

  program ex6_1;

  type week=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

  var 

    i : integer;

    day,sucday : week;

  begin

   write('What date is it');readln(i);

   case i of {根据输入i转换成枚举型}

    1:day:=mon;

    2:day:=tue;

    3:day:=wed;

    4:day:=thu;

    5:day:=fri;

    6:day:=sat;

    7:day:=sun;

   end;

   {计算明天sucday}

   if (day=sat) then sucday:=sun

   else sucday:=succ(day);

   {输出明天是星期几}

   write('The next day is ');

   case sucday of

    sun:writeln('sunday');

    mon:writeln('monday');

    tue:writeln('tuesday');

    wed:writeln('wednesay');

    thu:writeln('thursday');

    fri:writeln('friday');

    sat:writeln('saturday');

   end;

   end.

  评注:程序中变量daysucday分别表示今天、明天。

二、子界类型

  如果我们定义一个变量iinteger类型,那么i的值在微型机系统的pascal,使用2字节的定义表示法,取值范围为-3276832767。而事实上,每个程序中所用的变量的值都有一个确定的范围。

  例如,人的年龄一般不超过150,一个班级的学生不超过100人,一年中的月数不超过12,一月中的天数不超过31,等等。

  如果我们能在程序中对所用的变量的值域作具体规定的话,就便于检查出那些不合法的数据,这就能更好地保证程序运行的正确性。而且在一定程度上还会节省内存空间。

  子界类型就很好解决如上问题。此外,在数组的定义中,常用到子界类型,以规定数组下标的范围,上一章有关数组知识中我们已用到。

  (一)子界类型定义

  子界类型的一般格式:

    <常量1>..<常量2>

  说明①其中常量1称为子界的下界,常量2称为子界的上界。

     ②下界和上界必须是同一顺序类型(该类型称为子界类型的基类型),且上界的序号必须大于下界的序号。例如,下列说明:

  type age=0.5..150;

   letter=0..'z';

   let1='z'..'a';

  都是错误的。

  ③可以直接在变量说明中定义子界类型。如:

  type letter='a'..'d';

     var ch1,ch2:letter;

  可以合并成:

  var ch1,ch2:'a'..'d';

  当然,将类型定义和变量定义分开,则更为清晰。

  (二)子界类型数据的运算规则

  ⒈凡可使用基类型的运算规则同样适用该类型的子界类型。

  例如,可以使用整型变量的地方,也可以使用以整型为基类型的子界类型数据。

  ⒉对基类型的运算规则同样适用于该类型的子界类型。

  例如,divmod要求参加运算的数据为整因而也可以为整型的任何子界类型数据。

  ⒊基类型相同的不同子界类型数据可以进行混合运算。

  例如:设有如下说明:

  type a=1..100;

     b=1.1000;

     c=1..500;

  var  

     x:a;

     y:b;

     t:c;

     z:integer;

  则下列语句也是合法的:

  Z:=Sqr(x)+y+t;

  下列语句:

   t:=x+y+z;

  当X+Y+Z的值在1500范围内时是合法的,否则会出错。

  (三)子界类型应用举例

  例利用子界类型作为情况语句标号,编一个对数字, 大小写字母和特殊字符进行判别的程序。

  源程序如下:

  program cas;

  var c:char;

  begin

   readln(c);

  case c of

   '0'..'9':writeln('digits');

   'A'..'Z':writeln('UPPER-CASELETTERS');

   'a'..'z':writeln('lower-caseletters');

   esle writeln('special charactors');

  end;

 end.

  例使用子界型情况语句,当输入月、日、年(10 30 1986),输出30 Oct 1986

  源程序如下:

  program ex6_3;

   var month:1..12;

     date:1..31;

     year:1900..1999;

   begin

    write('Enter date(mm-dd-yy):');

    readln(month,date,year);

    write(date);

    case month of

     1:write('Jan':5);

     2:write('Feb':5);

     3:write('Mar':5);

     4:write('Apr':5);

     5:write('May':5);

     6:write('Jun':5);

     7:write('Jul':5);

     8:write('Aug':5);

     9:write('Sep':5);

     10:write('Oct':5);

     11:write('Nov':5);

     12:write('Dec':5);

    end;

    writeln(year:7);

   end.

  枚举类型和子界类型均是顺序类型,在前面一章数组的定义时,实际上我们已经用到了子界类型,数组中的下标类型确切地讲可以是和枚举类型或子界类型,大多数情况下用子界类型。

  如有如下说明:

  type color=(red,yellow,blue,white,black);

  var 

    a:array[color]of integer;

    b:array[1..100]of color;

  都是允许的。

三、集合类型

  集合是由具有某些共同特征的元素构成的一个整体。在pascal,一个集合是由具有同一有序类型的一组数据元素所组成,这一有序类型称为该集合的基类型。

  (一)集合类型的定义和变量的说明

  集合类型的一般形式为:

    set of <基类型>;

  说明①基类型可以是任意顺序类型而不能是实型或其它构造类型。同时,基类型的数据的序号不得超过255。例如下列说明是合法的:

  type letters=set of 'A'..'Z';

  numbers=set of 0..9;

  s1=set of char;

  ss=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

  s2=set of ss;

  ②与其它自定义类型一样可以将类型说明与变量说明合并在一起.:

  type numbers=set of 0..9;

  var s:numbers;

  与 var s:set of 0..9;等价。

  (二)集合的值

  集合的值是用""""括起来,中间为用逗号隔开的若干个集合的元素。如:

  [] 空集

  [1,2,3]

  ['a','e','i','o','u']

  都是集合。

  说明:

  ①集合的值放在一对方括号中,各元素之间用逗号隔开。

  ②在集合中可以没有任何元素,这样的集合称为空集。

  ③在集合中,如果元素的值是连续的,则可用子界型的表示方法表示。例如:  

    [1,2,3,4,5,7,8,9,10,15

  可以表示成:

     [1..5,7..10,15

  ④集合的值与方括号内元素出现的次序无关。例如,[1,5,8 ]和[5,1,8]的值相等。

  ⑤在集合中同一元素的重复出现对集合的值没有影响。例如,[1,8,5,1,8]与[1,5,8]的值相等。

  ⑥每个元素可用基类型所允许的表达式来表示。如[1,1+2,4]、[ch]、[succ(ch)]。

  (三)集合的运算

  ⒈赋值运算

  只能通过赋值语句给集合变量赋值,不能通过读语句赋值,也不能通过write(writeln)语句直接输出集合变量的值。

  ⒉集合的并、交、差运算

  可以对集合进行并、交、差三种运算,每种运算都只能有一个运算符、两个运算对象,所得结果仍为集合。三种运算符分别用""""""表示。注意它们与算术运算的区别。 

  ⒊集合的关系运算

  集合可以进行相等或不相等、包含或被包含的关系运算,还能测试一个元素是否在集合中。所用的运算符分别是:=、<>、>=、<=、in

  它们都是二目运算,且前4个运算符的运算对象都是相容的集合类型,最后一个运算符的右边为集合,左边为与集合基类型相同的表达式。

  例设有如下说明:

  type weekday=(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);

     week=set of weekday;

     subnum=set of 1..50;

  写出下列表达式的值:

  ⑴[sun,sat+sun,tue,fri

  ⑵[sun,fri*mon,tue

  ⑶[wun,sat*sun..sat

  ⑷[sun-mon,tue

  ⑸[mon-mon,tue

  ⑹[sun..sat-mon,sun,sat

  ⑺[1,2,3,5=1,5,3,2

  ⑻[1,2,3,4<>1..4

  ⑼[1,2,3,5>=1..3

  ⑽[1..5<=1..4

  ⑾[1,2,3<=1..3

  ⑿ 2 in1..10

  答表达式的值分别是:

  ⑴ [sun,sat,tue,fri

  ⑵ [ ]

  ⑶ [sun,sat

  ⑷ [ ]

  ⑸ [ ]

  ⑹ [tue..fri

  ⑺ TRUE

  ⑻ FALSE

  ⑼ TRUE

  ⑽ FALSE

  ⑾ TRUE

  ⑿ TRUE

  例输入一系列字符,对其中的数字字符、字母字符和其它字符分别计数。输入''后结束。

  源程序如下:

  program ex10_2;

  var id,il,io:integer;

    ch:char;

    letter:set of char;

    digit:set of '0'..'9';

  begin

    letter=['a'..'z','A'..'Z'];

    digit:=['0'..'9'];

    id:=0;il:=0;io:=0;

    repeat

     read(ch);

     if ch in letter

     then il:=il+1

     else if ch in digit

      then id:=id+1

      else io:=io+1;

   until ch='?';

   writeln('letter:',il,'digit:',id,'Other:',io);

  end.

四、记录类型

  在程序中对于组织和处理大批量的数据来说,数组是一种十分方便而又灵活的工具,但是数组在使用中有一个基本限制,这就是:一个数组中的所有元素都必须具有相同的类型。但在实际问题中可能会遇到另一类数据,它是由性质各不相同的成份组成的,即它的各个成 

份可能具有不同的类型。例如,有关一个学生的数据包含下列项目:

    学号  字符串类型

    姓名  字符串类型

    年龄  整型

    性别  字符型

    成绩  实型数组

  Pascal给我们提供了一种叫做记录的结构类型。在一个记录中,可以包含不同类型的并且互相相关的一些数据。

  (一)记录类型的定义

  在pascal中,记录由一组称为""的分量组成,每个域可以具有不同的类型。

  记录类型定义的一般形式:

  record

   <域名1>:<类型1>;

   <域名2>:<类型2>;

   : :

   : :

   <域名n>:<类型n>;

  end;

  说明:①域名也称域变量标识符, 应符合标识符的语法规则。在同一个记录中类型中,各个域不能取相同的名,但在不同的记录类型中,两个类型中的域名要以相同。

  ②记录类型的定义和记录变量可以合并为一个定义,如:

  type date=record

      year:1900..1999;

      month:1..12;

      day:1..31

     end;

  var x:date;

  可以合并成:

  var x: record

      year:1900..1999;

      month:1..12;

      day:1..31

     end;

  ③对记录的操作,除了可以进行整体赋值, 只能对记录的分量──域变量进行。

  ④域变量的表示方法如下: 

  记录变量名.域名

  如前面定义的记录X,3个分量分别为:x.year x.month x.day

  ⑤域变量的使用和一般的变量一样即域变量是属于什么数据类型,便可以进行那种数据类型所允许的操作。

  (二)记录的嵌套

  当一个记录类型的某一个域类型也是记录类型的时候,我们说发生了记录的嵌套,看下面的例子:

  例某人事登记表可用一个记录表示其中各项数据具有不同的类型,分别命名一个标识符。而其中的"出生年月日"又包括三项数据,还可以用一个嵌套在内层的记录表示。

  具体定义如下:

  type sexs=(male,female);

     date=record

      year:1900..1999;

      month:1..12;

      day:1..31;

     end;

  personal=record

      name:string[15];

      sex:sexs;

      birthdate:date;

      home:string[40];

     end;

  例设计一个函数比较两个dates日期类型记录变量的迟早。

  设函数名、形参及函数类型定义为:

  AearlyB(A,B:dates):boolean;

  函数的形参为两个dates类型的值参数。当函数值为true 时表示日期A早于日期B,否则日期A迟于日期B或等于日期B。显然不能对A、B两个记录变量直接进行比较,而要依具体的意义逐域处理。

  源程序如下:

  program ex6_7;

  type dates=record

      year:1900.1999;

      month:1..12;

      day:1..31

     end;

  var x,y:dates;

  function AearlyB(A,B:dates):boolean;

  var earln:boolean;

  begin

   early:=false;

   if (A.year<B.year) then early:=true;

   if (A.year=B.year)and(A.month<B.month)

   then early:=true;

   if (A.year=B.year)and(A.month=B.month)and(A.day<B.day)

   then early:=true;

   AearlyB:=early;

   end;{of AearlyB}

  begin

   write('Input DATE X(mm-dd-yy):')readln(X.month,X.day,X.year);

   write('Input DATE Y(mm-dd-yy):')readln(Y.month,Y.day,Y.year);

   if AearlyB(X,Y) then writeln(Date X early!') else writeln('Date X not    early!');

  end.

  (三)开域语句

  在程序中对记录进行处理时,经常要引用同一记录中不同的域,每次都按6.4.1节所述的格式引用,非常乏味。为此Pascal提供了一个with语句,可以提供引用域的简单形式。

  开域语句一般形式:

  with <记录变量名表> do

  <语句>

  功能do后的语句中使用with后的记录的域时只要直接写出域名即可,即可以省略图10.2.2中的记录变量名和"."

  说明①一般在with后只使用一个记录变量名。如:

  write('Input year:');

  readln(x.year);

  write('Input month:');

  readln(x.month);

  write('Input day:');

  readln(x.day);

  可以改写成:

  with x do

   begin

    write('Input year:');readln(year);

    write('Input month:');readln(month);

    write('Input day:');readln(day);

   end;

  ②设x,y是相同类型的记录变量,下列语句是非法的:

    with x,y do...;

  ③with后接若干个记录名时,应是嵌套的关系。如有记录说明:

    var x:record

      i:integer;

      y:record

        j:0..5;

        k:real;

       end;

      m:real

     end;

  可以使用:

  with x do

  begin

    read(i);

    with y do

      read(j,k);

    readln(m);

  end;

  或简写为:

  with x,y do

  readln(i,j,k,m);

  例读入10个日期,再对每个日期输出第二天的日期。输入日期的格式是月、日、年,如9301993,输出的格式为10/1/1993

  分析可用一个记录变量today表示日期。 知道一个日期后要更新为第二天的日期,应判断输入的日期是否为当月的最后一天,或当年的最后一天。

  源程序如下:

  program ex6_8;

   type date=record

        month:1..12;

        day:1..31; 

        year:1900..1999;

       end;

   var today:array[1..10]of date;

      i:integer;

      maxdays:28..31;

   begin

    for i:=1 to 10 do {输入10个日期}

     with today[i] do

      readln(month,day,year);

    for i:=1 to 10 do 

     with today[i] do{求第i个日期中月份最后一天maxdays}

      begin  

       case month of

        1,3,5,7,8,10,12:maxdays:=31;

        4,6,9,11 :maxdays:=30;

        2     :if(year mod 400=0) or( year mod 4=0)

              and(year mod 100<>0)

             then maxdays:=29

             else maxdays:=28;

       end;

       if day=maxdays 

        then begin

          day:=1;  

          if month=12 

           then begin

                month:=1;year:=year+1;

              end

            else month:=month+1;

          end

         else day:=day+1;

       writeln(month,'/',day,'/',year);

     end;

  end.

五、应用实例 

  例编制用筛法求1-n(n200)以内素数的程序。

  分析由希腊著名数学家埃拉托色尼提出的所谓"筛法",步骤如下:

     ①将所有候选数放入筛中;

     ②找筛中最小数(必为素数)next,放入集合primes中;

     ③将next的所有倍数从筛中筛去;

     ④重复②~④直到筛空。

  编程时,用集合变量sieve表示筛子,用集合primes存放所有素数。

  源程序如下:

  program ex10_3;

  const n=200;

  var sieve,primes:set of 2..n;

    next,j:integer;

  begin

    sieve:=[2..n];{将所有候选数放入筛中}

    primes:=[];{素数集合置空}

    next:=2;

    repeat

     {找筛sieve中最小一个数}

     while not(next in sieve) and(next<=n)do

      next:=succ(next);

     primes:=primes+[next];{将最小数放入素数集合中}

     {将这个素数的倍数从筛中删去}

    j:=next;

    while j<=n do

     begin

      sieve:=sieve-[j];

      j:=j+next;

     end

    until sieve=[];

    j:=0;

    for next:=2 to n do{打印出所有素数}

     if next in primes then

     begin

      write(next:5);

      j:=j+1;

      if j mod 10=0 then writeln;

     end;

    writeln;

  end.

练习

  1.一家水果店出售四种水果,每公斤的价格是:苹果1.50元,桔子1.80元,香蕉2.0,菠萝1.60元。编一个程序,使售货员只要从键盘输入货物的代码及重量,计算机便能显示货物的名称、单价、重量及总价。

  2.输入一个英语句子,以句号.为结束标志, 统计句子中元音字母出现的次数,把句子所有辅音字母组成一个集合,并把这些辅音字母打印出来。

  3.编程序建立某班25人的数学课程成绩表,要求用数组类型和记录类型,其成绩表格式如下:

    姓名  性别  平时成绩  期中考试  期终考试  总评成绩

    张良  男     90     85     92      ?

    王心  男     70     82     71      ?

    ……

    李英  女     82     84     75      ?

  其中总评成绩=平时成绩×20%+期中考试×30%+期终考试×%50

  4. 输入五个学生的出生日期(//)和当天的日期,然后用计算机计算出每个人到当天为止的年龄各是多少?(如某人1975101日出生,今天是94121,则他的年龄应为19,而另一人的出生日期为761230,则他的年龄为17岁。)

 


 
 

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