Тип, имя и значение переменной. В объектно-ориентированных языках программирования переменные играют такую же важную роль, как и в процедурных языках. Что такое переменная в программировании и чем она отличается от константы

Целочисленные переменные способны хранить только не очень большие целые числа, которые располагаются в диапазоне от –32768 до +32767. Арифметические операции над подобными числами производятся очень быстро. Для обозначения подобного типа применяется символ «%».

Подобный тип впервые был применен в языке QuickBASIC. В этих переменных располагаются целые значения от –2 147 483 648 до +2 147 483 647. Обозначается символом «&». Арифметические действия над приведенными числами выполняются тоже очень быстро, и в случае работы с процессором 386DX или 486DX обнаруживается только небольшая разница в скорости вычислений между Long Integer и Integer.

Single Precision

Идентификатором для таких чисел является символ «!». Такой тип переменной дает возможность хранить дробные числа, точность которых до седьмой цифры. То есть если получается результат 12345678.97, то часть 8.97 не точна. Результат может иметь значение, к примеру, 12345670.01. Длина чисел может иметь 38 знаков. Произведения математических операций с данными переменными тоже будут приблизительными. Кроме того, арифметические действия производятся медленнее, чем с целочисленными переменными.

Double Precision

Переменные подобного типа дают возможность хранить числа с точностью до 16 цифр и длиной до 300 4б символов. Идентификатором служит «#». Вычисления с ними тоже приблизительны, а скорость их не очень большая. Чаще всего переменные типа Double Precision применяются для научных расчетов. Currency

Этого типа не существовало в версиях GW-BASIC и QuickBASIC. Его применяют для того, чтобы не допускать ошибок при преобразовании десятичных чисел в двоичную форму и наоборот. Такой тип может иметь до 4 цифр после запятой и до 14 – перед ней. Внутри этого диапазона вычисления являются точными. Идентификатор такой переменной – символ «@». Так как все арифметические операции, кроме сложения и вычитания, производятся так же медленно, как и в случае переменных с двойной точностью, такой тип более предпочтителен для проведения финансовых расчетов.

С помощью такого типа данных можно хранить значения времени и даты в промежутке от полуночи 1 января 100 года до полуночи 31 декабря 9999 года. Подобные значения в тексте программ обозначенысимволами «#», например: Millenium = #January 1, 2000#.

При введении только значения даты Visual Basic полагает, что время соответствует 00:00.

• 
  Типы переменных . Integer. Целочисленные переменные способны хранить только не очень большие целые числа, которые располагаются в диапазоне от –32768 до +32767.


• 
  Его применение вместо целочисленных переменных представляет собой хороший стиль программирования.
  Переменная типа variant способна содержать данные любого типа .


• 
  Процедуры и функции для переменных строкового типа . Последовательность символов определенной длины называется строкой.


• 
  Объявление типов переменных при осуществлении обработки событий перед их использованием – естественно, с комментариями...


• 
  Visual Basic способен работать с 14 стандартными типами переменных . Также можно определить собственный тип данных.


• 
  Динамическая переменная не указывается явно в описаниях переменных , и к ней нельзя
  Переменная ссылочного типа содержит адрес динамической переменной в памяти.

В алгоритмических языках программирования переменные играют важнейшую роль. Они предназначены для хранения и обработки данных в программах. Мы знаем, что в математике переменные – данные, которые меняют свои значения.

В программировании переменная задается именем, определяющим область оперативной памяти компьютера, куда во время работы программы можно занести и хранить в закодированном виде некоторое значение (целое или вещественное число, последовательность символов, логическое значение), которым при необходимости можно пользоваться и которое можно изменять. Таким образом, переменную можно представить себе как ящик с какими-либо данными, на котором написано его название. Основными характеристиками переменной являются:

· Имя - переменные задаются именами, определяющими область памяти, в которой хранится значение переменной. Имя любой переменной уникально и не может изменяться в процессе выполнения программы. Имя переменной должно обязательно начинаться с буквы. Например: А, MAX, t1

· Тип – тип переменной определяется типом данных, которые могут быть значениями переменных.

· Значение - значениями переменных могут быть данные различных типов (целое или вещественное число, последовательность символов, логическое значение и т.д.). Например: 5, -3.14 (запятая в десятичных дробях заменяется точкой), «результат» (текст - это любой набор знаков, взятый в кавычки).

PЗнаете ли вы

Тип переменной определяет размер области памяти для хранения переменной и какие операции допустимы с этой переменной (например, над числовыми переменными возможны арифметические операции, над строковыми – операции преобразования символьных строк, над логическими – логические операции).

Типы переменных

"4. Компьютерная программа может управлять работой компьютера, если она находится

m на гибком диске	m на CD-ROM
m в оперативной памяти	m на жестком диске

"5. Найдите соответствие, выбрав свойство алгоритма из списка:

Операция присваивания

Свое значение переменная может получить с помощью:

· операции ввода.

Ввод «Введите стороны треугольника» а, b, c .

· операции присваивания. Записывается она, например, так:

x:= a (запись означает, что в что в ячейку памяти, выделенную для переменной х компьютер должен записать значение, взятое из переменной а ).

y:=3 * sin(x) + b 2 (компьютер воспринимает эту запись как приказ - «вычислить значение выражения 3 * sin(x) + b 2 и поместить это значение в ячейку памяти, отведенную для переменной y »).

z: = 5.1; R: = "КОЛЯ" (операция позволяет присваивать переменной конкретное значение. Эти записи означают, что в ячейку памяти, выделенную для z, компьютер должен записать число 5.1, а в ячейку для R - указанные четыре буквы).

Что важно знать для команды присваивания:

· если переменной не присвоено значение, то она остается неопределенной и ЭВМ присваивает ей, как правило, значение равное 0;

· значение переменной сохраняется до присваивания этой переменной нового значения;

· новое значение переменной заменяет ее старое значение;

· для проведения обмена значений между двумя переменными необходимо завести третью переменную. Например, поменять значения переменных x и y, если x:=6 y:=5. Заведем третью переменную, например, z и выполним обмен значениями между переменными следующим образом: z:=x; x:=y; y:=z .

Пример. Определим, чему станет, равна величина F, после выполнения следующего ряда присвоений:

выбрав термины в обозначении операции B1:=2-COS(0):

"7. Определите значения переменных A, B, C после выполнения следующего ряда присваиваний: А: = 3; B: = 5; C: = 10; C: = A; A: = B; B: = C.

A=____; B=____; C=____?

"8. Что произойдет после выполнения команды M:=N?

q значения переменных M и N изменят свои значения;

q значение переменной N не забудется;

q значение переменной M станет равно значению переменной N, при этом значение переменной N не изменится;

Цели урока:

• введение понятия “переменной”;
• добиться сознательного усвоения материала;
• развитие логики мышления;
• обретение навыков работы с переменными.

Тип урока: Объяснение нового материала.

Организационная форма урока: мини-лекция.

Выдается необходимый минимум теоретического материала (числовые и символьные переменные, формат команды присваивания значения).

ХОД УРОКА

Приветствие. Проверка готовности учащихся к уроку, организация внимания. На доске написана тема.

Подготовка учащихся к усвоению нового материала:

На предыдущих уроках мы познакомились с понятием алгоритма и тремя способами его описания. Теперь мы знаем, что описывать алгоритмы можно на естественном языке, на языке схем и на алгоритмическом языке. Но алгоритм, описанный на алгоритмическом языке – это уже программа. А чтобы грамотно писать программы нужно познакомиться с таким понятием как переменная.

Изучение нового материала:

Алгоритмический язык имеет сходство с математическим тем, что в нем также используется понятие величины. Используются в основном, величины двух типов – числовые и символьные, хотя не исключены и другие типы. Числовые величины – это числа: натуральные, целые, вещественные; символьные – буквы, цифры, слова, предложения. В информатике также используется понятие “переменная”. Запишем определение переменной.

Переменная – это объект, которому дано имя и который может принимать различные значения.

Переменные удобно представить в виде “почтовых ящиков” (ячеек памяти компьютера), на которые навешены ярлыки с их именами.

Информация, хранимая в переменной, называется ее значением .

Именем переменной может быть любая буква латинского алфавита.

Переменные, предназначенные для записи числа, называются числовыми . Переменные, в которые можно записывать слова называются символьными .

При этом под словом понимается любой набор символов, которые можно ввести с клавиатуры. Слово, которое помещается в “ящик”, предназначенный для хранения символьной переменной, заключается в кавычки.

Наш “почтовый ящик” имеет некоторые необычные свойства. Когда в него помещается другое значение, начальное стирается и исчезает. Оно уже не может быть восстановлено. Задать значение переменной можно с помощью команды присваивания , которая обозначается знаком “=”.

Например:

Задание 1:

Выполнить следующие операции

1. A=13 B=3
2. A=A+B
3. X=A+B
4. Y=A*B
5. Печать X, Y

	A	B	X	Y
	13	3
A+B	16
A+B			19
A*B				48
Печать			19	48

Домашнее задание:

• проработать материал;
• выполнить задачу 1.

Задача 2:

Два круга заданы своими радиусами. Составить алгоритм, осуществляющий проверку этих кругов на равенство. Алгоритм описать на языке схем.

На последующих занятиях после проверки теоретических знаний и разработанного дома алгоритма решения задачи 1, учащимся предлагается выполнить аналогичную задачу.

Задача 3:

Два прямоугольника заданы своими сторонами. Составьте алгоритм, осуществляющий проверку этих прямоугольников на равенство.

Процесс выполнения задачи отображается на доске одним из учащихся. Особых проблем во время работы не возникает. В обсуждении построения алгоритма участвует вся группа. Однако затруднения появляются при решении следующих задач, где требуется более глубокое понимание переменной.

Задача 4:

Записать два числа в переменные A и B. Поменять местами содержимое A и B:

а) с использованием вспомогательной переменной С;

б) без использования дополнительной переменной.

По итогам решения этих задач легко определить, насколько усвоен изученный материал. Далее необходимо обратить внимание учащихся на основное свойство переменных – переопределение через себя . Свойство записывается в тетради.

Прежде чем переходить к вопросу о том, что такое переменная в программировании, попробуем разобраться, почему понадобились и константы, и переменные. Алгебра от арифметики существенно отличается тем, что в арифметике мы имеем дело только с числами, а в алгебре вводится понятие переменной величины.

Согласитесь, что выражение
2 + 3 = 5
достаточно серьезно отличается от выражения:
a + b = c

В чем отличие? Не только в том, что в алгебре вместо цифр применяются буквы латинского алфавита, но отличие и в уровне абстракции.

Численные выражения, хоть что с ними делай, дают в итоге только численный результат.

А вот абстрактные буквенные выражения превращаются в формулы, законы и следствия и, двигаясь дальше за пределы алгебры, в леммы, в теоремы, и, вообще, ведут к дифференциальному и интегральному исчислению, к математическому анализу и прочему. Правда, в матанализе (в математическом анализе) уже не хватает латинских букв, в ход идут греческие, всякие «дельты», «сигмы» и прочее. Но это уже не столько от нехватки букв, сколько от постоянного роста уровня абстракции, которая (абстракция) требует новых выразительных средств.

Почему так? Потому что определенный, пусть даже небольшой дополнительный уровень абстракции позволяет мыслить иначе, делать иначе, изучать иначе, и показывать иные результаты, чем при меньшем уровне абстракции.

Так же и в компьютерной грамотности. Можно говорить сначала о самом низком уровне абстракции, например, об арифметике .

Калькуляторы дружат с константами

Например, возьмем калькулятор. Что он может делать? Достаточно много: выполнять ряд арифметических и даже более сложных действий.

• Вводим на калькуляторе первое число, например, «2»,
• нажимаем на знак «плюс»,
• вводим второе число, скажем, «3» (см. рис. 1),
• и затем нажимаем знак «=».

Что получим? Очевидно, значение «5». Арифметика. Но с использованием компьютерной техники – калькулятора.

Рис. 1. Суммирование констант 2+3 на калькуляторе (Windows 7)

Рис. 2. Некоторые виды калькуляторов, имеющихся в Windows 7

Но даже сложные калькуляторы так и останутся калькуляторами, то есть, будут делать арифметические операции той или иной степени сложности. Потому что это один уровень абстракции, самый низкий, на уровне чисел. Ничем другим, кроме как обработкой числовых выражений, калькуляторы заниматься не могут.

Программы дружат с переменными величинами

И если бы следующий, новый уровень абстракции не вошел в обиход в компьютерной грамотности, то тогда не появилось бы программирование в том виде, как оно существует в наше время. Программирование, которое позволяет делать программное обеспечение, что называется, на все случаи жизни, и с дружественным интерфейсом, то есть, удобным для последующего пользования.

Как это работает? Поясним несколько упрощенно, чтобы не требовалось глубокое погружение в сложную область программирования.

Для начала отметим, что в программировании все выражения пишут как бы наоборот по сравнению с тем, как их пишут в алгебре. Если в алгебре сначала указывают операнды (переменные), над которыми следует произвести действия, а потом после знака равенства указывают результат, как в примере

то в программировании делают все наоборот: сначала указывают результат, а потом действие, то есть:

Здесь не случайно я пишу строчные (заглавные) буквы вместо прописных (маленьких) букв:

во-первых, чтобы отличить алгебру от программирования, а

во-вторых, потому что первоначально в нашей стране в программировании использовали в основном заглавные буквы латинского алфавита.

Так как вместо прописных букв латиницы у нас делали строчную кириллицу, иначе где еще взять ?! Это связано с тем, что многие трансляторы с языков программирования у нас в стране лишь адаптировали с западных аналогов, а не разрабатывали с нуля. А там, откуда все это копировалось, русского языка не было по понятным причинам. Хотя были и примеры .

И пишу я компьютерные выражения не посредине строки, как это принято в алгебре, а пишу в начале строки так, как это принято в программировании. Это уже вопросы синтаксиса языков программирования, правил написания выражения этих языков. В алгебре одни правила, в программировании – другие, хотя буквы и там, и там могут быть одинаковые.

Почему стали в программировании писать наоборот, а именно стали писать C = A + B? Трудно сказать. Так сложилось, что сначала надо было указывать результат, и лишь потом действие.

Что же дает подобное «волшебное» выражение с буквами вместо цифр для программирования? Казалось бы, в чем разница между константами и переменными:

5 = 2 + 3 (напишем наоборот лишь для сравнения) и

Давайте разберемся. Что может быть результатом сложения 2+3? Большинство ответит, конечно, «5». И хоть это почти правильный ответ, пожалуй, мы с этим согласимся.

Почему почти? Да потому что это правильный ответ для . Для четверичной системы исчисления, в которой используются только цифры от 0 до 3, ответ был бы «11», да-да, именно одиннадцать, можете не сомневаться. А в пятеричной системе исчисления, где добавляется еще цифра 4, ответ был бы «10».

Но в любом случае, о какой бы системе исчисления мы не говорили, результатом 2+3 всегда будет одно и то же число (константа). В десятичной системе (вернемся к ней теперь надолго), это «5», и только «пять».

А сколько будет A + B? Ответ очевиден: все зависит от того, чему равны A и B. Значит, результатом 2+3 всегда будет 5, а результатом A+B будут разные значения в зависимости от величин A и B.

Достаточно очевидно. Ну и что, что 5 – константа, а тут переменная? А то, что переменные – это другой уровень абстракции. За счет A+B мы теперь можем получать множество разных значений.

Как могут использоваться выражения с переменными величинами

Допустим, A – это вес одного товара, а B – это вес другого товара. Значит, A+B – это суммарный вес обоих товаров. Значит, используя выражение C=A+B, программист может запрограммировать автоматическое суммирование двух весов.

Как он это сделает?

• Например, сначала программист попросит ввести с клавиатуры вес первого товара (не описываю, как это можно сделать в языке программирования, поверим, что так можно сделать), и присваивает введенное значение переменной с именем A.
• Затем он проделывает то же самое с весом второго товара, и присваивает это уже переменной B.
• А потом пишет в своей программе теперь уже понятное нам выражение:

Что получается в итоге? Конечно, вы сразу догадались, что переменной C будет присвоено значение суммы весов, сохраненных в переменных A и B.

И далее программист напишет в своей программе (тоже прошу поверить, что это можно сделать средствами языка программирования): вывести на экране дисплея значение переменной C. Что мы увидим на экране? Конечно, сумму весов первого и второго товаров!

И теперь эту, один раз написанную программу, можно использовать снова, но уже для суммирования следующей пары весов.

Если еще убрать ручной ввод веса товара, и сразу автоматически ввести вес, скажем, с электронных весов (которые сейчас широко применяются в тех же супермаркетах), то на экран дисплея будет автоматически выводиться сумма весов 2-х товаров: положил одни товар, затем положил второй, и видишь сразу результат.

А если пойти дальше, и не выводить на экран сумму весов 2-х товаров, а записать это куда-то в базу данных?! А если не ограничиваться 2-я товарами, а, скажем, говорить о миллионе разных видов товаров, подлежащих взвешиванию? Почему бы и нет! Все это можно описать в виде выражений, подобных C = A + B.

И в итоге мы получим, можно без стеснения сказать, серьезную автоматизированную систему для супермаркета, где учитываются и веса всех товаров, и количество, и стоимость, а также все покупки, сделанные покупателями и прочее, и прочее и прочее. Но это стало возможным, когда появилось программирование с использованием переменных величин, тех самых A, B, C и тому подобное! Без этого уровня абстракции, без переменных не было бы программирования.

Переменные и константы – вместе навсегда

Справедливости ради, надо сказать, что цифры (простые и не очень простые числа) остались в программировании. Они тоже нужны. Их назвали иностранным словом «константы».

Константы – это величины, которые никогда и ни при каких обстоятельствах не меняют свои значения.

Переменные, в отличие от констант, то и дело меняют свои значения, постоянно их меняют, оттого они и называются переменными величинами.

Так что наряду с выражением C = A + B, в программировании возможно как выражение C = A + 3, так и C = 2 + B.

Однако в левой части программного выражения (до знака равенства «=») константа не может употребляться. Там может быть только переменная, поскольку значение выражения, которое присваивается переменной в левой части выражения, может меняться в зависимости от значений переменных в правой части выражения. А значит, слева может быть только переменная величина.

Благодаря латинским буквам, которые используются вместо цифр, арифметика превратилась в алгебру. Так и программирование от калькуляторов перешло к вычислительным машинам благодаря переменным величинам.

Чего стоило разработчикам языков программирования реализовать возможности для применения переменных величин? Это уже отдельная тема. Одно могу сказать, стоило дорого, само собой, не только в деньгах. Дорого в расходовании (применении) интеллекта для изобретения подобных вещей.

Другой уровень абстракции требует принципиально иных решений, новой конфигурации «железа», новых команд для нового «железа». Но это уже, что называется, другая история…

Другие материалы:

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик .
Уже более 3.000 подписчиков

.

Переменная

Переменная - это именованная область памяти для хранения данных, которые могут изменяться в процессе исполнения программы.

Переменная характеризуется:

• Именем («обозначением ячейки памяти»)
• Значением (данными, содержащимися в переменной в конкретный момент времени)
• Типом (определяющим: а) какие значения может принимать переменная; б) какие операции можно производить с этими значениями; в) как данные представлены в памяти компьютера)

Имена и типы переменных указываются в разделе описаний и не могут изменяться в процессе выполнения программы.

Типы переменных

Простые типы

Дискретные (можно перечислить возможные значения):

• целые (integer, longint)
• символьный (char)
• логический (boolean)
• диапазон (часть значений стандартного дискретного типа, например, 1..100 )
• перечисляемый (явно перечислены все допустмые значения)

Вещественные (real, double, extended) - служат для представления действительных чисел с ограниченной точностью.

Структурированные типы

• Массив (фиксированное количество данных одного типа)
• Строка
• Запись (связанные данные, в общем случае, разных типов)
• Множество
• Файл (данные одного типа, хранящиеся на внешнем носителе)

Описание переменных

var
имена переменных : тип ;
...
имена переменных : тип ;

Например:

Var
a, b, c: real;
i, n: integer;
f: boolean;

Ввод и вывод

Для обмена информацией между компьютером, исполняющим программу, и пользователем служат операторы ввода и вывода (точнее, операторы вызова процедур ввода и вывода).

Оператор ввода нужен, чтобы компьютер получил исходные данные. В программе на Pascal он записывается следующим образом:

Read(переменные );

Readln(переменные );

При выполнении оператора программа будет приостановлена, пока пользователь не наберет на клавиатуре значения и не нажмет клавишу «Enter». Затем введенные значения будут помещены в переменные, указанные как параметры процедуры ввода. Например, при выполнении оператора

Read(a, b);

компьютер будет ожидать ввода двух значений, которые затем будут помещены в переменные a и b.

Операторы read и readln отличаются тем, что во втором случае после ввода данных будет переведена строка, т.е. последующие сообщения компьютера будут выводиться с новой строки.

Оператор вывода нужен, чтобы компьютер показал результаты работы программы или какие-либо вспомогательные сообщения. В программе на Pascal он записывается следующим образом:

Write(выражения );

Writeln(выражения );

При выполнении оператора вычисляются значения выражений, после чего эти значения выводятся на экран монитора. Например, при выполнении оператора

Write(a + b, c);

на экран будет выведена сумма переменных a и b, а также значение переменной c. Если нужно вывести на экран какое-либо текстовое сообщение, его нужно заключить в апострофы (одиночные кавычки):

Write("Нет решения");

Операторы write и writeln отличаются тем, что во втором случае после вывода данных будет переведена строка, т.е. последующие сообщения компьютера будут выводиться с новой строки.

Присваивание

Для того чтобы переменная получила или изменила свое значение, используется оператор присваивания. В Pascal он записывается следующим образом:

переменная := выражение ;

Тип переменной должен совпадать с типом выражения либо быть «более широким» совместимым (т.е. вещественной переменной можно присвоить значение целого выражения; строковой переменной можно присвоить значение символьного выражения).

Компьютер сначала вычисляет значение выражения в правой части оператора присваивания, затем помещает его в переменную, указанную слева от символа присваивания «:=».

Например, при выполнении оператора

X:= a + b;

переменная x получит значение суммы переменных a и b. При выполнении оператора

N:= n + 1

значение переменной n увеличится на единицу.

Запомните! При присваивании переменной нового значения старое будет потеряно безвозвратно. Например, после выполнения операторов a:= b;
b:= a;

обе переменные будут иметь одинаковые значения, равные тому, которое имела переменная b.

Простейшая программа

Рассмотрим, как составить простую программу, выполняющую какие-либо вычисления. Для этого нам нужно:

1. Проанализировав условие задачи, выделить исходные данные и результаты. Выбрать для них имена переменных (если они не заданы в условии). Определить тип данных.
2. Построить математическую модель задачи - описание в виде набора математических соотношений.
3. Разработать (или подобрать из известных) алгоритм решения задачи - последовательность действий, приводящую от исходных данных к результатам за конечное число шагов. (Не забудьте, что сначала компьютер должен получить значения исходных данных, а после нахождения результатов - вывести эти результаты на экран).
4. Если в процессе решения используются промежуточные данные, выбрать имена переменных и определить их тип.
5. Записать программу в соответствии с правилами синтаксиса языка программирования (в нашем случае - Pascal).

Рассмотрим простейший пример.

Задача

Разработать программу, вычисляющую длину окружности и площадь круга по известному радиусу.

Решение

1) Определим исходные данные и результаты задачи. В данном случае они явно указаны в условии: исходная величина - радиус, результаты - длина окружности и площадь круга. Используем для них традиционные обозначения: R, L и S, соответственно. Все эти переменные могут принимать как целые, так и дробные числовые значения, поэтому следует использовать вещественный тип данных, например, Real.

2) Математически задача описывается известными формулами:

L = 2 ⋅ π ⋅ R
и
S = π ⋅ R 2 .

3) Алгоритм в данном случае предельно прост:

1. Ввести значение радиуса.
2. Вычислить длину окружности по формуле .
3. Вычислить площадь круга по формуле .
4. Вывести значения длины окружности и площади круга на экран.

4) При вычислениях нам (точнее, компьютеру) потребуется значение π. Вообще говоря, практически все реализации Pascal имеют встроенную константу PI , но мы объявим подобную константу самостоятельно.

5) Теперь запишем программу:

program circle; { Имя программы можно выбирать произвольно }
{ В фигурных скобках записываем