Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Лекции по информатике - файл 1.doc


Лекции по информатике
скачать (1270.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1271kb.16.11.2011 02:47скачать

содержание

1.doc

1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   15
Реклама MarketGid:
^

Обработка данных. Операторы


В процессе обработки программа превращает данные, которые мы вводили в компьютер, в информацию, которую компьютер представляет нам. Различие между данными и информацией трудноуловимо, но очень существенно. «Данные»— это, так сказать, исходный материал, символы и числа, которые не могут быть использованы как конечный продукт. «Информация»— это конечный продукт, ради получения которого и была написана программа.

Превращение данных в информацию может осуществляться различными способами. Для чисел, например, обработка зачастую включает некоторые математические операции.

Для того чтобы выполнить вычисления, превращающие данные в информацию, необходимы операторы. Оператором называется символ, который говорит компьютеру, как следует обрабатывать данные.

Операнд - это константа, литерал, идентификатор, вызов функции, индексное выражение, выражение выбора элемента или более сложное выражение, сформированное комбинацией операндов, знаков операций и круглых скобок. Любой операнд, который имеет константное значение, называется константным выражением. Каждый операнд имеет тип.

Комбинация знаков операций и операндов, результатом которой является определенное значение, называется выражением. Знаки операций определяют действия, которые должны быть выполнены над операндами. Каждый операнд в выражении может быть выражением. Значение выражения зависит от расположения знаков операций и круглых скобок в выражении, а также от приоритета выполнения операций.

^

Арифметические операторы


При математических вычислениях используются следующие арифметические операторы:


Оператор Функция оператора

+ сложение

– вычитание

* умножение

/ деление

% получение остатка от деления нацело


Операторы часто используются в инструкциях, требующих выполнения математических операций и присваивания полученного результата переменной в качестве значения. Ниже приводится пример расчета накладных расходов с помощью арифметических операторов. В этом примере не имеет смысла присваивать переменной точное значение в виде литерала, например:


sales_tax = 4500;


напротив, величину накладных расходов требуется вычислить. При записи математических операций имя переменной всегда помещают слева от знака «равно», а арифметические операторы— справа:


sales_tax = amount * tax_rate;

price = cost + shipping + insurance;

per_unit = total / count;


Эти инструкции говорят компилятору, что следует выполнить три операции:

  • присвоить переменной sales_tax значение, полученное в результате умножения значения переменной amount на значение переменной tax_rate;

  • присвоить переменной price значение, полученное из суммы значений трех переменных: cost, shipping и insurance;

  • присвоить переменной per_unit значение, полученное в результате деления total на count.

Компьютер выполнит математические операции, указанные в правой части, а потом присвоит полученное значение переменной в левой части. Что касается правой части выражения, то она может содержать любые комбинации переменных, констант и литералов, например:


sales_tax = amount * 0.06;

price = 56.90 + shipping + 7.87;

per_unit = 156.65 / 12.50;


Оператор % используется для расчета остатка от деления нацело. Если вы используете оператор деления (/) для целочисленных данных, то результат деления тоже всегда будет целым числом. Например, при делении 12 на 5 (12/5) вы получите 2, а не 2.4. Дробная часть, равная в данном случае 0.4, при делении целых чисел отбрасывается.

Разумеется, нередко возникает необходимость узнать значение остатка от деления. Пока мы имеем дело с целыми числами, мы не можем использовать значение 0.4, так как это число относится к типу float. Мы же определили результат деления как целое. В этом случае получается, что число 12 состоит из двух чисел 5, а лишняя двойка просто игнорируется. Число 2 в данном случае является остатком от деления нацело, для получения которого и используется оператор %. Остаток от деления нацело также всегда является целым числом.
^

Приоритет операторов и порядок вычислений


Когда компьютер встречает уравнение, он выполняет математические действия не просто слева направо. Прежде всего, он просматривает строку и определяет порядок выполнения операций, основываясь на приоритете операторов. Приоритет операторов означает, что одни операторы выполняются раньше других независимо от того, в какой последовательности они записаны в уравнении.

Для арифметических операций используется обычная алгебраическая приоритетность, в соответствии с которой умножение, деление и деление по модулю выполняются перед сложением и вычитанием. Если две операции обладают равным приоритетом, то в C++, чтобы определить ранее выполняемую операцию, используются правила ассоциативности. Операции, принадлежащие к одной и той же группе, обладают равным приоритетом и свойством ассоциативности, таким как "справа налево" или "слева направо". Свойство ассоциативности "слева направо" обознача­ет, что сначала выполняется операция, записанная слева, тогда как при ассоциативно­сти "справа налево" первой выполняется операция, записанная справа.

Если ваши программы должны выполнять арифметические операции в определенном порядке, вы можете заключить выражение в круглые скобки. Когда C++ оценивает выражение, он сначала всегда выполняет операции, сгруппированные в круглых скобках. Например, рассмотрим следующее выражение:

result =(2+3)* (3+4);

C++ вычисляет данное выражение в следующем порядке:

result = (2 + 3) * (3 + 4);
= (5) * (3 + 4);
= 5 * (7);
=5*7;
= 35;

Подобным образом группируя выражения внутри круглых скобок, вы можете управлять порядком, в котором C++ выполняет арифметические операции.


Выражения со знаками операций могут участвовать в выражениях как операнды. Выражения со знаками операций могут быть унарными (с одним операндом), бинарными (с двумя операндами) и тернарными (с тремя операндами).

Унарное выражение состоит из операнда и предшествующего ему знаку унарной операции и имеет следующий формат:

знак-унарной-операции операнд.

Бинарное выражения состоит из двух операндов, разделенных знаком бинарной операции:

операнд1 знак-бинарной-операции операнд2.

Тернарное выражение состоит из трех операндов, разделенных знаками тернарной операции (?) и (:), и имеет формат:

операнд1 ? операнд2 : операнд3 .

По количеству операндов, участвующих в операции, операции подразделяются на унарные, бинарные и тернарные.

В языке Си имеются следующие унарные операции:

- арифметическое отрицание (отрицание и дополнение);

побитовое логическое отрицание (дополнение);

! логическое отрицание;

* разадресация (косвенная адресация);

& вычисление адреса;

+ унарный плюс;

++ увеличение (инкремент);

-- уменьшение (декремент);

sizeof размер.

Унарные операции выполняются справа налево.

Операции увеличения и уменьшения увеличивают или уменьшают значение операнда на единицу и могут быть записаны как справа так и слева от операнда. Если знак операции записан перед операндом (префиксная форма), то изменение операнда происходит до его использования в выражении. Если знак операции записан после операнда (постфиксная форма), то операнд вначале используется в выражении, а затем происходит его изменение.

В отличие от унарных, бинарные операции, список которых приведен в табл, выполняются слева направо.


Таблица

^ Знак операции

Операция

Группа операций

*

Умножение

Мультипликативные

/

Деление

%

Остаток от деления

+

Сложение

Аддитивные

-

Вычитание

<<

Сдвиг влево

Операции сдвига

>>

Сдвиг вправо

<

Меньше

Операции отношения

<=

Меньше или равно

>=

Больше или равно

==

Равно

!=

Не равно

&

Поразрядное И

Поразрядные операции

|

Поразрядное ИЛИ

^

Поразрядное исключающее ИЛИ

&&

Логическое И

Логические операции

||

Логическое ИЛИ

,

Последовательное вычисление

Последовательного вычисления

=

Присваивание

Операции присваивания

*=

Умножение с присваиванием

/=

Деление с присваиванием

%=

Остаток от деления с присваиванием

-=

Вычитание с присваиванием

+=

Сложение с присваиванием

<<=

Сдвиг влево с присваиванием

>>=

Сдвиг вправо присваиванием

&=

Поразрядное И с присваиванием

|=

Поразрядное ИЛИ с присваиванием

^=

Поразрядное исключающее ИЛИ с присваиванием

Левый операнд операции присваивания должен быть выражением, ссылающимся на область памяти (но не объектом, объявленным с ключевым словом const).
^

Используемые алгоритмы обработки данных


Некоторые часто используемые алгоритмы обработки данных содержат арифметические операторы. Многие из них применяются настолько часто, что программисты даже не думают о них как об алгоритмах. Два наиболее важных из них называются «счетчиком» и «аккумулятором».

Счетчики

Счетчик — это переменная, которая увеличивает свое значение на единицу каждый раз, когда происходит определенное событие. Алгоритм счетчика таков:


variable = variable + 1


Компьютер сначала вычислит значение в правой части, а потом присвоит полученное значение переменной в левой части. Таким образом, одна и та же переменная никогда не будет иметь два значения одновременно. С точки зрения компьютера, смысл выражения можно передать так:


Новое значение переменной равно старому значению плюс 1


Давайте проследим за работой алгоритма счетчика. У нас есть переменная count, которой присвоено начальное значение, равное нулю:


int count;

count=0;


Теперь вступает в действие алгоритм


count = count + 1;


Компьютер выполняет эту инструкцию так:


count = 0 + 1


К начальному значению переменной count, которое равно 0, добавлен литерал, имеющий значение 1. В результате вычислений получено значение 1, которое теперь присваивается переменной count. Значение переменной изменяется с 0 на1. Затем та же процедура повторяется снова:


count = count + 1;


С каждым новым выполнением этой операции, значение переменной count возрастает на единицу (инкремент). Разумеется, можно присвоить переменной любое начальное значение и увеличивать его на любое отличное от единицы число.

Чтобы считать в сторону уменьшения, достаточно слегка изменить алгоритм:


variable = variable – 1


Теперь при каждом выполнении операции значение переменной будет уменьшаться на единицу (декремент).

Счетчики используют настолько часто, что в языке Си существуют специальные операторы инкремента и декремента переменной. Оператор ++variable увеличивает значение переменной на единицу еще до выполнения соответствующей инструкции. Оператор выполняет то же действие, что и инструкция


variable = variable + 1;


Использование оператора инкремента позволяет увеличить значение переменной без введения в текст программы отдельной инструкции присваивания.

Необходимо помнить, что оператор инкремента реально изменяет значение переменной. Проверьте, понимаете ли вы разницу между оператором инкремента ++count и выражением, приведенным в следующей строке:


printf("Второе значение переменной

count равно %d\n", count+1);


Выражение count+1 не изменяет значения, присвоенного переменной count. В результате выполнения этой инструкции значение переменной, увеличенное на единицу, только отображается на экране, но не заносится в память.

Оператор инкремента можно использовать так же, как и выражение, значение которого будет присвоено переменной, стоящей в левой части инструкции присваивания. Например, следующая инструкция увеличивает значение переменной count, а затем присваивает полученное значение переменной number:


number = ++count;


те же операции можно было выполнить и так:


count = count + 1;

number = count;


Оператор ++ можно использовать с именем переменной как инструкцию:


++number;


Если же знаки ++ помещены справа от имени переменной,


variable++;


то приращение значения переменной произойдет после завершения соответствующей инструкции.

Оператор декремента работает аналогичным образом, но уменьшает значение переменной на единицу. Синтаксис использования оператора таков:


--variable


уменьшает значение переменной на 1 до выполнения инструкции


variable—


уменьшает значение переменной на 1 после выполнения инструкции.

Аккумуляторы


Аккумулятор также увеличивает значение переменной. Но, в отличие от счетчика, который всегда увеличивает значение переменной на одну и ту же величину, аккумулятор может иметь произвольный шаг (и способ) изменения при каждой новой операции. В общем виде синтаксис аккумулятора таков:


variable = variable + other_variable;


Аккумулятор получил такое название оттого, что он накапливает значение переменной.

Посмотрите на следующий пример:


int total, number;

total = 0;

scanf("%d", &number);

total = total + number;


Допустим, что переменной number присвоено значение 10. После выполнения инструкции


total=total+number;


переменная total приобретает значение 10, так как компьютер выполнил операцию сложения, используя следующие значения:


total=0+10;


Теперь предположим, что снова происходит ввод данных с помощью функции scanf() и выполняется новая операция суммирования, но на этот раз переменной number присвоено значение 15:


scanf("%d", &number);

total = total + number;


теперь компьютер использует в вычислениях следующие значения:


total = 10 + 15;


Произошло накопление значений переменной number.

^ Операторы присваивания

Приводимые ниже операторы присваивания являются сокращенной записью различных типов аккумуляторов.


Оператор

Пример

Эквивалент

+=

total += amount

total = total + amount

–=

total –= discount

total = total – discount

*=

total *= tax_rate

total = total * tax_rate

/=

total /= count

total = total / count

%=

total %=count

total = total % count


Каждый из них выполняет операции, используя в качестве общего элемента переменную, имеющую присвоенное начальное значение. Оператор как бы копирует переменную и арифметический символ левой части уравнения в правую часть.

Очень важно, чтобы все счетчики и аккумуляторы имели присвоенное начальное значение. Вы помните, что оба алгоритма увеличивают (или уменьшают) текущее значение переменной на определенную величину. Если не присвоить начальное значение, то эта величина будет прибавлена к случайному содержимому области памяти, зарезервированной для переменной. Инициализация переменной очищает содержимое памяти, так же как нажатие клавиши Clear на калькуляторе.
^

Преобразования типов данных


Разнообразие типов данных в языке C++ дает программисту возможность выбирать вариант, соответствующий конкретной потребности. Однако такое разнообразие, с дру­гой стороны, усложняет задачу компьютера. Например, сложение двух чисел типа short может выполняться с помощью иных машинных команд, чем сложение двух чисел типа long.

Как правило, при выполнении математических расчетов по обе стороны от знака равенства используют данные одного типа. Например, если складывают два числа типа float, тип переменной, которой присваивают результат, тоже должен быть определен как float.

Можно использовать и данные разных типов в правой и левой частях выражения. Отображаемое на экране значение будет определяться в зависимости от типа переменной в левой части выражения. Это показано в следующем примере:


main()

{

int total;

float cost, shipping;

cost = 56.09;

shipping = 4.98;

total = cost + shipping;

printf("Общая стоимость составляет

сумму %d долларов", total);

}


В операции сложения участвуют две переменные типа float (cost и shipping), но полученный результат присваивается целочисленной переменной total. Если сложить эти числа на калькуляторе, то в результате получим 61.07, но так как переменная total— целочисленная, то и результат будет преобразован в целое число. Использование указателя формата %d задает отображение на экране целого числа 61. Обратите внимание, вначале выполняется математическое действие, а затем происходит присваивание значения. Если бы заданные значения преобразовывались в целые числа до их сложения, то результат оказался бы равен 60 (56+4).

Аналогичные правила соблюдаются и при выполнении деления. Но имейте в виду: если вы хотите, чтобы переменная, содержащая результат деления и определенная как float, имела значимые цифры в десятичной части, необходимо, чтобы хотя бы у одного из участвующих в делении чисел (литералов) также имелась дробная часть.

При выполнении операций производится автоматическое преобразование типов, чтобы привести операнды выражений к общему типу или чтобы расширить короткие величины до размера целых величин, используемых в машинных командах. Выполнение преобразования зависит от специфики операций и от типа операнда или операндов.

Рассмотрим общие арифметические преобразования.

1. Операнды типа float преобразуются к типу double.

2. Если один операнд long double, то второй преобразуется к этому же типу.

3. Если один операнд double, то второй также преобразуется к типу double.

4. Любые операнды типа char и short преобразуются к типу int.

5. Любые операнды unsigned char или unsigned short преобразуются к типу unsigned int.

6. Если один операнд типа unsigned long, то второй преобразуется к типу unsigned long.

7. Если один операнд типа long, то второй преобразуется к типу long.

8. Если один операнд типа unsigned int, то второй операнд преобразуется к этому же типу.

Таким образом, можно отметить, что при вычислении выражений операнды преобразуются к типу того операнда, который имеет наибольший размер.


Проблемы, которые могут возникать при преобразовании типов данных:


Преобразование

Возможные проблемы

Данные с плавающей точкой большей размерности в данные с плавающей точкой меньшей размерности

Потеря точности (значащих цифр). Величина преобразуемых данных может превышать допустимый диапазон целевого типа, тогда результат будет неопределенным

Данные с плавающей точкой

в целочисленные данные

Потеря дробной части. Величина преобразуемых данных может превышать допустимый диапазон целевого типа, тогда результат будет

неопределенным

Целочисленные данные большей размерности в целочисленные данные меньшей размерности, например, тип long в тип short

Исходное значение может не укладываться в

допустимый диапазон целевого типа. Обычно копируются только младшие разряды


1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   15

Реклама:





Скачать файл (1270.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru