Что такое данные в программировании
Обязательная теория. Часть 2. Код и Данные.
Конкретизируем основные понятия программирования.
Повторимся, мы с Вами поняли, что основная суть программирования — это эффективная работа с данными. Программирование — это совокупность двух не разрывных понятий — Кода и Данных. Основные понятия программирования пронизывают всю систему создания кода, касаются всех языков без исключения. Практическое понимание этих основ позволит Вам быстро освоить любой язык.
Данные.
Данные представлены в следующем виде:
Данные могут быть сгруппированы для удобства их использования и обработки на:
Разновидностями структур в современных языках программирования являются:
Разновидностью массива является (так сложилось исторически и до сих пор актуально):
Ключевым понятием, неотрывным от данных является:
Код представлен в виде:
Функция представляет собой определённую последовательность (алгоритм) манипулирования:
Единство Кода и Данных.
Необходимо понимать, что код и данные фактически представляют собой последовательности цифр. Таким образом, код можно рассматривать также как совокупность данных. Ведь любая функция — это для компьютера набор единиц и нулей. Единство кода и данных является одним из ключевых понятий программирования.
Вот и всё! Больше нет ничего! Для искушённых читателей отметим, что объектно-ориентированное программирование, в любой его ипостаси вводит ещё одно ключевое понятие — класс (объект класса). Однако класс — есть не что иное как вид структуры, включающий в себя функции и данные. Класс представляет собой всего лишь более высокий уровень абстракции (обобщённого, цельного, неделимого понятия) и никак не влияет на основу выбранного нами деления программы на код и данные.
Единство кода и данных в современном программировании реализовано в понятии класса:
С понятием класса связано другое понятие — степень абстракции, то есть степень обобщения, группирования частей кода и данных в так называемые «объекты«. Ассемблер — язык низкого уровня, содержащий, однако, возможность работы с достаточно высокой степени абстракции на уровне процедурного языка программирования, такого, как Си (речь идёт о макросах). При изучении программирования на ассемблере в среде Windows с применением Win32 API, используя возможности MASM32 и FASM, вы увидите, что разницы между ассемблерным кодом и кодом на языке Си практически нет.
Работа с классами, как в объектно-ориентированных языках программирования, таких как С++, в ассемблере можно реализовать через структуры, но такой подход используется редко (иногда, при работе с DirectX, COM и т.п.).
Байт — единица кода и данных.
Единицей кода и данных является :
Не бит, а байт! Бит — это единица информации. Так удобнее для машины. Компьютер не может напрямую работать с битом данных — только с байтом (8 бит — 256 вариантов значений). Однако, манипулировать приходится с различными более удобными для человека понятиями — целые числа, числа с плавающей запятой, десятичные числа и т.п. Взаимосвязь указанных понятий рассмотрим ниже.
Приступаем к практике.
Рассмотрев основные понятия программирования, мы переходим к практике. Советуем Вам периодически возвращаться к теоретическим основам создания кода. В процессе практической работы придёт просветление и вы осознаете всю важность изложенной обобщённой информации.
Программирование плотно связано с операционными системами. Начнём рассматривать программирование с написания программы под древнюю операционку MS-DOS. Углубляться в особенности не будем — всё достаточно коротко и ясно. Не пропускайте статей о создании кода в DOS, с них мы начнём рассматривать практические основы кодирования приложений для современных операционных систем Windows.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Данные в программировании
Да́нные (калька от лат. data ) — это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе.
Содержание
В обществе
В информатике
С точки зрения программиста данные — это часть программы, совокупность значений определённых ячеек памяти, преобразование которых осуществляет код. С точки зрения компилятора, процессора, операционной системы, это совокупность ячеек памяти, обладающих определёнными свойствами (возможность чтения и записи (необяз.), невозможность исполнения).
Контроль за доступом к данным в современных компьютерах осуществляется аппаратно.
В соответствии с принципом фон Неймана, одна и та же область памяти может выступать как в качестве данных, так и в качестве исполнимого кода.
Типы данных
Традиционно выделяют два типа данных — двоичные (бинарные) и текстовые.
Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.
Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.
Передача текстовых данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению.
Данные в ООП
Могут обрабатываться функциями объекта, которому принадлежат сами, либо функциями других объектов, имеющими для этого возможность.
Данные в языках разметки
Имеют различное отображение в зависимости от выбранного способа представления.
Данные в XML
В теории множеств
В отличие от операций над элементами множества, представляют собой множество (название и элементы множества)
В лингвистике
В отличие от операций (действие, процесс) по работе с данными (сказуемое с возможными его обстоятельствами и дополнениями), выражаются подлежащим (с возможными его определениями).
Метаданные
Множество данных может иметь надмножество, называемое метаданными.
Примечания
См. также
Ссылки
Инженерия знаний
Полезное
Смотреть что такое «Данные в программировании» в других словарях:
Данные (вычислительная техника) — В вычислительной технике данные обычно отличают от программ. Программа является набором инструкций, которые детализируют вычисление или задачу, которая производится компьютером. Данными же традиционно называется всё, что не выступает в роли… … Википедия
Данные — (калька от англ. data[источник не указан 101 день]) представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Изначально данные величины, то… … Википедия
Инкапсуляция (в объектно-ориентированном программировании) — Инкапсуляция свойство языка программирования, позволяющее объединить данные и код в объект и скрыть реализацию объекта от пользователя. При этом пользователю предоставляется только спецификация (интерфейс) объекта. Пользователь может… … Википедия
Парадигма — (Paradigm) Определение парадигмы, история возникновения парадигмы Информация об определении парадигмы, история возникновения парадигмы Содержание Содержание История возникновения Частные случаи (лингвистика) Управленческая парадигма Парадигма… … Энциклопедия инвестора
Функциональное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Model-View-Controller — Шаблон проектирования Model View Controller Кон … Википедия
Антипаттерн — Возможно, эта статья содержит оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление. Дополнительные сведения могут быть на странице обсуждения. (25 мая 2011) … Википедия
Объектно-ориентированное программирование — Эта статья во многом или полностью опирается на неавторитетные источники. Информация из таких источников не соответствует требованию проверяемости представленной информации, и такие ссылки не показывают значимость темы статьи. Статью можно… … Википедия
Битовые операции — Не следует путать с булевой функцией. Битовая операция в программировании некоторые операции над цепочками битов. В программировании, как правило, рассматриваются лишь некоторые виды этих операций: логические побитовые операции и… … Википедия
Рекурсия — У этого термина существуют и другие значения, см. Рекурсия (значения). Визуальная форма рекурсии (эффект Дросте) … Википедия
Структура языка программирования
Содержание
Дополнительно
Классификация типов данных
Для простых типов данных определяются границы диапазона и количество байт, занимаемых ими в памяти компьютера.
В большинстве языков программирования, простые типы жестко связаны с их представлением в памяти компьютера. Компьютер хранит данные в виде последовательности битов, каждый из которых может иметь значение 0 и 1. Фрагмент данных в памяти может выглядеть следующим образом
Данные на битовом уровне (в памяти) не имеют ни структуры, ни смысла. Как интерпретировать данные, как целочисленное число, или вещественное, или символ, зависит от того, какой тип имеют данные, представленные в этой и последующих ячейках памяти.
Числовые типы данных
Целочисленные типы данных
Исходя из машинного представления целого числа, в ячейке памяти из n бит может хранится 2 n для беззнаковых, и 2 n-1 для знаковых типов.
Рассмотрим теперь конкретные целочисленные типы в трёх языках.
У некоторых типов есть приписка «16 разрядов» или «32 разряда». Это означает, что в зависимости от разрядности операционной системы и компилятора данный тип будет находится в соответствующем диапазоне. По-этому, рекомендуется не использовать int, unsigned int, а использовать их аналоги, но уже жестко определенные, short, long, unsigned short, unsigned long.
В Java нет беззнаковых целочисленных типов данных.
Вещественные типы данных
Числа вещественного типа данных задаются в форме чисел с плавающей запятой.
Плавающая запятая — форма представления действительных чисел, в которой число хранится в форме мантиссы и показателя степени. В случае языков программирования, любое число может быть представлено в следующем виде
Вывод: вещественные типы данных, в отличии от целочисленных, характеризуются диапазоном точности и количеством значащих разрядов.
Рассмотрим конкретные типы данных в наших трёх языках.
Тип decimal создан специально для операций высокой точности, в частности финансовых операций. Он не реализован как примитивный тип, по-этому его частое использование может повлиять на производительность вычислений.
Символьный тип данных
Значение переменной этого типа данных представляет собой один символ. В действительности, это есть целое число. В зависимости от кодировки, это число превращается в некий символ. Данные типы данных характеризуются лишь размером выделяемой под них памяти.
Логический тип данных
Перечислимый тип данных
Во внутреннем представлении, это целочисленный тип данных, только здесь пользователь вместо числе использует заранее определенные строковые значения.
Чтобы прочувствовать эту концепцию, приведем пример на языке С++ (в С# и Java аналогично)
Теперь переменные перечислимого типа Forms могут принимать лишь значения, определенные в примере кода. Это очень удобно, ведь мы уже оперируем не с числами, а с некими смысловыми значениями, замечу лишь, что для компьютера эти значения всё-равно являются целыми числами.
Массив
Каждый массив характеризуется типом данных его элементов, который может быть как простым, так и сложным, то есть любым.
В языках программирования нельзя оперировать всем массивом, работают с конкретным элементом. Чтобы доступиться до него в трёх рассматриваемых нами языках используют оператор «[]».
Структура
Структуры реализованы в языке программирования, чтобы собрать некие близки по смыслу вещи воедино.
Например, есть колесо автомобиля. У колеса есть диаметр, толщина, шина. Шина в свою очередь является структурой, у которой есть свои параметры: материал, марка, чем заполнена. Естественно, для каждого параметра можно создать свою переменную или константу, у нас появится большое количество переменных, которые, чтобы понять к чему они относятся, нужно в именах общую часть выделять. Имена будут нести лишнюю смысловую нагрузку. Получается запутанная история. А так мы определяем две структуры, а затем параметры в них.
Класс
Еще одним пользовательским типом данных является класс. Класс умеет всё, что и структура, но кроме параметров, у него есть и методы, и поддерживает большое количество вещей, связанных с объектно-ориентированным программированием.
Основные структуры данных. Матчасть. Азы
Все чаще замечаю, что современным самоучкам очень не хватает матчасти. Все знают языки, но мало основы, такие как типы данных или алгоритмы. Немного про типы данных.
Еще в далеком 1976 швейцарский ученый Никлаус Вирт написал книгу Алгоритмы + структуры данных = программы.
40+ лет спустя это уравнение все еще верно. И если вы самоучка и надолго в программировании пробегитесь по статье, можно по диагонали. Можно код кофе.
В статье так же будут вопросы, которое вы можете услышать на интервью.
Что такое структура данных?
Структура данных — это контейнер, который хранит данные в определенном макете. Этот «макет» позволяет структуре данных быть эффективной в некоторых операциях и неэффективной в других.
Какие бывают?
Линейные, элементы образуют последовательность или линейный список, обход узлов линеен. Примеры: Массивы. Связанный список, стеки и очереди.
Нелинейные, если обход узлов нелинейный, а данные не последовательны. Пример: граф и деревья.
Основные структуры данных.
Массивы
Массив — это самая простая и широко используемая структура данных. Другие структуры данных, такие как стеки и очереди, являются производными от массивов.
Изображение простого массива размера 4, содержащего элементы (1, 2, 3 и 4).
Каждому элементу данных присваивается положительное числовое значение (индекс), который соответствует позиции элемента в массиве. Большинство языков определяют начальный индекс массива как 0.
Бывают
Одномерные, как показано выше.
Многомерные, массивы внутри массивов.
Основные операции
Вопросы
Стеки
Стек — абстрактный тип данных, представляющий собой список элементов, организованных по принципу LIFO (англ. last in — first out, «последним пришёл — первым вышел»).
Это не массивы. Это очередь. Придумал Алан Тюринг.
Примером стека может быть куча книг, расположенных в вертикальном порядке. Для того, чтобы получить книгу, которая где-то посередине, вам нужно будет удалить все книги, размещенные на ней. Так работает метод LIFO (Last In First Out). Функция «Отменить» в приложениях работает по LIFO.
Изображение стека, в три элемента (1, 2 и 3), где 3 находится наверху и будет удален первым.
Основные операции
Вопросы
Очереди
Подобно стекам, очередь — хранит элемент последовательным образом. Существенное отличие от стека – использование FIFO (First in First Out) вместо LIFO.
Пример очереди – очередь людей. Последний занял последним и будешь, а первый первым ее и покинет.
Изображение очереди, в четыре элемента (1, 2, 3 и 4), где 1 находится наверху и будет удален первым
Основные операции
Вопросы
Связанный список
Связанный список – массив где каждый элемент является отдельным объектом и состоит из двух элементов – данных и ссылки на следующий узел.
Принципиальным преимуществом перед массивом является структурная гибкость: порядок элементов связного списка может не совпадать с порядком расположения элементов данных в памяти компьютера, а порядок обхода списка всегда явно задаётся его внутренними связями.
Бывают
Однонаправленный, каждый узел хранит адрес или ссылку на следующий узел в списке и последний узел имеет следующий адрес или ссылку как NULL.
Двунаправленный, две ссылки, связанные с каждым узлом, одним из опорных пунктов на следующий узел и один к предыдущему узлу.
Круговой, все узлы соединяются, образуя круг. В конце нет NULL. Циклический связанный список может быть одно-или двукратным циклическим связанным списком.
Самое частое, линейный однонаправленный список. Пример – файловая система.
Основные операции
Вопросы
Графы
Граф-это набор узлов (вершин), которые соединены друг с другом в виде сети ребрами (дугами).
Бывают
Ориентированный, ребра являются направленными, т.е. существует только одно доступное направление между двумя связными вершинами.
Неориентированные, к каждому из ребер можно осуществлять переход в обоих направлениях.
Смешанные
Встречаются в таких формах как
Общие алгоритмы обхода графа
Вопросы
Деревья
Дерево-это иерархическая структура данных, состоящая из узлов (вершин) и ребер (дуг). Деревья по сути связанные графы без циклов.
Древовидные структуры везде и всюду. Дерево скилов в играх знают все.
«Бинарное дерево — это иерархическая структура данных, в которой каждый узел имеет значение (оно же является в данном случае и ключом) и ссылки на левого и правого потомка. » — Procs
Три способа обхода дерева
Вопросы
Trie ( префиксное деревое )
Разновидность дерева для строк, быстрый поиск. Словари. Т9.
Вот как такое дерево хранит слова «top», «thus» и «their».
Слова хранятся сверху вниз, зеленые цветные узлы «p», «s» и «r» указывают на конец «top», «thus « и «their» соответственно.
Вопросы
Хэш таблицы
Хэширование — это процесс, используемый для уникальной идентификации объектов и хранения каждого объекта в заранее рассчитанном уникальном индексе (ключе).
Объект хранится в виде пары «ключ-значение», а коллекция таких элементов называется «словарем». Каждый объект можно найти с помощью этого ключа.
По сути это массив, в котором ключ представлен в виде хеш-функции.
Эффективность хеширования зависит от
Вопросы
Список ресурсов
Вместо заключения
Матчасть так же интересна, как и сами языки. Возможно, кто-то увидит знакомые ему базовые структуры и заинтересуется.
Спасибо, что прочли. Надеюсь не зря потратили время =)
PS: Прошу извинить, как оказалось, перевод статьи уже был тут и очень недавно, я проглядел.
Если интересно, вот она, спасибо Hokum, буду внимательнее.
Изучаем C++. Часть 2. Переменные, константы и операции с ними
Разбираемся, как работать с данными в программе на C++. Будет много теории и примеров, чтобы вы углубились в язык ещё больше.
Это вторая часть из серии «Глубокое погружение в C++». В прошлый раз мы разобрались, что такое программа и из чего она состоит, а сейчас узнаем азы работы с данными.
Что такое данные и как они хранятся в программах
Все программы работают с данными. Данные — это любые значения, которые используются в работе программы: строки, числа, ссылки и символы. Например: имя, возраст, количество денег на счету, здоровье персонажа в игре и так далее. Даже отсутствие данных — это данные.
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Все эти и другие значения хранятся в оперативной памяти. Для каждого значения выделяется отдельная ячейка, и одновременно в ней может находиться только что-то одно.
Давайте рассмотрим это на примере коробок:
Мы говорим компьютеру, что нам нужна коробка x, которая будет хранить целые числа, но пока не помещаем в неё никакого значения. Компьютер создаёт такую коробку, подписывает её и помещает в неё null.
Далее мы пишем команду x = 5;, и компьютер меняет значение внутри коробки. Размер коробки при этом не меняется. Так получается, потому что для хранения каждого примитивного типа данных выделяется определённое количество памяти. Например, для целых чисел это четыре байта, что позволяет хранить значения в диапазоне от −2 147 483 648 до 2 147 483 647.
Коробки, описанные выше, в программировании называются переменными (англ. variable). Их значение можно менять во время работы программы. Также существуют коробки, которые менять нельзя, — их называют константами.
То, какие данные сейчас хранятся в памяти, называется состоянием. Состояние может быть у программы, системы, компьютера и так далее. В C++ очень важно иметь доступ к состоянию, чтобы писать полезные программы.
Переменные в C++
Теперь попробуем создать свои переменные.
Для начала объявим переменную, то есть скажем компьютеру, что нам нужно занять место в памяти. Для этого укажем тип данных, а потом название переменной.
| Код | Как читается |
|---|---|
| int x; | Объявить целочисленную переменную x без значения. |
Так создаётся переменная без значения. Если вы хотите, чтобы в ней сразу было какое-то число, то нужно использовать знак присваивания (=):
| Код | Как читается |
|---|---|
| int y = 5; | Объявить целочисленную переменную y со значением 5. |
Теперь в любое время можно менять значения переменных:
| Код | Как читается |
|---|---|
| x = 6; | Присвоить переменной x значение 6. |
Математический знак равенства ( =) в программировании называется знаком присваивания.
Важно! Указывать тип данных нужно только при объявлении переменной.
Давайте попробуем вывести значение какой-нибудь переменной на экран. Для этого напишем следующий код:
Внимательно прочтите этот код, а потом скомпилируйте и запустите программу:
Попробуйте изменить значение переменной age на любое другое число и посмотрите, как изменится вывод.
Допустимые имена для переменных
Идентификаторы переменных могут содержать в себе:
При этом название не может начинаться с цифр. Примеры названий:
Все идентификаторы регистрозависимы. Это значит, что name и Name — разные переменные.
Рекомендуется давать именам простые названия на английском языке, чтобы код был понятен и вам, и другим людям. Например:
Если название должно состоять из нескольких слов, то рекомендуется использовать camelCase (с англ. «верблюжий регистр»): первое слово пишется со строчной буквы, а каждое последующее — с заглавной.
Типы данных в программировании
Чаще всего используются следующие типы данных:
Также существуют ссылочные типы — такие переменные хранят в себе не само значение, а ссылку на него в оперативной памяти. К ссылочным типам относятся массивы, объекты, строки (так называют любой текст) и многое другое. Для строк используется тип std: string.
Вот несколько примеров переменных разных типов:
Комментарии в C++
В коде выше русский текст после двойных слэшей (//) — это комментарии. Они позволяют разработчикам делать заметки, объяснять код так, чтобы все могли в нём ориентироваться. Компилятор игнорирует комментарии, поэтому они никак не влияют на работу программы.
Есть два типа комментариев:
Попробуйте написать в коде и те, и другие комментарии, чтобы понять, как они работают.
Константы в C++
Чтобы создать константу, используйте ключевое слово const:
Константы обычно нужны, чтобы хранить какие-то постоянные величины из физики, математики или геометрии: число пи, ускорение свободного падения, скорость света и так далее. Однако вы можете хранить в них и другие значения, которые должны оставаться постоянными:
Математические операции в C++
В С++ есть пять базовых математических операций:
Используются они следующим образом:
Важно! Сначала выполняется правая часть выражения после знака =, а потом левая. То есть переменной не будет присвоено значения, пока не выполнены все вычисления. Поэтому можно записать в переменную результат вычислений, в которых использовалась эта же переменная:
Если вам нужно провести какую-то операцию с переменной, а потом записать значение в неё же, используйте следующие операторы:
Во время работы с С++ вы будете часто прибавлять или отнимать единицу от какой-нибудь переменной. Для этого тоже есть сокращённая запись:
Инкремент и декремент могут быть префиксными (++x) и постфиксными (x++). Префиксный инкремент сначала прибавляет к переменной единицу, а потом использует эту переменную, а постфиксный — наоборот.