2.6.2. Другие составные типы данных

Определения и обозначения

Запись — составной тип, в котором одна переменная объединяет именованные поля разных типов. Например, в записи об ученике можно хранить фамилию, класс и средний балл, хотя эти значения имеют разные типы. К полю обращаются по его имени, поэтому запись подходит для описания объекта с несколькими характеристиками.

Множество — составной тип, задающий набор различных элементов одного базового типа. Например, можно задать множество допустимых оценок и проверять, входит ли введённое значение в этот набор. Такое представление удобно, когда нужно отличить допустимое значение от недопустимого, не перебирая вручную отдельные варианты.

Файловый тип предназначен для последовательности однотипных компонентов, которую программа может хранить и обрабатывать как файл. Компоненты файла читают или записывают один за другим, а сами данные могут сохраняться вне оперативной памяти. Это нужно, чтобы использовать результаты после завершения программы или передавать данные между запусками.

Компонент составного типа — отдельная часть записи, множества или файла. В записи компонентом является поле, в множестве — входящее в него значение, в файле — очередной элемент последовательности. Термин помогает говорить о частях структуры, но способ работы с ними каждый раз определяется типом данных.

Как это устроено

Составные типы нужны, когда простое значение не может представить все данные задачи. Если хранить сведения об объекте в отдельных переменных, легко перепутать, какая характеристика к нему относится; если нужна последовательность значений, их неудобно обрабатывать как независимые данные. Объединение связанных элементов в структуру помогает сохранять их смысл и выбирать подходящие операции.

Поля записи заранее задаются именами, а их типы могут различаться. Это отражает устройство реального объекта: у ученика есть фамилия, класс и средний балл, и для этих характеристик естественны разные типы значений. Обращение по имени поля делает программу понятнее и снижает риск перепутать данные, особенно если у записи много характеристик.

Множество строится из элементов одного базового типа и не содержит повторяющихся значений. Это соответствует самой идее набора: если элемент уже входит в него, добавление такого же значения не создаёт нового элемента. Поэтому множество подходит для проверки, разрешено ли значение, например входит ли оценка в заранее установленный список допустимых вариантов.

Файл представляет данные, которые программа сохраняет вне оперативной памяти. Поскольку файл может быть большим и его содержимое не обязано целиком находиться в памяти, компоненты обычно обрабатывают последовательно средствами чтения и записи. Перед такими действиями файл открывают в подходящем режиме: чтение используют для получения данных, запись — для сохранения данных.

Выбирать составной тип следует по тому, какую задачу нужно решить. Если требуется описать один объект несколькими характеристиками, подходит запись; если нужно задать допустимые значения и проверять принадлежность, подходит множество. Для сохранения и последовательной обработки данных используют файловый тип, потому что его назначение связано с работой с компонентами файла.

Другие составные типы данных

Сравнивайте типы по строке, которая соответствует вашей задаче: что именно нужно объединить, как обратиться к частям и для чего нужна структура. Если требуется описать один объект, ориентируйтесь на столбец «Запись», а для проверки допустимых значений — на столбец «Множество». Для данных, которые нужно сохранить и затем обработать по очереди, подходит файловый тип.

Разбор задач

Описать ученика и обратиться к среднему баллу

Условие: нужно описать тип «ученик» с фамилией, классом и средним баллом, а затем получить средний балл конкретной записи. У объекта три характеристики, и они могут иметь разные типы: фамилия — строковый, класс — целочисленный, средний балл — вещественный. Поэтому подходит запись, а не массив однотипных элементов.

1. Определяем поля записи: фамилия, класс и средний балл. Эти имена обозначают характеристики, которые будут храниться вместе.
2. Создаём переменную этого типа для конкретного ученика и заполняем её поля нужными значениями. Важно, что все характеристики относятся к одной записи.
3. Чтобы получить балл, обращаемся к полю «средний балл» по имени. Числовой индекс здесь не нужен, потому что поля записи не выбирают как элементы массива.

Ответ: характеристики ученика объединяются в записи, а средний балл извлекается обращением к одноимённому полю конкретной записи.

Проверить, допустима ли оценка

Условие: требуется задать множество допустимых оценок и проверить введённую оценку. Здесь не нужно сохранять несколько характеристик одного объекта: важен сам набор значений, которые программа считает разрешёнными. Поэтому используем множество элементов одного базового типа, например целых чисел.

1. Определяем, какие значения входят в набор допустимых оценок, и задаём их как элементы множества. Каждое значение указывается один раз, поскольку множество не хранит повторения.
2. Получаем оценку от пользователя и сопоставляем её с набором. Проверка отвечает на вопрос, принадлежит ли значение множеству, а не сколько раз оно в нём встречается.
3. По результату проверки выбираем действие программы: принять оценку, если она входит в набор, или сообщить об ошибке, если не входит.

Ответ: допустимость оценки определяется проверкой её принадлежности множеству заранее заданных значений. Это проще и нагляднее, чем описывать набор разрозненными условиями.

Посчитать положительные числа в файле

Условие: нужно сохранить последовательность целых чисел в файле, прочитать её и подсчитать количество положительных значений. Все компоненты имеют один тип, а обрабатывать их следует один за другим. Значит, задача соответствует файловому типу и последовательному чтению.

1. Сначала подготавливаем последовательность чисел для сохранения и открываем файл в режиме записи. Записываем в него значения так, чтобы программа могла затем последовательно их прочитать.
2. Для чтения открываем файл в режиме чтения. Затем получаем очередной компонент и проверяем, больше ли он нуля; если да, увеличиваем счётчик положительных чисел.
3. Повторяем чтение и проверку для всех компонентов файла. После завершения обработки выводим значение счётчика, которое показывает, сколько положительных чисел встретилось.

Ответ: нужно последовательно прочитать компоненты файла, для каждого проверить условие «число больше нуля» и подсчитать значения, удовлетворяющие этому условию. Перед чтением файл обязательно открывают в нужном режиме.

Типичные ошибки

Ошибка: обращаться к полю записи как к элементу массива, например выбирать его по числовому индексу. Так делают, потому что обе структуры объединяют несколько частей, но устройство у них разное: у записи части имеют собственные имена. Проверьте себя: если обращаетесь к характеристике объекта, укажите именно имя соответствующего поля.

Ошибка: считать, что множество хранит порядок или повторяющиеся элементы. Путаница возникает из-за привычки воспринимать перечисление значений как список, но множество задаёт именно набор различных элементов. Проверьте себя: спросите, важно ли для задачи, в каком порядке заданы значения и сколько раз встречается одно и то же; если важно, множество не отражает это свойство.

Ошибка: задавать элементы множества разных базовых типов. Иногда кажется, что в один набор можно включить любые подходящие по смыслу данные, однако все элементы должны соответствовать одному базовому типу. Проверьте себя: сравните типы значений, которые планируете включить; если они различаются, такой набор не соответствует определению множества.

Ошибка: считать файловую переменную уже прочитанным содержимым файла. Это происходит из-за смешения обозначения файла и данных, которые в нём хранятся. Проверьте себя: перед обработкой убедитесь, что файл открыт в нужном режиме, а программа действительно выполняет операции чтения или записи его компонентов.

Связь с другими темами

Для понимания составных типов нужно знать простые типы данных, переменные и присваивание: поля записи и компоненты файла сами имеют определённые типы и значения. Также важно уметь обращаться к элементам структурированных данных, чтобы не путать выбор поля по имени с доступом к элементу массива по индексу. Эти знания помогают определить, как именно программа получает нужную часть данных.

Записи и множества используют при моделировании объектов и обработке наборов значений. Файловый тип связан с сохранением результатов и обменом данными между запусками программы: файл позволяет не терять информацию после завершения работы. Поэтому все три типа дополняют базовые переменные и помогают выбирать представление данных под задачу.

Что запомнить

• Запись объединяет поля, которые могут иметь разные типы.
• К полю записи обращаются по его имени.
• Множество содержит различные элементы одного базового типа.
• Множество удобно для проверки принадлежности значения набору.
• Файловый тип предназначен для работы с последовательностью сохраняемых компонентов.
• Для чтения и записи файла используют соответствующие операции и режимы открытия.