Урок 16. Структуровані типи даних

Вітаю, шановні учні 9-го класу! Сьогодні на уроці інформатики ми поговоримо про одну з важливих тем, яка допоможе вам глибше розуміти світ програмування. Мова йде про структуровані типи даних.

Структуровані типи даних в програмуванні — це важливий інструмент, що дозволяє об'єднувати дані різних типів в одну структуру, яка спрощує роботу з ними. Це відкриває безмежні можливості для зберігання і обробки інформації в програмах.

Типи даних

Давайте спочнемо з основ. В програмуванні існують різні типи даних, і кожен з них використовується для зберігання певного роду інформації. Ось декілька поширених типів даних:

• Цілі числа (int): Використовуються для зберігання цілих чисел. Наприклад, кількість студентів в класі, рік народження тощо.

• Дійсні числа (float або double): Для представлення дійсних чисел, таких як десяткові дроби або числа з плаваючою комою, як вага або зріст.

• Рядки (string): Використовуються для зберігання текстової інформації. Це може бути ім'я, адреса, повідомлення тощо.

• Логічні значення (bool): Вони можуть бути лише істинними (true) або хибними (false). Використовуються для обробки умов в програмах.

• Списки (arrays): Це набори даних одного типу, такі як масив студентів чи список оцінок.

• Структури (structs): Ось тут ми і доходимо до нашої теми — структурованих типів даних. Структури дозволяють об'єднувати дані різних типів в одну структуру.

Структури в програмуванні

Структура в програмуванні — це спеціальний тип даних, що дозволяє об'єднувати дані різних типів в один об'єкт. В інших словах, структура дозволяє створювати новий тип даних, який містить в собі різні поля різних типів даних.

Давайте розглянемо приклад. Припустимо, ви пишете програму для обліку студентів, і вам потрібно зберігати інформацію про кожного студента: ім'я, прізвище, вік та середній бал. Один із способів це зробити — використати структуру.

У цьому прикладі ми створили структуру з ім'ям "Student," яка має чотири поля: "firstName" (ім'я), "lastName" (прізвище), "age" (вік) та "averageGrade" (середній бал). Тепер ви можете створювати змінні типу "Student" і заповнювати їх інформацією про студентів: 

Використання структур в програмах

Структури дозволяють створювати складні об'єкти, які мають в собі різні дані. Це особливо корисно в програмах, які обробляють велику кількість інформації. Завдяки структурам, ви можете легко створювати, зберігати та опрацьовувати дані в програмах.

На практиці структури використовуються для різних завдань: від зберігання даних про користувачів в програмах соціальних мереж до обліку товарів у складі. Вони є потужним інструментом для створення логічно структурованих програм.

Загальні правила використання структур

• Оголошення структури: Перед використанням структури, ви повинні її оголосити. Це робиться поза будь-якою функцією в вашій програмі.

• Створення змінних структури: Ви можете створити змінні типу вашої структури та працювати з ними, надавши їм певні значення.

• Доступ до полів: Для доступу до полів структури використовуйте оператор "крапка."

• Оператор "крапка": Цей оператор дозволяє отримувати доступ до полів структури та змінювати їх значення.

Приклад використання

Ось приклад простої програми, яка використовує структуру для обліку студентів:

#include <iostream>

using namespace std;

// Оголошення структури

struct Student {

    string firstName;

    string lastName;

    int age;

    double averageGrade;

};

int main() {

    // Створення змінних структури

    Student student1;

    Student student2;

    // Заповнення даними

    student1.firstName = "Іван";

    student1.lastName = "Петров";

    student1.age = 17;

    student1.averageGrade = 4.5;

    student2.firstName = "Марія";

    student2.lastName = "Сидоренко";

    student2.age = 16;

    student2.averageGrade = 5.0;

    // Виведення інформації

    cout << "Студент 1: " << student1.firstName << " " << student1.lastName << endl;

    cout << "Вік: " << student1.age << ", Середній бал: " << student1.averageGrade << endl;

    cout << "Студент 2: " << student2.firstName << " " << student2.lastName << endl;

    cout << "Вік: " << student2.age << ", Середній бал: " << student2.averageGrade << endl;

    return 0;

}

Цей приклад демонструє створення структури "Student," створення змінних цього типу, заповнення їх даними та виведення цих даних на екран.

На завершення, структуровані типи даних є важливим елементом програмування, оскільки вони дозволяють створювати складні об'єкти, які містять в собі різні дані. Вони дають можливість логічно організовувати і обробляти інформацію в програмах, і їх використання стає необхідною умовою для розробки складних програм.

Робота зі структурованими типами даних в Lazarus і Python

Структуровані типи даних є важливою частиною програмування, оскільки вони дозволяють створювати складні об'єкти, які містять різні дані. Використання структурованих типів даних допомагає логічно організувати і обробляти інформацію в програмах. Давайте розглянемо, як працювати зі структурами в Lazarus і Python на прикладах.

Робота зі структурами в Lazarus (Pascal)

Використання структур в Pascal (Lazarus) відбувається за допомогою типу запису (record). Ось приклад створення структури, яка представляє інформацію про студента:

program StructExample;

type

  Student = record

    firstName: string;

    lastName: string;

    age: integer;

    averageGrade: real;

  end;

var

  student1: Student;

  student2: Student;

begin

  student1.firstName := 'Іван';

  student1.lastName := 'Петров';

  student1.age := 17;

  student1.averageGrade := 4.5;

  student2.firstName := 'Марія';

  student2.lastName := 'Сидоренко';

  student2.age := 16;

  student2.averageGrade := 5.0;

  writeln('Студент 1: ', student1.firstName, ' ', student1.lastName);

  writeln('Вік: ', student1.age, ', Середній бал: ', student1.averageGrade);

  writeln('Студент 2: ', student2.firstName, ' ', student2.lastName);

  writeln('Вік: ', student2.age, ', Середній бал: ', student2.averageGrade);

end.

У цьому прикладі ми визначили структуру "Student" і створили дві змінні цього типу, заповнили їх даними та вивели інформацію на екран.

Робота зі структурами в Python

Використання структур в Python відбувається за допомогою створення об'єктів класів. Ось приклад роботи зі структурою "Student" в Python:

class Student:

    def __init__(self, first_name, last_name, age, average_grade):

        self.first_name = first_name

        self.last_name = last_name

        self.age = age

        self.average_grade = average_grade

student1 = Student('Іван', 'Петров', 17, 4.5)

student2 = Student('Марія', 'Сидоренко', 16, 5.0)

print('Студент 1:', student1.first_name, student1.last_name)

print('Вік:', student1.age, ', Середній бал:', student1.average_grade)

print('Студент 2:', student2.first_name, student2.last_name)

print('Вік:', student2.age, ', Середній бал:', student2.average_grade)

У цьому прикладі ми визначили клас "Student" і створили два об'єкти цього класу, заповнили їх даними та вивели інформацію на екран.

Загалом, структуровані типи даних є важливим елементом програмування, оскільки вони дозволяють створювати складні об'єкти, які містять в собі різні дані. Вони допомагають логічно організовувати і обробляти інформацію в програмах, і їх використання стає необхідною умовою для розробки складних програм в різних мовах програмування, включаючи Lazarus і Python.

Сподіваюсь, що ця вступна інформація допомогла вам краще зрозуміти структуровані типи даних і їх важливість в програмуванні. В майбутніх уроках ми докладніше розглянемо, як працювати зі структурами та як їх використовувати для вирішення різних завдань. 

тест на тему "Робота зі структурованими типами даних в Lazarus і Python":

Питання 1: Яким чином в Lazarus оголошуються структури?

а) За допомогою ключового слова "structure". b) За допомогою ключового слова "record". c) За допомогою ключового слова "class". d) За допомогою ключового слова "data".

Правильна відповідь: b) За допомогою ключового слова "record".

Питання 2: Які основні поля містить структура "Student" в Pascal (Lazarus) з прикладу?

a) Ім'я та прізвище. b) Ім'я, вік, середній бал. c) Ім'я, вік, стать. d) Прізвище, середній бал, адреса.

Правильна відповідь: b) Ім'я, вік, середній бал.

Питання 3: Яким чином визначаються об'єкти класу "Student" в Python?

a) За допомогою ключового слова "instance". b) За допомогою ключового слова "new". c) За допомогою ключового слова "create". d) За допомогою ключового слова "class".

Правильна відповідь: a) За допомогою ключового слова "instance".

Питання 4: Яка основна перевага використання структур в програмуванні?

a) Зменшення обсягу програми. b) Можливість зберігати дані різних типів в одному об'єкті. c) Збільшення швидкості виконання програм. d) Можливість створення великої кількості об'єктів.

Правильна відповідь: b) Можливість зберігати дані різних типів в одному об'єкті.

Питання 5: Що є основним типом даних для структур в Python?

a) int. b) string. c) record. d) class.

Правильна відповідь: d) class.

Питання 6: Як можна оголосити структуру у мові програмування Python?

a) За допомогою ключового слова "structure". b) За допомогою ключового слова "record". c) За допомогою ключового слова "type". d) За допомогою ключового слова "struct".

Правильна відповідь: c) За допомогою ключового слова "type".

Питання 7: Яким чином створюються об'єкти структури "Student" в Pascal (Lazarus)?

a) student1 := Student.Create(); b) student1 = new Student(); c) student1 := Student(); d) student1 := Student;

Правильна відповідь: c) student1 := Student();

Питання 8: Які основні поля містить структура "Student" в Python з прикладу?

a) Ім'я та прізвище. b) Ім'я, вік, стать. c) Ім'я, вік, середній бал. d) Прізвище, адреса, телефон.

Правильна відповідь: b) Ім'я, вік, стать.

Питання 9: Яка основна різниця між класами та структурами в Python?

a) Класи не можуть містити методів. b) Структури не можуть містити поля даних. c) Структури не підтримують спадкування (наслідування). d) Класи можуть містити методи та спадкування, тоді як структури - ні.

Правильна відповідь: d) Класи можуть містити методи та спадкування, тоді як структури - ні.

Питання 10: Для чого можна використовувати структури в програмуванні?

a) Виключно для організації великих об'ємів текстових даних. b) Для оголошення констант. c) Для огорнення декількох змінних в один об'єкт. d) Для визначення циклів в програмах.

Правильна відповідь: c) Для огорнення декількох змінних в один об'єкт.

У курсі 8 класу ви працювали з простими типами даних: дійсним, цілим, логічним, символьним у середовищі програмування Lazarus мовою Object Pascal.

Тип — це властивість величини, що визначає множину значень, які величина може приймати, і множину операцій, які над даною величиною можна виконувати.

Для збереження змінної простого типу в пам’яті виділяється окрема комірка.

У житті ми постійно стикаємося з безліччю об'єктів, об'єднаних за певними ознаками, наприклад: футбольна команда, лісовий масив, таблиця температур за тиждень. В житті ми зазвичай об‘єднуємо такі дані в таблиці. Для опрацювання табличних даних у програмуванні існує структурований тип даних масив.

Поняття одновимірного масиву

Масив — це структурований тип даних, який складається з фіксованого числа однотипних елементів, що мають спільне ім’я.

Тип елементів називають базовим типом масиву.

Одновимірний масив — це пронумерована послідовність значень одного типу.

Кількість значень називають розміром масиву. Завдяки нумерації можна отримати доступ до будь­—якого елемента масиву як до простого значення базового типу.

Для зберігання значень температури протягом року замість створення окремих змінних t1, t2, …, t365 можна створити один масив з іменем t, де кожному значенню буде відповідати порядковий номер елемента масиву. Спільне ім’я t означає, що ці дані належать до одного масиву, а розрізнити їх можна за номером (індексом).

Ім'я елементу масиву складається з імені масиву та порядкового номера елемента в масиві (індекса) елемента, узятого в квадратні дужки.

Наприклад, елемент масиву t[1] дорівнюватиме значенню середньодобової температури за 1 січня, t[365] — за 31 грудня.

Опис змінних типу Одновимірний масив

Описати змінну типу Одновимірний масив можна двома способами:

1)  у розділі type інтерфейсного блоку програмного коду описати новий тип даних, і в розділі var описати змінну нового типу:

type <ім’я типу> = array[діапазон індексів] of <тип елементів>;

var <список змінних>: <ім’я типу>;

2)  описати змінну типу масив, не вводячи нового типу:

var <список змінних>: array[діапазон індексів] of <тип елементів>;Приклад:Масив Num із 5 цілих чисел можна описати таким чином:

type SimpleIntegerarray = array[1..5] of Integer;

var Num: SimpleIntegerarray;

або

var Num: array[1..5] of Integer;

При описі змінної типу Одновимірний масив в пам'яті виділяється послідовність комірок, розмір яких відповідає базовому типу.

Нумерація елементів масиву може починатися не з одиниці. Масив Num із 5 цілих чисел можна описати таким чином:

var Num: array[–2..2] of Integer;

Кількість елементів описаного таким чином масиву визначається під час його опису й надалі в програмі не змінюється.

Зверни увагу! Якщо під час звертання до елемента масиву вказати індекс, що виходить за межі описаного діапазону, то в ході виконання програми отримаємо повідомлення про помилку.

Приклад:

Спробуємо вивести значення елемента масиву з неіснуючим індексом.

var Numbers: array[1..10] of Integer;

begin Edit1.Text := IntToStr(Numbers[20]);

Отримаємо повідомлення про помилку:

Варіанд домашнього завдання від вчительки:

Ось вам приклад програми на лазарусі і на пайтоні . Припустимо, ви пишете програму для обліку студентів, і вам потрібно зберігати інформацію про кожного студента: ім'я, прізвище, вік та середній бал. Один із способів це зробити — використати структуру 

Програма на Pascal (Lazarus) з використанням структури:

program StudentRecord;

type

  Student = record

    Ім'я: string;

    Прізвище: string;

    Вік: Integer;

    СереднійБал: real;

  end;

var

  студент: Student;

begin

  // Введення інформації про студента

  Write('Введіть ім\'я студента: ');

  ReadLn(студент.Ім'я);

  Write('Введіть прізвище студента: ');

  ReadLn(студент.Прізвище);

  Write('Введіть вік студента: ');

  ReadLn(студент.Вік);

  Write('Введіть середній бал студента: ');

  ReadLn(студент.СереднійБал);

  // Виведення інформації про студента

  WriteLn('Ім\'я: ', студент.Ім'я);

  WriteLn('Прізвище: ', студент.Прізвище);

  WriteLn('Вік: ', студент.Вік);

  WriteLn('Середній бал: ', студент.СереднійБал);

end.

Програма на Python з використанням класу:

class Student:

  def __init__(self, name, surname, age, average_grade):

      self.name = name

      self.surname = surname

      self.age = age

      self.average_grade = average_grade

# Введення інформації про студента

name = input('Введіть ім\'я студента: ')

surname = input('Введіть прізвище студента: ')

age = int(input('Введіть вік студента: '))

average_grade = float(input('Введіть середній бал студента: '))

# Створення об'єкта класу Student

student = Student(name, surname, age, average_grade)

# Виведення інформації про студента

print('Ім\'я:', student.name)

print('Прізвище:', student.surname)

print('Вік:', student.age)

print('Середній бал:', student.average_grade)

Публікація проєкту https://replit.com/@Yuliia-BulovaBu/studienti?v=1

Обидві програми використовують структури (в Pascal) або класи (в Python) для організації та збереження інформації про студента. 

Створено виключно для навчальної мети. 

З використанням матеріалів Овсянникової К.В., КЗШ І-ІІІ ступенів №52 опублікованих на сайті naurok.com.ua/, та 

матеріалів Савка-Ржематорської Оксани Василівни опублікованих на сайті  vseosvita.ua