форматы данных какие бывают

Форматы данных какие бывают

«Но дружбы нет и той меж нами.

Все предрассудки истребя,

Мы почитаем всех нулями,

А.С.Пушкин «Евгений Онегин»

Изучение языка программирования резонно начать со средств описания данных. Для этого сначала необходимо ввести понятия, касающиеся данных. При изучении Си нам периодически придется опускаться на уровень их машинного представления. Но при первоначальном знакомстве это материал можно пропустить (кроме п. «Типы данных и переменные».), довольствуясь общими представлениями – целое, вещественное, символ, массив.

Системы счисления

Но это еще цветочки. В шестнадцатеричном дампе памяти цифры в байте читаются справа налево, а сами байты целого числа – наоборот. Налицо конфликт цивилизаций.

В понимании взаимоотношения систем счисления важно то, что когда мы говорим о представлении числа в виде цифр, число воспринимается как величина, над которой можно делать какие-то операции, например, складывать с другими. И эта величина не зависит от формы ее представления. Например, мешок сахара остается таковым, независимо от того, как считать его содержимое, в килограммах, пудах или фунтах. Значение сохраняется, а его представление будет разным. Как говорил удав в известном мультике «А в попугаях я значительно длиннее». То же самое касается и операций. Семь спичек плюс семь спичек равно четырнадцати, потому что четырнадцать это десяток и еще четыре (вспомните себя в первом классе).

Преобразование чисел / из одной системы счисления в другую

0.3F5₁₆ = 3/16 + 15( F )/16 2 + 5/16 3 = 0.1875 0 + 0.0585 9 + 0.0012 2 = 0.247 31 ₁₀

0.524₈ = 5/8 + 2/8 2 + 4/8 3 = 0.6250 + 0.0312 + 0.0078 = 0.6640₁₀

2301 / 8 = 287 (5) 709 / 16 = 44 (5)

287 / 8 = 35 (7) 44 / 16 = 2 (12= C )

35 / 8 = 4 (3) 2 / 16 = 0 (2) = 2 C 5₁₆

0.24731 * 16 = 3.95696 (3)

0.95696 * 16 = 15.31136 (15(F))

0.31136 * 16 = 4. 98176 (4)

0.98176 * 16 = 15.70816 (15( F )) = 0.3 F 4 F₁₆ ≈ 0.3F5₁₆

0.968 * 8 = 7.744 (7) = 0.5237₈ ≈ 0.524₈

Обратите внимание, что при преобразовании дробной части сначала в десятичную систему а затем обратно в исходную получаем значение, меньшее исходного, которое только при округлении становится «правильным». Это связано с тем, что при первом преобразовании мы оставили только четыре десятичных цифры, отбросив «хвост».

Двоичная система счисления. Бит, байт, машинное слово

«Но дружбы нет и той меж нами.

Все предрассудки истребя,

А.С.Пушкин «Евгений Онегин»

Общеизвестно, что компьютеры используют двоичную систему. А что это значит, и почему именно ее? Давайте подробнее уточним все «за». Во-первых, она самая технологичная, поскольку элементы с двумя устойчивыми состояниями (да-нет, включено-выключено) самые простые и самые надежные. Во-вторых, алгоритмы выполнения операций в этой системе тоже самые простые. Например, таблица умножения в десятичной системе имеет размерность 10х10, т.е. содержит 100 произведений всех пар цифр, а в двоичной системе всего 4.

100101101 = 2 8 + 2 5 + 2 3 + 2 2 + 2 0 = 256 + 32 + 8 + 4 + 1 = 301₁₀

Естественно, что за простоту эту приходится платить. Как мы уже выяснили, чем меньше основание системы счисления, тем больше цифр требуется для представления заданной величины. Поэтому в двоичной системе число будет иметь максимальную разрядность.

Но двоичная система интересует нас не сама по себе, а как основа внутреннего представления данных в компьютере. Поэтому и появляется соответствующая терминология.

К сожалению, узкотехнический термин «информация» в настоящее время настолько размыт как научными интерпретациями, так и псевдонаучными спекуляциями (типа «ля-ля, тополя, торсионные поля»), поэтому отныне мы будем использовать термин данные. Данные – это такая информация, которую можно представить в компьютере.

«Информация – это такие данные, которые нельзя представить в компьютере». (Утверждение, обратное предыдущему).

2 10 = 1024 ≈ 1000 = 10 3

«Чайник – это тот, кто думает, что в килобайте 1000 байтов, а программист – это тот, кто считает, что в килограмме 1024 грамма». Анекдот (Здесь на самом деле больше смысла, чем юмора).

Эквиваленты двоичной системы

До сих пор мы говорили о системах счисления применительно к представлению и преобразованию в них целых чисел. Поскольку двоичная система – родная для компьютера, как для нас – десятичная, то такие преобразования происходят при вводе и выводе числовых данных. Когда же речь идет о компьютерной архитектуре, внутреннем представлении команд, данных и адресов, десятичная система в общем-то не нужна. Более того, она вредна, потому что размерности данных все равно остаются двоичными. Например, приложение, выполняясь на 32-разрядном процессоре, обращается к памяти, используя адрес – такое же 32-разрядное машинное слово. Кстати, примерно оценить значение адреса можно, подсчитав количество значащих разрядов (отбросив незначащие нули слева).

Не правда ли, напоминает современные банковские реквизиты. К счастью, программисты избавлены от муторной процедуры записи нулей и единичек. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления хороши как раз тем, что кратны двоичной. Одна восьмеричная цифра кодирует три двоичных разряда, одна шестнадцатеричная – четыре (тетрада). При этом сама цифра раскладывается как число в двоичное представление по степеням двойки:

Попробуем преобразовать к шестнадцатеричному виду приведенное выше число. В синтаксисе Си шестнадцатеричные числа имеют префикс «0х».

0000 0001 1010 1000 1100 1100 0011 1101

0 1 A 8 C C 3 D = 0x01A8CC3D

На самом деле не совсем так. Мы забыли, что размещение производится младшими байтами вперед, поэтому в любом дампе ( dump – вывод содержимого памяти во внутреннем представлении) Вы увидите все в обратном порядке 3D_CC_A8_01

Получается, что нужно перевернуть не весь дамп, а по отдельности каждую часть, относящуюся к машинному слову. Тут то мы и подходим к фундаментальному свойству памяти: по формальному ее содержимому нельзя определись, что там находится. Все зависит от формата – последовательности размещения данных и их интерпретации. Грубо говоря, на байте или машинном слове не написано, чем они являются.

Форматы базовых типов данных

Возникает резонный вопрос: зачем при программировании на языке высокого уровня и работе с переменными знать их форматы представления в памяти. При программировании на Си/Си++ для этого имеются определенные основания:

· для понимания сущности преобразовании целого со знаком в беззнаковое (и наоборот) требуется иметь представление об их форматах;

· при управлении памятью на низком (физическом) уровне возможен доступ к «составным частям» формата представляемых данных, а также переход от одного типа данных к другому при сохранении содержимого памяти;

· при отладке программ, работающих с двоичными файлами, требуется просматривать двоичные файлы на физическом уровне, при этом форматы представляемых данных в нем идентичны внутренним.

Дополнительный код может быть введен в любой системе счисления. Рассмотрим его работу на привычной нам десятичной:

· вместо знака вводится еще одна цифра слева со значением 0;

· положительные числа представляются обычным образом;

· к полученному значению добавляется 1.

Обратный перевод числа в дополнительном коде происходит тем же самым образом: если старшая цифра – 0, то число положительное и перевод не требуется, иначе число считается отрицательным и для него выполняются два последних пункта процедуры перевода. Рассмотрим пример:

Если внимательно присмотреться, то дополнение каждой цифры до 9 имеет некоторую аналогию с вычитанием. Но как бы там ни было, получаем следующий результат: вычитание или же сложение чисел со знаком заменяется операцией сложения, выполненной для беззнаковых чисел.

В двоичной системе счисления дополнение каждой цифры выглядит как инвертирование двоичного разряда, то есть замена 0 на 1 и наоборот. Тогда получается простой способ представления отрицательного числа:

· абсолютное значение числа в двоичной системе должно занимать все разряды, кроме старшего, последний должен быть 0;

· инвертировать все разряды, включая знаковый;

Ту же самую последовательность операций нужно выполнить, чтобы получить из дополнительного кода абсолютное значение отрицательного числа. В Си это можно сделать и при помощи поразрядных (машинно-ориентированных) операций:

Старший разряд в таком представлении также играет роль знакового. Для отрицательных чисел он равен 1. Рассмотрим, как выглядит представление граничных значений диапазона в шестнадцатеричной системе:

Все эти нюансы вообще-то не важны для программиста, поскольку ему нет нужды вручную выполнять сложение или вычитание ни в двоичной ни в шестнадцатеричной системах, за него это сделает компьютер. На самом деле от программиста даже при работе на уровне внутреннего представления данных достаточно знать правила отображения диапазонов положительных и отрицательных значений знаковых чисел на диапазон беззнаковых. Используемая форма преобразования приводит к тому, что отрицательные числа отображаются на вторую половину диапазона беззнаковых целых, причем таким образом, что значение –1 соответствует максимальному беззнаковому (т.е. 0 xFFFF FFFF во внутреннем представлении), а минимальное отрицательное – середине интервала (т.е. 0 x 80000001). Значение 0 x 80000000 является «водоразделом» положительных и отрицательных и называется «минус 0». Все отрицательные числа имеют старший (знаковый) бит, установленный в 1.

Во внутренним представлении дело обстоит аналогичным образом, но только с учетом двоичного представления всех данных:

На самом деле реальный формат вещественного числа типа double имеет несущественные отличия:

· вместо порядка в формате 11-разрядного беззнакового целого хранится значение p+1023 (всегда положительное);

· в нормализованной мантиссе отбрасываются не только незначащие 0, но и первая значащая 1 (например: 0.0000001 011011… ). Мантисса имеет 52 разряда;

· знак мантиссы представлен отдельным разрядом.

Тип данных и переменная

В языках программирования такие свойства данных, как форма их представления и занимаемая ими память сознательно отделены друг от друга и представлены в виде понятий тип данных и переменная.

Тип данных = формат + размерность, диапазон значений + операции

Переменная в ее первичном архитектурном понимании – это область памяти, в которой содержатся данные определенного типа. Имя переменной напрямую ассоциируется с ее адресом, содержимое памяти – со значением переменной.

Переменная = память (имя, адрес,ссылка) + ТД + значение

Си является языком строго типизированным. Это означает, что использование предварительно не определенных программных объектов, в том числе переменных, не допускается (т.е. невозможна привязка типа автоматически, по умолчанию и т.п).

Разница между ссылкой и значением переменной такая же, как между стаканом и его содержимым.

Базовые типы данных целых чисел

В Си имеется возможность использовать машинные слова различной размерности для определения целых переменных как в знаковой, так и в беззнаковой форме. Для этого используются следующие служебные слова:

Из этих служебных слов можно составить определение типа данных целой переменной. При этом signed считается заданным по умолчанию, а unsigned int сокращается до int:

int i; // целое со знаком, слово

char c; // целое со знаком, байт

unsigned char uc; // целое без знака, байт

unsigned u; // целое без знака, слово

long l; // целое со знаком, двойное слово

unsigned long ul; // целое без знака, двойное слово

short s; // целое со знаком, короткое слово

Для определения размерности различных переменных и типов в Си имеется специальная операция, которая возвращает размерность типа данных, переменной и значения выражения, подсчитанную в байтах:

x = 3; // Присвоить 3 переменной типа digit

Тогда зачем же они нужны? Для придания большей ясности программе: обозначения ограниченного количества вариантов, признаков и т.д..

Массив как производный тип данных

Важная особенность массивов в Си: во время работы программы контроль за нахождением индексов в пределах размерности массива не производится. В случае выхода за пределы массива будут использованы значения переменных в соседних областях памяти и результат работы программы будет непредсказуем.

Источник

Форматы данных какие бывают

В работе с электронными таблицами можно выделить четыре основных типа данных:

При записи числа можно использовать цифры, запятую, «-«. Так как числа участвуют в расчетах, то в записи числа не допустимо использование символов текста (например, пробела). В этом случае компьютер трактует число как текст, и если есть ссылка на эту ячейку в одной из формул, то выдается сообщение об ошибке в ячейке с формулой.
Для представления чисел могут использоваться несколько различных форматов:

Пример. В ячейку B3 ввели число 13. С помощью контекстного меню Формат ячеек изменили формат на денежный.

Текстовые данные представляют собой некоторый набор символов. действия над символьными данными производятся аналогично действиям над объектами в текстовом процессоре. Если вы случайно поставите перед текстом знак равенства (=), то Excel поймет это как команду посчитать (а посчитать не сможет) и выдаст ошибку. Текст выравнивается по левому краю ячейки по умолчанию.

Логический тип данных

Логические данные используются в логических формулах и функциях. Данные этого типа отображаются в текущей ячейке следующим образом: «ИСТИНА» и «ЛОЖЬ«.

Формула обязательно начинается со знака равенства и может содержать:

Научиться вводить данные разных типов в ЭТ.

Источник

Форматы данных какие бывают

Тот же принцип применяется при обмене данными между компьютерами. Один компьютер должен поместить данные в формат, понятный для другого. Обычно это какой-то текстовый формат.

Многие новые API-интерфейсы приняли JSON в качестве формата, потому что он построен на популярном языке программирования Javascript, который повсеместно используется в интернете и применим как на фронте, так и на бэкенде веб-приложения или сервиса. JSON — это очень простой формат, состоящий из двух частей: ключей (keys) и значений (values). Ключи представляют собой свойство, атрибут описываемого объекта. Заказ пиццы может быть объектом. У него есть атрибуты (ключи), такие как тип корочки, начинка и статус заказа. У этих атрибутов есть соответствующие значения (толстое тесто, пепперони и «доставляется»).

Посмотрим, как этот заказ пиццы может выглядеть в JSON:

Рисунок 1. Ключ и значение JSON

Если вы прочитаете строку слева направо, вы получите довольно естественное английское предложение. Взяв, к примеру, первую строчку, мы могли бы прочитать её как «корочка для этой пиццы оригинального стиля». Вторая строка также может быть прочитана — в JSON значение, которое начинается и заканчивается квадратными скобками ([]), представляет собой список значений. Итак, мы читаем вторую строку заказа как «начинки для этого заказа: сыр, пепперони и чеснок».

Иногда вы хотите использовать объект в качестве значения для ключа. Давайте расширим наш заказ пиццы подробностями о клиенте, чтобы вы могли увидеть, как это может выглядеть:

XML существует с 1996 года. С возрастом он стал очень зрелым и мощным форматом данных. Как и JSON, XML предоставляет несколько простых строительных блоков, которые создатели API используют для структурирования своих данных. Основной блок называется
узлом (node).

Давайте посмотрим, как может выглядеть наш заказ пиццы в XML:

Рисунок 2. Узел и значение в XML

Когда клиент отправляет заголовок Content-Type в запросе, он сообщает серверу, что данные в теле запроса отформатированы
определённым способом. Если клиент хочет отправить серверу данные в формате JSON, он установит Content-Type на «application/json». Получив запрос и увидев этот Content-Type, сервер сначала проверит, понимает ли он этот формат, и, если да, он будет знать, как читать данные. Аналогичным образом, когда сервер отправляет клиенту ответ, он также устанавливает Content-Type, чтобы сообщить клиенту, как читать тело ответа.

Иногда клиент может общаться только в одном формате данных. Если сервер отправляет обратно что-либо, кроме этого формата, клиент откажется и выдаст ошибку. К счастью, на помощь приходит второй HTTP-заголовок. Клиент может установить заголовок Accept, чтобы сообщить серверу, какие форматы данных он может принимать. Если клиент может общаться только в формате JSON, он может установить для заголовка Accept значение «application/json». И тогда сервер будет отправлять ответы в формате JSON. Если сервер не поддерживает формат, запрашиваемый клиентом, он может отправить клиенту сообщение об ошибке, чтобы сообщить ему, что запрос не будет работать.

С помощью этих двух заголовков, Content-Type и Accept, клиент и сервер могут работать с форматами данных, которые они понимают и должны работать должным образом.

Рисунок 3. Заголовки форматов данных

В этой главе мы узнали, что для того, чтобы два компьютера могли общаться, они должны понимать передаваемый им формат данных. Мы познакомились с двумя распространенными форматами данных, используемыми в API: JSON и XML. Мы также узнали, что HTTP-заголовок Content-Type — это полезный способ указать, какой формат данных отправляется в запросе, а заголовок Accept определяет запрошенный формат для ответа.

Источник

Доступные числовые форматы в Excel

В Excel числа, содержащиеся в ячейках, можно преобразовать, например, в денежные единицы, проценты, десятичные числа, даты, номера телефонов или номера социального страхования США.

Выделите ячейку или диапазон ячеек.

На вкладке Главная выберите в раскрывающемся списке формат Числовой.

Можно также выбрать один из следующих вариантов:

Нажмите клавиши CTRL+1 и выберите формат Числовой.

Щелкните ячейку или диапазон ячеек правой кнопкой мыши, выберите команду Формат ячеек. и формат Числовой.

Нажмите кнопку вызова диалогового окна в группе Число и выберите формат Числовой.

Выберите нужный формат.

Числовые форматы

Чтобы просмотреть все доступные числовые форматы, на вкладке Главная в группе Число нажмите кнопку вызова диалогового окна рядом с надписью Число.

При вводе чисел в Excel этот формат используется по умолчанию. В большинстве случаев числа, имеющие формат Общий, отображаются так, как вводятся. Однако если ширины ячейки недостаточно для отображения всего числа, числа в формате Общий округляются. Для чисел, содержащих более 12 знаков, в формате Общий используется научное (экспоненциальное) представление.

Используется как основной для вывода чисел. Можно задать количество отображаемых знаков после запятой, применение разделителя групп разрядов и способ отображения отрицательных чисел.

Используется для денежных значений и выводит рядом с числом обозначение денежной единицы по умолчанию. Можно задать количество отображаемых знаков после запятой, применение разделителя групп разрядов и способ отображения отрицательных чисел.

Используется для отображения денежных значений с выравниванием обозначений денежных единиц и десятичных разделителей в столбце.

Отображает числовые представления даты и времени как значения даты в соответствии с заданным типом и языковым стандартом (местоположением). Форматы даты, начинающиеся со звездочки ( *), соответствуют формату отображения даты и времени, заданному на панели управления. На форматы без звездочки параметры, заданные на панели управления, не влияют.

Отображает числовые представления даты и времени как значения времени в соответствии с заданным типом и языковым стандартом (местоположением). Форматы времени, начинающиеся со звездочки ( *), соответствуют формату отображения даты и времени, заданному на панели управления. На форматы без звездочки параметры, заданные на панели управления, не влияют.

В этом формате значение ячейки умножается на 100, а результат отображается со знаком процента ( %). Можно задать количество знаков в дробной части.

Отображает число в виде дроби выбранного типа.

Отображает число в экспоненциальном представлении, заменяя часть числа на E+n, где E обозначает экспоненциальное представление, то есть умножение предшествующего числа на 10 в степени n. Например, экспоненциальный формат с двумя знаками в дробной части отображает 12345678901 как 1,23E+10, то есть 1,23, умноженное на 10 в 10-й степени. Можно задать количество знаков в дробной части.

Содержимое ячейки (включая числа) обрабатывается как текст и отображается именно так, как было введено.

Число отображается в виде почтового индекса, телефонного номера или страхового номера (SSN).

Позволяет изменять копию существующего кода числового формата. При этом создается пользовательский числовой формат, добавляемый в список кодов числовых форматов. В зависимости от языковой версии Microsoft Excel можно ввести от 200 до 250 пользовательских числовых форматов. Дополнительные сведения см. в статье Создание и удаление пользовательских числовых форматов.

Вы можете применять к числам различные форматы, чтобы изменить способ их отображения. Форматы изменяют только способ отображения чисел и не влияют на значения. Например, если вы хотите, чтобы число отображалось в виде валюты, щелкните ячейку с числом > Денежный.

Форматы влияют только на отображение чисел, но не значения в ячейках, используемые в вычислениях. Фактическое значение можно увидеть в строка формул.

Ниже представлены доступные числовые форматы и описано, как их можно использовать в Excel в Интернете:

Числовой формат по умолчанию. Если ширины ячейки недостаточно, чтобы отобразить число целиком, оно округляется. Например, 25,76 отображается как 26.

Кроме того, если число состоит из 12 или более цифр, при использовании формата Общий значение отображается в экспоненциальном виде.

Этот формат похож на Общий, но в отличие от него отображает числа с десятичным разделителем, а также отрицательные числа. Ниже представлено несколько примеров отображения чисел в обоих форматах:

Отображает рядом с числами денежный символ. Чтобы задать необходимое количество знаков после запятой, нажмите кнопку Увеличить разрядность или Уменьшить разрядность.

Используется для отображения денежных значений с выравниванием символов валюты и десятичных разделителей в столбце.

Краткий формат даты

В этом формате дата отображается в следующем виде:

Длинный формат даты

В этом формате месяц, день и год отображаются в следующем виде:

В этом формате числовые представления даты и времени отображаются как значения времени.

В этом формате значение ячейки умножается на 100, а результат отображается со знаком процента ( %).

Чтобы задать необходимое количество знаков после запятой, нажмите кнопку Увеличить разрядность или Уменьшить разрядность.

Отображает число в виде дроби. Например, при вводе 0,5 отображается ½.

Отображает числа в экспоненциальной нотации, заменяя часть числа на E+ n, где E (степень) умножает предыдущее число на 10 в степени n. Например, экспоненциальный формат с двумя знаками в дробной части отображает 12345678901 как 1,23E+10, то есть 1,23, умноженное на 10 в 10-й степени. Чтобы задать необходимое количество знаков после запятой, нажмите кнопку Увеличить разрядность или Уменьшить разрядность.

Содержимое ячейки (включая числа) обрабатывается как текст и отображается именно так, как было введено. Дополнительные сведения о форматировании чисел в виде текста.

Дополнительные сведения

Вы всегда можете задать вопрос специалисту Excel Tech Community или попросить помощи в сообществе Answers community.

Источник