Registros. Records. - Departamento de Electrónica

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA
Programación en Pascal
Capítulo 21. Registros. Records.
21. REGISTROS. Records .
21.1. Concepto Abstracto.
Así como el arreglo es la estructura más usada por los programadores en un ambiente
científico o de aplicaciones personales, el registro es la unidad básica de información en
aplicaciones comerciales o que involucren cantidades masivas de datos.
El registro es una estructura formada por un número fijo de componentes, denominados
campos. A diferencia del arreglo, las componentes o campos pueden ser de tipos diferentes.
Cada componente puede tomar un valor del conjunto definido por su tipo. Es decir, el
conjunto de valores de un registro es el producto cartesiano de los conjuntos de sus
componentes. Si nos imaginamos un eje, en el que se encuentran los valores que un campo
puede adoptar; y un eje por cada campo, el valor de un registro puede visualizarse como una
m-tupla en un espacio m-dimensional (con m campos en un registro).
Puede observarse que una agrupación de valores de un registro, permite establecer una
relación en ese espacio.
21.2 Usos de Registros.
En un ambiente matemático la estructura registro permite representar números complejos y
vectores; logrando de este modo tratar en forma computacional situaciones caracterizadas por
estos objetos.
En un ambiente comercial permite relacionar básicamente nombres con números, facilitando
así la descripción de innumerables situaciones. Algunos ejemplos: nombres y apellidos con
números de rol; una fecha con una descripción de una operación comercial, acompañada de
un valor; un número de parte y la cantidad de ítems, o su valor; etc., etc.
21.3 Entidades y atributos.
En aplicaciones de procesamiento masivo de datos, cuando se tiene una agrupación de
valores de registros (normalmente en un archivo) por lo menos uno de los campos, es tal que
sus valores no se encuentran repetidos en la agrupación. Es decir, un valor de ese campo,
permite identificar unívocamente a un registro. Ese tipo de campo suele llamarse entidad, y
también clave o llave (key); el resto de los campos se denominan atributos.
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21.4 Registro Unitario.
Desde tiempos anteriores a los computadores ya se guardaba información en tarjetas
perforadas. En cada tarjeta se representa el valor de un registro. Es la estructura del registro la
que permite asociar información con las perforaciones. La práctica de almacenar información
en tarjetas hizo tradicional la dimensión de un registro en este ámbito; y suele ser de 80 bytes.
El advenimiento de dispositivos magnéticos ha permitido ampliar el largo de los registros; pero
los de largo 80 siguen siendo los más empleados, y se llaman registros unitarios.
21.5. Sintaxis.
Nos interesa describir formalmente el conjunto de valores de tipo registro, y la forma de
accesar e identificar las componentes.
En Pascal pueden representarse las uniones discriminadas o registros con variantes. No se
describirá esta posibilidad, por ser muy poco frecuente su uso en la práctica. Casi la totalidad
de los registros que se emplean son con partes fijas.
<declaración de registro fijo> ::=
'type' 'RECORD'
<lista de campos >
'END'
<lista de campos> ::=
{ ( { <nombre campo>* ',' } ':' <tipo> )* ';' }
Nótese que pueden agruparse los campos que son de un mismo tipo, a través de una lista
de nombres de campos separados por comas.
Ejemplos:
Type
complejo = record real, imaginaria : real end;
vector = record x, y, z : real end;
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lck = record
corriente1, corriente2, corriente3: real
end;
cuenta = record
codigo: integer;
fecha: integer;
nombre: array [1..25] of char;
debe, haber: real
end;
fecha = record
dia : 1..31;
mes : 1..12;
ano : 1900..3000
end;
tiempo=record
hora:1..24;
min: 1..60;
seg: 1..60
end;
Observando las cuentas de los servicios de agua, luz, gas, teléfono; los volantes de saldos
de cuentas corrientes; las listas de cursos; los kardexs de biblioteca; la guía de teléfonos y
otras innumerables situaciones informáticas de la vida cotidiana, pueden encontrarse
definiciones de registros. En todas ellas es la estructura del registro (es decir, los nombres y
tipos de los campos) la que da sentido a las secuencias de dígitos y letras.
Nótese que un campo puede ser estructurado, y que todos los nombres de campos deben
ser diferentes.
Type persona = record
nombre,paterno,materno:packed array [1..15] of char;
sexo: (M, F);
fechanacimiento:
record
dia:1..31;
mes:1..12;
ano:0..99
end
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end;
Se dice que el tipo persona es una estructura de registros anidados.
Una forma gráfica de representar la estructura de un registro es la siguiente:
cuenta:
código
fecha
nombre debe haber
Lo cual permite visualizar conceptualmente la estructura.
21.6 Construcción y Selección.
Es necesario especificar cómo puede accesarse a una componente de los registros; y
también cómo puede dársele valores, a dichas componentes.
a) Actualización total o copia.
Si se declaran:
var x,y: cuenta;
Y si el valor de y está definido, puede copiarse este valor en x, mediante:
x := y; { copia}
b) Sintaxis para la identificación, o seleción, de una componente:
<componente de registro> ::=
<variable de tipo registro> { '.' <nombre campo>*}
La variable debe ser de tipo registro. La iteración permite accesar las componentes de un
campo que a su vez es un registro.
c) Actualización selectiva.
Pueden escribirse, las siguientes actualizaciones selectivas:
x.codigo := 10;
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x.nombre[5] := 'm';
x.debe := 10.2;
y.codigo: = x.codigo;
Se denomina selectiva, pues puede cambiarse el valor de una componente sin alterar el resto.
Los registros se implementan en memoria primaria, y por esto se dice que son de rápido
acceso. Además el espacio asignado a una variable de este tipo queda determinado en el
momento de la compilación; por esto se dice que es una estructura estática.
21.7 Procesamiento de Registros.
La identificación de una componente de un registro puede ser materia tediosa (a veces,
difícil de escribir y leer, en el texto del programa) si los nombres de los registros y sus
componentes son largos. Para mejorar la legibilidad, puede emplearse la instrucción with
(con en español); que define un ámbito en el cual los campos de un registro pueden ser
referenciados por su nombre solamente. Es decir, sin estar precedidos por el identificador del
registro seguido de un punto.
Ejemplo: Uso de with.
El segmento asigna un valor a la variable f.
var f: fecha;
...
with f do
begin
dia:=29;
mes:=6;
ano:=1985
end;
...
La sintaxis de esta instrucción es:
<instrucción with> ::=
'WITH' { <variable>* ',' } 'DO' <instrucción>
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La variable debe ser de tipo registro; y la instrucción se dice que es calificada. La lista de
variables no puede contener variables que sean modificadas por la instrucción calificada. Esta
instrucción permite generar código más eficiente para la manipulación de componentes dentro
del ámbito. Y al programador le permite redactar frases con menor redundancia.
La instrucción with está especialmente diseñada para manipular registros; así como al
instrucción for es útil en la manipulación de arreglos. Así como en el for la variable de control
y las cotas no pueden ser modificadas en el bloque de repetición, tampoco se permite asignar
valores a las variables de la lista del with, dentro del bloque calificado. Esto es particularmente
importante cuando alguna variable de la lista contiene una componente de arreglo; ya que sólo
será preciso evaluar una vez la expresión del índice.
Ejemplo:
with a[i] do {a[i] es de tipo registro}
begin
..
i:=i+1; {error}
..
end;
Si bien un registro puede parecer una generalización del arreglo, ya que relaja la restricción
de componentes de igual tipo; en otro aspecto es menos general. Ya que para accesar a una
componente debe emplearse un identificador de campo fijo; mientras que en un arreglo el
mecanismo de selección, del índice, puede ser una expresión.
21.8. Manipulación de registros.
Además de los mecanismos de construcción (total o selectiva) y selección (acceso a
componente) y de procesamiento calificado (with), es preciso desarrollar procedimientos
especiales para la lectura y escritura de valores de tipo registro; ya que las instrucciones read
y write no manipulan variables ni expresiones de tipo registro.
a) Relación de Orden.
En caso de ser necesario, puede definirse una relación de orden. Asumamos:
var x,y : record c1,c2 : integer end;
Entonces:
x<=y;
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puede implementarse verificando que:
(x.c1<y.c1) OR (x.c1=y.c1) AND ((x.c2<y.c2) OR (x.c2=y.c2))
Nótese que si las primeras componentes son iguales, se efectúa la comparación de las
segundas. Esta operación puede ser compleja en caso de existir un número elevado de
campos.
Ejemplo:
--------------------| 10 | 80 | < | 11 | 79 | {valor true}
--------------------También pueden definirse operaciones aritméticas especiales. Por ejemplo, pueden
describirse procedimientos para implementar el álgebra de números complejos y de vectores.
También pueden sumarse dos valores de tipo tiempo, empleando aritmética modular; la
estructura de tiempo se describe según:
tiempo:
hora
minutos
segundos
21.9. Ejemplos de registros.
Tema: Representación de strings de caracteres de largo variable.
Antes se vió una solución en términos de arreglos. A continuación se verá una alternativa de
diseño, empleando registros. La metodología a emplear será definir una estructura de datos y
luego desarrollar procedimientos especiales que la manipulen.
a) Estructura.
El registro permite agrupar el largo del string y la secuencia de caracteres en un solo
concepto.
const lmax = 80;
type string = record
linea:array [1..lmax] of char;
largo:0..lmax
end;
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var c1, c2:string;
b) Asignación.
La secuencia:
c1.linea[1]:='m'; c1.linea[2]:='a'; c1.largo:=2;
Permite representar el string 'ma', en la estructura dada. Lo anterior es equivalente a:
with c1 do
begin
linea[1]:='m'; linea[2]:='a'; largo:=2
end;
c) Concatenación.
El procedimiento concat, concatena dos strings, formando una tercera como resultado.
procedure concat(s1,s2:string; var s3:string);
var l1, l2, l3, i: integer;
begin
l1:=s1.largo; l2:=s2.largo; l3:=l1+l2;
if l3>lmax
then writeln('error à se excede el largo máximo'}
else
begin
s3.linea:=s1.linea;
for i:=l1+1 to l3 do
s3.linea[i]:=s2.linea[i-l1];
s3.largo:=l3
end
end; {concat}
Observaciones:
i) Una variante es truncar el máximo largo, se logra con:
if l3>lmax then l3:=lmax;
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ii) Como no se efectúan asignaciones a s1 y s2, podrían haberse declarado parámetros
variables (sólo de entrada); lo cual acelera la ejecución de concat.
d) Prueba de igualdad.
La siguiente función determina si dos strings son iguales.
function tstigual(var s1,s2:string):boolean;
var i,l:integer;
igualdad: boolean;
begin
l:=s1.largo;
if s2.largo<>l
then tstigual:=false
else
begin
i:=1;igualdad:=true;
while (i<=l) and (igualdad) do
if s1.linea[i]=s2.linea[i]
then i:=i+1
else igualdad:=false;
tstigual:=igualdad
end
end; {tstigual}
d) Prueba de inclusión. Reconocimiento de patrones.
La función pos retorna la posición de la primera ocurrencia de s2 en s1, si es que s2 está
contenida en s1. Si lo anterior no ocurre, retorna valor cero.
function pos(s1,s2:string):integer;
var i,j,l1,l2:integer;
estaba, seacabo:boolean;
begin
l1:=s1.largo; l2:=s2.largo; i:=0; estaba:=false;
while (i+l2<=l1) and (not estaba) do
begin
seacabo:=false; j:=1;
while (j<=l2) and (not seacabo) do
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if s1.linea[i+j]=s2.linea[j]
then j:=j+1
else seacabo:=true;
if j>l2 then estaba:=true else i:=i+1
end;
if estaba then pos:=i+1 else pos:=0
end; {pos}
Observaciones.
La variable i se emplea para apuntar al inicio de la zona de revisión en s1; j referencia
posiciones sucesivas en s2.
La variable booleana seacabo permite detener una revisión si se encuentra tempranamente
una diferencia.
La variable estaba, permite detener la repetición de la búsqueda, comenzando en posiciones
cada vez más alejadas del margen izquierdo, a la primera ocurrencia de s2 dentro de s1.
La sintonización de un patrón (pattern matching) es un caso particular del problema de
búsqueda.
Los ejemplos anteriores ilustran una técnica general de programación; consistente en asociar
a la estructura de datos empleada una serie de funciones y procedimientos especiales. Lo cual
establece un ambiente adecuado para la elaboración de programas complejos.
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