Question

2.1 Blockly 的数据类型

2.1.1 数据的含义

在计算机程序的世界里，程序的基本任务就是处理数据，无论是数值还是文字、图像、图形、声音、视频等信息，如果要在计算机中处理的话，就必须将它们转换成所谓的数字信息，因为计算机中只能存储数字，甚至连计算机程序都是由数字组成的，所以在使用计算机程序解决问题的时候，首先需要把需要处理的信息数字化，即使用数字表示需要处理的信息。如果我们要处理图像信息，可以把一副图像可以看做是由 m 行 n 列的点组成的，每一个点是一种颜色，每一种颜色可以使用三个数据（R、G、B）来表示，R 表示红色的比例、G 表示绿色的比例、B 表示蓝色的比例，这样就可以用个数据表示一副图像了。

如果我们需要处理文字信息，例如英文，文字是由字母及一些标点符号组成的，我们可以将每一个符号用一个数字来表示，例如在 ASCII 编码标准中，用 65 表示字母“A”,用 66 表示字母“B”等等，只要把我们所使用的每个符号都进行编码（数字化），我们就可以在计算机中处理文字信息了，总之，不论什么信息，如果要使用计算机程序来处理的话，就必须进行数字化，即将它们转换成数字表示的形式，才能够在计算机中处理。

如果我们使用 BLOCKLY 书写的程序处理数据，由于任何信息在计算机中都是以数据的形式存在的，表示数据的形式可能就多种多样，于是就出现了这样一些基本问题，在 BLOCKLY 可以使用那些种类的数据？每一种类型的数据的书写形式是怎样的？本章的其余部分将详细讨论这些问题。

2.1.2 Blockly 中的数据

1.计算机中数据的表示形式

(1) 二进制表示

众所周知，在计算机中，采用二进制代码表示字母、数字字符以及各种各样的符号、汉字等。在处理信息的过程中，可将若干位的二进制代码组合起来表示各种各样的信息。但由于二进制数不直观，人们在计算机上实际操作时，输入、输出的数值数据都是十进制，而具体转换成二进制编码的工作则由计算机软件系统自动完成。字母和各种字符在计算机中的传输普遍采用 ASCII 码，即美国标准信息交换码，它用了 7 位二进制数来表达字母和各种常用字符。对于汉字信息的表示比较复杂，我国有汉字几万个，常用的汉字也有 7000 多个，为了统一，我国制定了汉字编码标准，规定了一、二级汉字共 6763 个，用两个字节来表示一个汉字。

(2) 十进制表示

十进制形式是我们最熟悉的表达形式，十进制数的书写规则是由正负号开头，后跟一个自然数的形式，如果是正数，正号可以省略。例如：-213、0、415、76、+83 都是合法的整数。在 BLOCKLY 中，如不特殊定义，所有数一般默认为十进制。

(3) 八进制形式

使用八进制形式表示一个整数，八进制数的书写规则是以数字 0 开头，后跟一个八进制形式的数，如果是负数，则以负号开头。例如：0123、-087、00、+0327 等都是合法的八进制形式。

(4) 十六进制形式

以 0x ​ 开头，后跟一个十六进制数，例如：0xFF03、0×123、0xAC7 等都是合法的十六进制形式，而 x37、287 都是非法的十六进制形式。

2.Blockly 中的数据类型

(1) 实数
程序中所有的数据都有特定类型，数据的表示方式、取值范围以及对数据可以使用的操作都由数据所属的类型决定。类型可以帮助编译程序生成高效的目标代码，编译程序在生成目标代码时，可按需分配存储空间可如何引用这个数据。一个数据属于某个特定的类型后，在数据上允许操作的运算也确定了。例如，整数可以做四则运算等；字符串则可以进行比较、连接、判断子串等，但不能做四则运算。

在 BLOCKLY 中，提供了数据输入模块，其默认一定的存储长度，默认数值为 0。  在一些计算公式中提供了的数据输入模块，如下。

各模块数据输入只区分数字、字符类型，也就是说在允许输入数字的模块中不允许输入字符，可以输入任何数字。但是在程序具体执行过程中，程序会对输入数字类型的合法性进行检查。

(2) 字符

字符类型的数据,字符在内存中存储的是该字符的 ASCII 编码值，由于字符数据存储的就是一个字符的编码数值，所以字符数据也可以当做一个整数。在 BLOCKLY 中的基本表示形式是用“”引用起来，比如“A”、“”Q、“a”、“b”、“#”、“-”、“。”等。使用双引号将一个数字放在引号里面，其意义也表示该数字，和不用引号表示的意义相同,如“65”和 65 的意义相同。但是大写字母和对应的小写字母对应的 ASCII 编码值不同，因此为不同的字符。如“A”、 “a”为不同字母。

同样的，在 BLOCKLY 的字符输入模块中，允许输入任何形式的字符和数字，只要不超出特定的长度都是合法的。只有在程序执行的时候才检查输入是否正确。
(3) 字符串

在 BLOCKLY 中字符串的表示和单个字符的表示形式是一样的

下面几个模块是 BLOCKLY 提供的字符串输入模块。

如字符串输入模块：

如求字符串的长度：

如小写字符变大写字母：

如添加字符串：

(4) 数据使用

前面讲过，在 BLOCKLY 中，数据和字符定义过程中程序给了一定的存储空间，BLOCKLY 不计较输入数据或字符的类型和长度，程序员不需要考虑非法输入带来的麻烦，这给了程序员极大的方便。如下：

但是，在程序运行过程中，如果数据输入错误或当数据超过程序可表示的范围，数据将会产生错误。例如:

如图可见，当超过 16 位后的数据不再进行计算，而是原数据输出。例如：

在该循环语句中的重复次数输入模块默认输入数据为正整数。如果输入负数，程序默认为 0；如果输入小数，默认在其整数部分上加 1。

2.2 变量的定义和赋值

上一节讲的数据和字符，当给定一个值后，在程序中是确定的不能改变的量，我们称为常量，而与之对应的就是变量，顾名思义，就是在程序中经常需要改变的量。

2.2.1 变量定义

上图为 BLOCKLY 提供的变量表定义方式，变量的命名方式比较随便，不受限于数字或字符，但是我们为了使用方便，尽量选用简单明了的字符，避免与程序中的其他名称重复。并且 BLOCKLY 提供的变量定义不区分类型，只是在内存中分配一定的存储空间。

2.2.2 变量的初始化

部分变量需要进行初始化，变量的初始化不是必须的，根据需要可初始化或者不初始化。

2.3 表达式和数据的运算

2.3.1 表达式的概念

运算符是指用来表示在数据上执行某些特定操作的符号。参与运算的数据称为操作数。

根据参与运算的操作数的个数是一个、两个或三个，运算符分为一元运算符、二元运算符和三元运算符。表达式是指用运算符和圆括号把常量、变量和函数等运算成分连接起来的有意义的式子。单个常量、变量和函数也都可以看成是一个表达式。表达式经过计算后都会得到一个确定的值，这个值就是表达式的值。每个表达式都具有唯一确定的值和唯一确定的类型。

BLOCKLY 中每一个单独的模块即为一个表达式。如:

以上模块在输入正确的数据后均为合法的表达式。

2.3.2 运算符运算表达式

BLOCKLY 中含盖了日常使用的所有运算符，我们主要认识一下常用的几类运算符：

• 算术运算符   (+ – * / % ^)
• 关系运算符   （> < >= <= = !=）
• 逻辑运算符   （&& || !）
• 赋值运算符   （=）

1.基本算术运算符

基本算术运算有 6 种运算符：

• +   加法运算符
• -   减法运算符
• *   乘法运算符
• /   除法运算符
• %   求余数运算符
• ^   次方幂运算

基本算术运算符的表达式格式为： <操作数>运算符<操作数> ​。BLOCKLY 中给出的模块为：

2.关系运算

关系运算符有 6 种：

• =   等于运算符
• ≠   不等于法运算符
• ≤   小于等于运算符
• <   小于运算运算符
• ≥   大于运算符
• >   大于运算符

关系运算符的表达式格式为： <操作数>运算符<操作数> ​。BLOCKLY 中给出的模块为：

3.逻辑运算

逻辑运算符有 3 种：

• &&   逻辑或运算符
• ||   逻辑与运算符
• !   逻辑非运算符

逻辑运算符的表达式格式为： <操作数>运算符<操作数> ​和 运算符<操作数> ​两种形式。BLOCKLY 中给出的模块为：

4.赋值运算

BLOCKLY 中赋值运算与变量初始化的表达式相同。

2.3.3 运算表达式的值

• 单个常量或变量的表达式，其值为常量或变量的值。如 98、“8”、X,其值分别为 98、8、X 的值。
• 算术运算表达式的值为其运算结果。如 3+2、5-6、4*8，值分别为 5、-1、32。
• 关系运算表达式的值只有两个：1 和 0（真或假）。如 4<2、2>1、1=2,值分别为 0、1、0。
• 逻辑运算表达式的值只有两个：1 和 0（真或假）。如(x<10) ||=”” (x=””>20)、!(3>2)，其值为 0、0。
• 赋值运算的值即为所赋的值。如 a=3,b=6,其值为 3、6。

2.3.4 运算符的优先级

BLOCKLY 中与其他编程语言不同，不需要太多的考虑运算符的优先级问题，因为 BLOCKLY 将不同的运算符集成在不同的模块中，在使用中以模块嵌套的形式形式出现，因此其运算顺序只能是由里到外。如：

课后练习

1. 对于计算机而言，无论是数字、字母、符号，在计算机中都是以 0、1 的形式存储和计算，但是他们在 BLOCKLY 中有不同的运算规则，为什么？
2. 分别求出 a=3，b=a+3，b>a 三个表达式的值和变量 a 或 b 的值，认真思考表达式的值和变量的值有什么区别？

知识梳理