Файл: Различные способы представления данных в информационных системах. (Принципы представления данных в компьютере).pdf

При представлении числовых данных один байт интерпретируется как целое число в пределах от -127 до 128. Поскольку это очень узкий диапазон, то для представления любого как дробного, так и целого числа используется несколько байт, чаще всего четыре. Получается, что если рассматривать коды букв M и F как числовые данные, то это 77 и 70 соответственно. Но если рассматривать оба байта как одно число 0100110101000110, то оно соответствует значению19782. На данный момент принят стандарт, при котором целое число занимает два байта, а дробное число четыре байта^[19].

Данные типа даты представлены всегда восьмью байтами.

При представлении логических данных для одного значения достаточно одного бита (0 - .F., 1 - .T.), но в большинстве случаев для представления одного значения используется один байт^[20] [2,3, 5, 7].

2.3. Представление в базах данных

Представление является виртуальной (логической) таблицей, которая представляет собой поименованный запрос, подставленный как подзапрос при использовании представления.

По сравнению с обычными таблицами реляционных баз данных, представление представляет собой не самостоятельную частью набора данных, который хранится в базе. Содержимое представления динамически вычисляется на основании данных, которые уже находятся в реальных таблицах. Изменение данных в реальной таблице БД тут же отражается в содержимом всех представлений, которые построены на основании данной таблицы^[21].

Типичным способом создания представлений для систем управления базами данных, которые поддерживают структурированный язык запросов SQL, является связывание представления с определенным SQL-запросом. Получается, что содержимое представления является результатом выполнения этого запроса, а возможности построения представления ограничиваются только степенью сложности поддерживаемого конкретной СУБД диалекта SQL. Так, для типичных СУБД, таких как Oracle, Interbase, PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Firebird, представление может содержать:

• подмножество записей из таблицы базы данных, которое отвечает определенным условиям (например, на основе одной таблицы «Люди» можно создать два представления «Женщины» и «Мужчины», каждое из которых будет содержать записи только о людях соответствующего пола);
• подмножество столбцов таблицы базы данных, которое требуется программе (например, из реальной таблицы «Сотрудники» представление может содержать по каждому человеку только табельный номер и ФИО);
• результат обработки данных таблицы определенными операциями (например, представление может содержать все данные реальной таблицы, с обработкой в виде приведения строк в верхний регистр и обрезания начальных и концевых пробелов);
• результат объединения нескольких таблиц с помощью функции объединения (например, при наличии таблиц «Адреса», «Люди», «Фирмы и организации», «Улицы» возможно построение представления, выглядящего как таблица, для каждого человека содержащее его адрес места жительства, личные данные, название места работы и адрес этой организации);
• результат слияния нескольких таблиц с одинаковыми типами полей и именами, когда в представлении попадают все записи каждой из сливаемых таблиц (также возможно, с исключением дублирования) ^[22];
• результат группировки записей в таблице (например, при наличии таблицы «расходы» с записями по каждому платежу можно построить представление, которое будет содержать израсходованные средства на каждую отдельную статью расходов);
• практически любые комбинации вышеперечисленных возможностей.

Представления используются в запросах к базе данных таким же образом, как и обычные таблицы. В случае SQL-СУБД имя представления может находиться в SQL-запросе на месте имени таблицы. Запрос из представления обрабатывается системой управления базой данных аналогично запросу, в котором на месте имени представления находится определяющий это представление подзапрос. При этом система управления базой данных с развитыми возможностями оптимизации запросов перед выполнением запроса из представления могут проводить совместную оптимизацию запроса, который определяет представление, и запроса верхнего уровня для минимизации затрат выборки данных^[23].

Использование представлений не дает каких-то совершенно новых возможностей в работе с базой данных, но может быть очень удобным.

Представлениями от прикладной программы скрываются структура таблиц базы данных и сложность запросов. В случае, когда прикладной программе требуется таблица с определенным набором данных, она осуществляет простейший запрос из подготовленного представления. В этом случае, даже если при получении этих данных используется чрезвычайно сложный запрос, сама программа этого запроса не содержит^[24].

Использование представлений позволяет отделять схемы хранения от прикладной схемы представления данных. Структура данных, с точки зрения прикладной программы, соответствует тем представлениям, из которых программа эти данные извлекает. На самом деле данные могут храниться совершенно иным образом, достаточно лишь создать представление, которое отвечает потребностям программы. Разделение позволяет независимо осуществлять модификацию схемы хранения данных и прикладной программы: как при изменении программы, так и при изменении структуры физических таблиц достаточно изменять представления соответствующим образом. Изменение физической структуры таблиц не требует корректировки программы, а изменение программы не затрагивает физические таблицы^[25].

С помощью представлений обеспечивается дополнительный уровень защиты данных. Пользователю могут предоставляться права только на представление, за счет чего он не будет иметь доступа к находящимся в тех же таблицах данным, которые не предназначены для него.

Поскольку выбирающий данные представления SQL-запрос фиксируется на момент его создания, система управления базой данных получает возможность применять к данному запросу предварительную компиляцию или оптимизацию, что положительно сказывается на скорости обращения к представлению, по сравнению с прямым выполнением того же запроса из прикладной программы^[26].

Некоторые системы управления базой данных имеют расширенные представления для доступных только для чтения данных. Так, система управления базой данных Oracle реализует концепцию «материализованных представлений», являющихся представлениями, содержащими предварительно выбранные невиртуальные наборы данных, совместно используемых в распределенных базах данных. Эти данные извлекаются из различных удаленных источников (с разных серверов распределенной системы управления базой данных). Целостность данных в материализованных представлениях поддерживается с использованием триггеров или за счет периодических синхронизаций. Аналогичный механизм предусмотрен в Microsoft SQL Server^[27].

По самой сути представления могут иметь доступ только для чтения. Но в некоторых системах управления базой данных представления могут быть редактируемыми, также, как и обычные физические таблицы. Редактирование может допускаться для представлений, которые выбраны из единственной физической таблицы таким образом, чтобы каждой записи в представлении соответствовала строго одна запись в таблице-источнике, а в числе полей представления был первичный ключ физической таблицы. При выполнении команд редактирования, удаления или добавления для такого представления сервер системы управления базой данных преобразует эти команды в соответствующие команды для физической таблицы-источника. Разумеется, если в представлении используется преобразование значений в полях или группировка записей, редактирование такого представления невозможно даже теоретически. Но и такие представления могут, тем не менее, редактироваться, за счет написания соответствующих триггеров. Но редактируемые представления, как и возможность создания триггеров для представлений, поддерживают лишь немногие системы управления базой данных^[28] [3, 5, 8].

2.3.1. Представление данных в табличной форме

Таблицы являются удобной для обработки и анализа формой представления информации. Таблицы с отражением одного свойства, характеризующее два или более объектов, называются таблицами типа «объект – объект»^[29].

Таблицы, где все объекты принадлежат одному множеству и отражаются несколько свойств объекта, называются таблицами вида «объект – свойство».

Комбинирование в одной таблице нескольких таблиц вида «объект – объект» и «объект – свойство» позволяет построить таблицы более сложного вида, например, таблицы «объекты - свойства – объекты»^[30].

Таблица характеризуется

• количеством строк и их названиями;
• количеством столбцов и их названиями;
• названием (а если таблиц несколько, то еще и номером);
• содержимым находящихся на пересечении столбцов и строк ячеек.

В случае многоуровневых заголовков столбцов и строк уровни заголовков строк называются ступенями, уровни заголовков столбцов – ярусами^[31].

Основные элементы таблицы:

• записи являются строками таблицы, содержащими данные разного типа, но чаще всего относящиеся к одному объекту;
• поля являются столбцами таблицы, которые обычно содержат данные одного типа;
• реквизиты являются находящимися в ячейках таблицы конкретными значениями.

Этапы приведения к табличному виду:

• анализ информации и выделение объектов, о которых идет речь;
• выделение свойств объектов и отношений между ними;
• определение того, можно ли объекты объединить в некоторые подмножества, и в зависимости от этого определение количества уровней и ступеней в заголовках;
• определение общего количества столбцов с порядком их расположения;
• определение наименований столбцов и типа располагающихся там данных;
• выбор порядка размещения строк и определение названия каждой из них;
• занесение в ячейки таблицы реквизитов – данных (по столбцам или построчно) ^[32] [3, 5, 8].

По итогам данной главы можно сделать вывод, что представление данных зависит от сферы применения. Представление чаще всего является переформированным видом определенной информации.

Заключение

В рамках данной работы было рассмотрено представление данных. Представление данных является характеристикой, которая выражает правила кодирования элементов и образования конструкций данных на конкретном уровне рассмотрения в вычислительной системе. Было рассмотрено кодирование информации, как переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для восприятия, обработки, хранения или передачи в зависимости от цели. Отдельно были выделены кодирование текстовой информации, численной, графической и звуковой. Кодирование текста происходит в соответствии со стандартами по общепринятой таблице American Standard Code for Information Interchange. Для кодирования чисел используется специальная двоичная система. Для кодирования графических изображений используются специальные вектора, которые состоит из элементарных дуг и отрезков и определяются длиной радиуса и координатами точек. Звуковая информация обычно представляется последовательностью элементарных звуков и пауз между ними.

Во второй части работы были рассмотрены представления в зависимости от сферы использования, в частности были рассмотрены представления в памяти ЭВМ, в математике и в базах данных. Для представления как числовой, так и не числовой информации в памяти ЭВМ используется двоичный способ кодирования. В математике любое десятичное число можно представить в любой позиционной системе счисления. Применительно к базам данных представление является виртуальной таблицей, которая представляет собой поименованный запрос, подставленный как подзапрос при использовании представления. В забах данных представление может содержать подмножество записей из таблицы базы данных с определённым условием, подмножество требуемых столбцов таблицы базы данных, результат обработки данных таблицы определенными операциями, результат объединения нескольких таблиц с помощью функции объединения, результат полного слияния нескольких таблиц с одинаковыми типами полей и именами, результат группировки записей в таблице, а также любые комбинации из представленных методов.

Отдельным вопросом было рассмотрено представление данных в табличной форме, рассмотрены таблицы типов «объект – объект», «объект – свойство» и комбинированные.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Андреева Е. В. Математические основы информатики: математическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – 312 с.
2. Глик Д. Информация. История. Теория. Поток / Д. Глик. — М.: CORPUS, 2013. — 576 с.
3. Годин В. Базы данных. Проектирование. Учебник / В. Годин. – М.: Юрайт, 2016. – 478 с.
4. Грэхем Р. Конкретная математика. Математические основы информатики / Р. Грэхем, Д. Э. Кнут, О. Паташник. – М.: Вильямс, 2010. – 784 с.
5. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 304 с.
6. Илюшечкин В.М. Основы использования и проектирования баз данных / В. М. Илюшечкин. – М.: Юрайт, 2011. – 224 с.
7. Исаев Г. Проектирование информационных систем / Г. Исаев. – М.: Омега-Л, 2012. – 432 с.
8. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – 400 с.

1. Андреева Е. В. Математические основы информатики: математическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – С. 246. ↑

2. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – C. 256. ↑

3. Грэхем Р. Конкретная математика. Математические основы информатики / Р. Грэхем, Д. Э. Кнут, О. Паташник. – М.: Вильямс, 2010. – С. 425. ↑

4. Андреева Е. В. Математические основы информатики: математическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – С. 174. ↑

5. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – C. 166. ↑

6. Грэхем Р. Конкретная математика. Математические основы информатики / Р. Грэхем, Д. Э. Кнут, О. Паташник. – М.: Вильямс, 2010. – С. 124. ↑

7. Андреева Е. В. Математические основы информатики: математическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – С. 215. ↑

8. Грэхем Р. Конкретная математика. Математические основы информатики / Р. Грэхем, Д. Э. Кнут, О. Паташник. – М.: Вильямс, 2010. – С. 235. ↑

9. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – C. 162. ↑

10. Андреева Е. В. Математические основы информатики: математическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – С. 300. ↑

11. Грэхем Р. Конкретная математика. Математические основы информатики / Р. Грэхем, Д. Э. Кнут, О. Паташник. – М.: Вильямс, 2010. – С. 556. ↑

12. Грэхем Р. Конкретная математика. Математические основы информатики / Р. Грэхем, Д. Э. Кнут, О. Паташник. – М.: Вильямс, 2010. – С. 226. ↑

13. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – C. 146. ↑

14. Глик Д. Информация. История. Теория. Поток / Д. Глик. — М.: CORPUS, 2013. — С. 352. ↑

15. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 124. ↑

16. Годин В. Базы данных. Проектирование. Учебник / В. Годин. – М.: Юрайт, 2016. – С. 252. ↑

17. Исаев Г. Проектирование информационных систем / Г. Исаев. – М.: Омега-Л, 2012. – С. 52. ↑

18. Глик Д. Информация. История. Теория. Поток / Д. Глик. — М.: CORPUS, 2013. — С. 253. ↑

19. Годин В. Базы данных. Проектирование. Учебник / В. Годин. – М.: Юрайт, 2016. – С. 235. ↑

20. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 125. ↑

21. Илюшечкин В.М. Основы использования и проектирования баз данных / В. М. Илюшечкин. – М.:Юрайт, 2011. – С. 163. ↑

22. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 133. ↑

23. Илюшечкин В.М. Основы использования и проектирования баз данных / В. М. Илюшечкин. – М.:Юрайт, 2011. – С. 211. ↑

24. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 122. ↑

25. Илюшечкин В.М. Основы использования и проектирования баз данных / В. М. Илюшечкин. – М.:Юрайт, 2011. – С. 251. ↑

26. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 125. ↑

27. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – C. 151. ↑

28. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 135. ↑

29. Илюшечкин В.М. Основы использования и проектирования баз данных / В. М. Илюшечкин. – М.:Юрайт, 2011. – С. 83. ↑

30. Семакин И. Г. Энциклопедия школьной информатики / И. Г. Семакин, Е. В. Андреева, А. А. Дуванова, Е. А. Еремин, И. А. Калинин. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – C. 149. ↑

31. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 94. ↑

32. Гудсон Д. Практическое руководство по доступу к данным / Д. Гудсон, Р. Стюард. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – С. 85. ↑