Файл: Операции, производимые с данными (Понятие и виды данных).pdf

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении тысячелетий человечество накапливало знания, навыки работы, сведения об окружающем нас мире, т.е. собирало информацию. Вначале информация передавалась из поколения в поколение в виде преданий и устных рассказов. Возникновение и развитие книжного дела позволило передавать и хранить информацию в более надежном письменном виде. Открытия в области электричества привели к появлению телеграфа, телефона, радио, телевидения — средств, позволяющих оперативно передавать и накапливать информацию. Развитие прогресса обусловило резкий рост информации, в связи, с чем вопрос о её сохранении и переработке становился год от года актуальнее. С появлением вычислительной техники значительно упростились способы хранения, а главное, обработки информации.

Развитие вычислительной техники на базе микропроцессоров приводит к совершенствованию компьютеров и программного обеспечения. Появляются программы, способные обработать большие потоки информации. С помощью таких программ создаются информационные системы. Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах и явлениях реального мира и предоставление необходимой человеку информации о них. 

Базы данных являются неотъемлемой составляющей современных информационных систем. Поэтому изучение операций с данными и создание баз данных необходимо рассматривать во взаимосвязи с информационными системами. Необходимо понимать их основные функции, общую структуру, классификацию, а также роль и место баз данных в информационных системах.

Цель курсовой работы состоит в изучении операций, проводимых с данными.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- рассмотреть понятие и виды данных;

- исследовать классификацию операций с данными;

- раскрыть понятие информационной системы и ее роль в создании баз данных;

- рассмотреть функции и классификацию систем управления базами данных.

Объектом исследования являются операции, производимые с данными

Предметом исследования является понятие и виды операций, производимых с данными.

В процессе выполнения работы использованы следующие методы: наблюдение, анализ, синтез.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованных источников.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

1.1 Понятие и виды данных

Данные - диалектическая составляющая часть информации. Она представляет собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния системы и многое другое^[1].

Понятие типа данных является одним из фундаментальных понятий программирования. Тип данных определяет:

1) Множество допустимых значений, которые может принимать переменная или константа указанного типа;

2) Множество допустимых операций, применяемых к данным определенного типа;

3) Способ изображения данных в памяти компьютера^[2].

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно растут. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывает общее увеличение объемов, обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей информации, средств хранения и доставки данных.

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

1. Сбор данных - накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты информации для принятия решения;

2. Формализация данных - приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

3. Фильтрация данных - отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;

4. Сортировка данных - упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;

5. Группировка данных - объединение данных по заданному признаку с целью повышения удобства использования; повышает доступность информации;

6. Архивация данных - организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат на хранение данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

7. Защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

8. Транспортировка данных - прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя - клиентом;

9. Преобразование данных - перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя, например, книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку^[3].

Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно вспомнить, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства - телефонные модемы.

Приведенный здесь список типовых операций с данными далеко не полон. Миллионы людей во всем мире занимаются созданием, обработкой, преобразованием транспортировкой данных, и на каждом рабочем месте выполняются свои специфические операции, необходимые для управления социальными, экономическими, промышленными, научными и культурными процессами. Полный список возможных операций составить невозможно, да и не нужно. Сейчас важен другой вывод: работа с информацией может иметь огромную трудоемкость, и ее надо автоматизировать^[4].

Основные структуры данных:

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная.

Линейные структуры - это хорошо знакомые нам списки. Список - это простейшая структура данных, которая отличается тем, что адрес каждого элемента данных однозначно определяется его номером. Проставляя на отдельных страницах книги, мы создаем структуру списка, поскольку все студенты группы зарегистрированы в нем под своими уникальными номерами. Мы называем номера уникальными потому, что в одной группе не могут быть зарегистрированы два студента с одним и тем же номером.

Линейные структуры данных (списки) - это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

Табличные структуры отличаются от учетных тем, что элементы данных определяются адресу ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. Для таблицы умножения, например, адрес ячейки определяется номерами строки и столбца. Нужный центр находится на их пересечении, а элемент выбирается из ячейки.

Табличные структуры данных (матрицы) - это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы, часто представляют в виде иерархических структур. С подобными структурами мы очень хорошо знакомы с повседневной жизни: иерархическую структуру имеет система почтовых адресов. Подобные структуры также широко применяются в научных систематизациях и всевозможных классификациях.

В иерархической структуре адрес элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу.

Если типы данных в языке Pascal классифицировать по строению и свойствам соответствующих данных, то можно выделить следующие типы: простые, структурированные, ссылочные, процедурные и объектные. Данные простых типов не содержат в себе составляющие элементы данные других типов. Зато данные структурированных типов - это объединение определенного количества элементов данных^[5].

С другой стороны, по способу образования различают стандартные типы данных и типы данных пользователя. Тип данных пользователя создается программистом и действует в рамках определенной программы или модуля, а стандартный тип данных является элементом языка программирования.

Еще один способ классификации дает возможность выделить порядковые типы данных. Множество допустимых значений порядкового типа представляет собой упорядоченную последовательность, каждый элемент которой имеет свой порядковый номер.

Таким образом, данные - диалектическая составляющая часть информации. Она представляет собой зарегистрированные сигналы. В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные: сбор данных, формализация данных, фильтрация данных, сортировка данных, группировка данных, архивация данных, защита данных, транспортировка данных, преобразование данных. Основными структурами данных являются: линейная, иерархическая и табличная.

1.2 Классификация типов операций с данными

При сохранении значений определенного типа данных используется определенный объем оперативной памяти, который можно определить встроенной функцией sizeof. Аргументом этой функции может быть идентификатор типа данных, переменная или типизированная константа^[6].

Операции описывают действия, которые необходимо выполнить над определенными значениями, которые, в свою очередь, могут быть значениями констант, переменных, функций или выражений. Значение, к которому применяется операция, называется ее операндом. Операция обозначается специальной лексемой - символом операции. Примерами символов операции могут быть лексемы +, and и т.д.

В зависимости от типов операндов операции делятся на арифметические, логические, строчные и тому подобные. Например, арифметические операции применяются к значениям числовых типов данных, а логические операции - к логическим значениям.

В зависимости от количества операндов операции в языке Pascal делятся на унарные и бинарные. Унарные операции применяются к одному операнду. Символ унарных операций записывается перед операндом, например, а. Бинарные операции применяются к двум операндам, символы таких операций записываются между операндами, например, х + у.

Рассмотрим подробнее основные операции с данными:

1. Целочисленные типы^[7]:

Целочисленные типы - это типы данных, множество допустимых значений которых является множеством целых чисел. Идентификаторы целочисленных типов в языке Pascal, множества допустимых значений этих типов и объемы памяти, необходимые для сохранения соответствующих данных, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Целочисленные типы^[8]

Над всеми целочисленными типами значений одинаковый набор операций. Все эти операции, кроме одной, являются бинарными. Символ «-» является символом как бинарной операции вычитания, так и унарной операции «минус»: - 32768 - (2 - 3). Арифметические операции над данными целочисленных типов перечислены в табл. 1.2 вместе с примерами их применения. Значение целочисленных типов записывают в десятичной или шестнадцатеричной системе счисления. Целое число не может содержать десятичной точки.