Файл: Операции, производимые с данными (Основные представления, типы данных).pdf

Дискеты ZIP фирмы Iomega имеют объем от 100 до 250 Мб и по цене сопоставимы с носителем SuperDisk. Дискеты ZIP сейчас очень распространены в издательском деле, из чего можно сделать вывод о соответствующей потребности в сменных носителях данного вида. ZIP не "сопоставим в обе стороны", в то время как дисковод может обрабатывать только носители ZIP. Время доступа к информации у диска ZIP меньше, чем у диска SuperDisk.

Дискеты 3,5 дюйма "JAZ" фирмы Iomega имеют объем хранения информации до 2 Гб. Магнитооптический диск (CD-MO). Магнитооптические носители, кратко называемые MO, получили широкое распространение. В пользу этой технологии однозначно говорит объем памяти: 640 Мб на носителе 3,5 дюйма и 2,6 Гб на носителе 5,25 дюйма. Их развитие идет быстро. Уже сегодня такие производители, как Sony и Philips, говорят об объеме 2,6 Гб у носителей 3,5 дюйма и 10,4 Гб у носителей 5,25 дюймового формата. Дисководы MO достигают скорости передачи данных 4 Мб/с, а среднее время доступа составляет менее 25 мс. Размещение и запись информации осуществляются с помощью специализированного лазера.

Жесткие диски.^[18]Так, следует упомянуть жесткие диски, которые входят в стандартный комплект почти каждого компьютера. Объем памяти таких носителей информации активно растёт и на данный момент насчитывает около 80 Гб для 31/2’’ диска.

Носители данных^[19] интересуют нас не сами по себе, а постольку, поскольку свойства информации весьма тесно связаны со свойствами ее носителей. Каждый носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя часто зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и правдивость. К примеру, мы можем быть уверенными в том, что в базе данных, которая размещена в компакт-диске, легче обеспечить полноту информации, чем в аналогичной по назначению базе, размещенной на гибком магнитном диске.Ибо в первом случае плотность записи данных на единице длины дорожки намного выше, чем во втором. Для стандартного потребителя доступность информации в книге значительно выше, чем той же информации на компакт-диске, поскольку не все потребители имеют необходимое оборудование. И, в конце концов, известно, что наглядный визуальный эффект от просмотра слайдов презентации на проекторе намного больше, чем от просмотра такой же иллюстрации, напечатанной на бумаге.

Задача преобразования информации с целью смены носителя относится к одной из главных задач информатики. В структуре оценки вычислительных систем устройства для ввода и вывода информации, работающие с носителями данных, составляют до половины стоимости аппаратных средств.

Научно обоснованные прогнозы доказывают, что совершенствование электронной техники и использование свежих высокоэффективных накопительных сред в сочетании с широким использованием методов бионики при решении проблем, связанных с синтезом запоминающих устройств, позволят создавать запоминающие устройства, близкие по параметрам памяти человека.

2. ОПЕРАЦИИ С ДАННЫМИ

2.1. Основные виды операций с данными

Данные^[20] – составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные команды.При этом физический метод регистрации может быть любым. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов. Самым распространенным носителем информации, хотя и не самым экономичным, по-видимому, является бумага. В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски; в качестве носителей, использующих изменение оптических свойств, можно назвать CD-ROM.

В ходе информационного прогресса информации преобразуются из одного вида в другой с помощью различных методов. Переработка информации включает в себя много разных процедур.По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Сперва, это связано с вечным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов, обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств хранения и доставки данных.

Главные операции^[21], которые можно производить с данными: сбор данных, накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений, формализация информации, приведения данных, поступающих из разных источников к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой.То есть повысить их уровень доступности фильтрация информации отсеивание лишней информации, в которых нет необходимости для принятия решений при этом должен уменьшатся уровень шума, а достоверность и адекватность данных должны возрастать. Сортировка данных, упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства использования повышает доступность информации. Архивация информации – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса. В целом защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных, передача данных между удаленными участниками информационного процесса. При этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя клиентом преобразование данных перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя.

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. 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 возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов, обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств хранения и доставки данных.

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

1. Сбор данных^[22] – накопление информации с целью обеспечить достатчную полноту информации для принятия решений;

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 информации 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, воспроизведение 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 информации из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Преобразование данных^[23]обычно связано с изменением типа носителя, например, книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку. Необходимость в многоразовом преобразовании информации возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида информации. Как пример можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков информации по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровойинформации 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 информации, и на каждом рабочем месте выполняются свои специфические процедуры, необходимые для управления социальными, экономическими, промышленными, научными и культурными процессами. Полный список возможных операций составить невозможно, да и не нужно. Сейчас нам важен другой вывод:работа с информацией может иметь огромную трудоемкость, и ее надо автоматизировать.

2.2. Основные структуры данных

Работа с большими наборами данных автоматизируется легче, когда данные несут в себе своеобразный порядок, то есть образуют изначально заданную структуру. Существует три основных типа структурирования^[24] данных: линейная, иерархическая и табличная.

Линейные структуры – это хорошо знакомые нам списки.Списки представляют собой самую элементарную структуру данных, отличающуюся тем, что адрес каждого элемента данных однозначно определяется соответствующим номером. Который проставляя на отдельных страницах книги, мы создаем структуру списка. Поскольку все студенты группы зарегистрированы в нем под своими уникальными номерами. Называются номера уникальными потому, что в одной группе не могут быть зарегистрированы два студента с одним и тем же номером, это логично. Линейные структуры данных (списки) – это структуры, имеющие упорядоченность, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

С таблицами данных также просто, достаточно вспомнить всемирно известную таблицу умножения. Табличные структуры несколько отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. Для таблицы умножения, например, адрес ячейки определяется номерами строки и столбца. Нужная ячейка 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 по обыденной жизни.

Иерархическую структуру имеет система почтовых адресов. Такие структуры также широко используются в научных систематизациях и всевозможных классификациях. В иерархической структуре адрес элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу.

Работа с большими объёмами данных автоматизируются проще, когда данные упорядочены, а значит образуют заданную структуру. Как мы уже выяснили, существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная.

Например, в самой обычной книге страницы упорядочены в соответствии с простой линейной структурой: разделы, главы и параграфы. Книги имеют иерархическую структуру, а содержание книги строится на основе табличной структуры.

1. Линейные структуры данных^[25]

Примером линейной структуры данных является список студентов, обучающихся в группе (журнал).

№ п/п Ф И О.

1. Булкин О.П

2. Мыценко А.Д

3. Синицина Д.В.

21. Адеев А.Е.

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

Элементы информации каждого списка можно разбить по строкам (как это сделано выше) или разместить линейно в одной строке с использованием специальных разделителей.

Например, Булкин О.П. * Мыценко А.Д * Синицина Д.В.* ... * Адеев А.Е.

Если все элементы списка имеют равную длину, то такие упрощенные списки принято называть векторами данных. Работать с ними более удобно.

2. Табличные структуры данных

Табличные структуры отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются не номером, а адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких (например, номер строки и столбца).

Пример:

Элементы всех данных, принадлежащих табличной структуре, точно также можно разместить линейно с использованием специальных разделителей различных типов. Например:

товар * цена* количество* сумма # телефон * 8000 *2 * 16000 #кофеварка *14000 *14000 #печь * 6000 *4* 24000

Если все элементы таблицы имеют равную длину, то такие таблицы называются матрицами.

Итак, табличные структуры данных^[26] - это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент. Таблицы, в которых адрес элемента определяется не двумя, а большим количеством параметров, называются многомерными.