Методы доступа к данным

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Сегодня информацию рассматривают как один из основных ресурсов развития общества, а информационные системы и технологии как средство повышения производительности и эффективности работы людей.

Актуальность изучения данной темы является в том, что огромное увеличение объемов информации и большие изменения спроса информации стали предъявлять новые требования к организации информационно-документационного обслуживания в организациях.

Стали меняться требования к службам, занимающимся информационно-документационным обеспечением. За рубежом их стали называть службой управления информационно-документационными ресурсами, в нашей стране - службой документационного обеспечения управления (ДОУ).

Цель данной курсовой работы - рассмотреть основные информационные системы и технологии в управлении.

Для решения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

охарактеризовать основные понятия информационных систем и их структуру;

рассмотреть и сравнить автоматизированные системы обработки документов;

раскрыть основные понятия информационных технологий и их видов;

соотнести информационные системы и технологии.

При написании курсовой работы использована следующий литература:

В.В. Годин и И.К. Корнеев в учебнике «Информационное обеспечение управленческой деятельности» рассказывают о основных понятиях информационных систем и их структуре.

Автор Андреева В.И. в книге «Делопроизводство. Организация и ведение» рассматривает автоматизированные системы обработки документов.

автоматизированный информационный программирование

1. Методы доступа к данным

Вопросы представления данных тесно связаны с операциями, при помощи которых эти данные обрабатываются. К числу таких операций относятся: выборка, изменение,включение и исключение данных. В основе всех перечисленных операций лежит операция доступа, которую нельзя рассматривать независимо от способа представления.

В задачах поиска предполагается, что все данные хранятся в памяти с определенной идентификацией и, говоря о доступе, имеют в виду прежде всего доступ к данным (называемым ключами), однозначно идентифицирующим связанные с ними совокупности данных.

Пусть нам необходимо организовать доступ к файлу, содержащему набор одинаковых записей, каждая из которых имеет уникальное значение ключевого поля. Самый простой способ поиска - последовательно просматривать каждую запись в файле до тех пор, пока не будет найдена та, значение ключа которой удовлетворяет критерию поиска. Очевидно, этот способ весьма неэффективен, поскольку записи в файле не упорядочены по значению ключевого поля. Сортировка записей в файле также неприменима, поскольку требует еще больших затрат времени и должна выполняться после каждого добавления записи. Поэтому, поступают следующим образом - ключи вместе с указателями на соответствующие записи в файле копируют в другую структуру, которая позволяет быстро выполнять операции сортировки и поиска. При доступе к данным вначале в этой структуре находят соответствующее значение ключа, а затем по хранящемуся вместе с ним указателю получают запись из фала.

Существуют два класса методов, реализующих доступ к данным по ключу:

* методы поиска по дереву,

* методы хеширования.

1.1 Методы поиска по дереву

Определение: Деревом называется конечное множество, состоящее из одного или более элементов, называемых узлами, таких, что:

1. между узлами имеет место отношение типа "исходный-порожденный";

2. есть только один узел, не имеющий исходного. Он называется корнем;

3. все узлы за исключением корня...

Вопросы представления данных тесно связаны с операциями, при помощи которых эти данные обрабатываются. К числу таких операций относятся: выборка, изменение,включение и исключение данных. В основе всех перечисленных операций лежит операция доступа, которую нельзя рассматривать независимо от способа представления.

В задачах поиска предполагается, что все данные хранятся в памяти с определенной идентификацией и, говоря о доступе, имеют в виду прежде всего доступ к данным (называемым ключами), однозначно идентифицирующим связанные с ними совокупности данных.

Пусть нам необходимо организовать доступ к файлу, содержащему набор одинаковых записей, каждая из которых имеет уникальное значение ключевого поля. Самый простой способ поиска - последовательно просматривать каждую запись в файле до тех пор, пока не будет найдена та, значение ключа которой удовлетворяет критерию поиска. Очевидно, этот способ весьма неэффективен, поскольку записи в файле не упорядочены по значению ключевого поля. Сортировка записей в файле также неприменима, поскольку требует еще больших затрат времени и должна выполняться после каждого добавления записи. Поэтому, поступают следующим образом - ключи вместе с указателями на соответствующие записи в файле копируют в другую структуру, которая позволяет быстро выполнять операции сортировки и поиска. При доступе к данным вначале в этой структуре находят соответствующее значение ключа, а затем по хранящемуся вместе с ним указателю получают запись из фала.

Существуют два класса методов, реализующих доступ к данным по ключу:

методы поиска по дереву,

методы хеширования.

Типы и структуры данных представляют собой фундамент, на котором строится вся современная технология программирования. Программирования в широком смысле, включая не только непосредственно написание и отладку программ, но и проектирование программных систем разной сложности; проектирование, реализацию и использование баз данных и информационных систем и т.д. Сегодня только большие любители обходятся без использования безтиповых языков программирования (например, языков ассемблера) или неструктурированных и/или нетипизированных хранилищ данных во внешней памяти. В этой части книги, не прибегая к излишним формализмам и теоретическим изыскам, мы приводим систематическое обсуждение основных типов и структур данных, применяемых в современных языках программирования, а также соответствующих концепций, используемых в распространенных реляционных и перспективных объектно-реляционных системах.

1.2 Понятие типа данных

Существует много подходов к определению понятия типа данных от полностью математических, основанных на аппаратах абстрактной алгебры или математической логики, до полностью житейских, ориентированных исключительно на интуицию. Автору книги ближе всего подход, применяемый классиком компьютерной литературы и создателем ряда исключительно стройных и красивых языков программирования Никласом Виртом.

Основным принципом типизации, принятым в языках программирования и базах данных является то, что любая константа, переменная, выражение и функция относится к некоторому типу, характеризующему прежде всего множество значений, к которым относятся константы, которые могут принимать переменные и выражения и которые могут формировать функции. При описании любых используемых констант, переменных и функций явно или неявно указывается их тип. В первую очередь это дает возможность компилятору и/или системе управления базами данных выделить для хранения объекта данных ровно тот объем памяти, который определяется допустимым диапазоном значений типа. Однако концепция типа этим не исчерпывается.

Следующим исключительно важным свойством типа данных является инкапсуляция внутреннего представления его значений. К значению типа данных (значения констант, переменных, выражений и функций) можно обращаться только с помощью операций, предопределенных в описании этого типа. Эти операции могут быть явными (например, арифметические операции "+", "-", "?" и "/" для числовых типов) или неявными (например, операция преобразования значения целого типа к значению плавающего типа; заметим, что в некоторых языках, в частности, в Си и Си++, допускаются и явные преобразования типов).

Наличие типовых описаний констант, переменных и функций и предписанные правила определения типов выражений вместе с поддержкой свойства инкапсуляции типов дают возможность компиляторам языков программирования и языков баз данных производить существенный контроль допустимости языковых конструкций на этапе компиляции, что позволяет сократить число проверок на стадии выполнения программ и облегчить их отладку.

Один из характерных примеров преимущества использования типизированных языков программирования представляет история операционной системы UNIX. Как известно, система первоначально была написана на языке ассемблера PDP-7. При переходе к использованию PDP-11 ОС UNIX была переписана на языке более высокого уровня B, который являлся прямым наследником безтипового языка программирования BCPL. В очень скором времени по мере роста размеров системы ее разработчикам стало понятно, что бесчисленные проверки времени выполнения очень усложняют отладку и замедляют работу системы. Это явилось исходным толчком к внедрению в язык B системы типов и созданию типизированного языка Си, опора на который обеспечила более чем 25-летнюю плодотворную жизнь системы.

Можно приводить различные классификации типов данных, например, простые и составные типы, предопределенные и определяемые типы и т.д. Существенно то, что несмотря на многолетнее использование типов данных в отечественном программировании, так и не сложилась устойчивая и общепринятая русскоязычная терминология. Поэтому в этой книге будем использовать некоторый набор терминов, выбранных из соображений максимальной распространенности и интуитивной ясности.

Выделим следующие категории типов:

Встроенные типы данных, т.е. типы, предопределенные в языке программирования или языке баз данных. Обычно в языке фиксируются внешнее представление значений этих типов (вид литеральных констант) и набор операций с описанием их семантики. Внутреннее представление и реализация операций выбираются в конкретных компиляторах и подсистемах поддержки выполнения программ.

Под термином "уточняемый тип данных" мы понимаем возможность определения типа на основе встроенного типа данных, значения которого упорядочены. В частности, к категории уточняемых типов относится тип поддиапазона целых чисел в языках линии Паскаль.

Категорию перечисляемых типов данных составляют явно определяемые целые типы с конечным числом именованных значений. Это очень простой и легко реализуемый механизм, часто являющийся очень полезным.

Замечание: использование уточняемых и перечисляемых типов порождает потребность в динамической проверке корректности значений -- выхода значения за пределы явно (в случае уточняемых типов) или неявно (в случае перечисляемых типов) диапазона.

Конструируемые типы (иногда их называют составными) обладают той особенностью, что в языке предопределены средства спецификации таких типов и некоторый набор операций, дающих возможность доступа к компонентам составных значений. Мы обсудим наиболее распространенные разновидности конструируемых типов: типы массивов, записей и множеств, а также различия в понимании этих типов в разных языках.

Замечание: будучи согласны с переводчиком книги Никласа Вирта Д.Б. Подшиваловым в том, что русские термины "тип массива", "тип записи", "тип множества" и т.д. не совсем соответствуют английским оригиналам "array type", "record type", "set type" и т.д. мы все же не будем использовать рекомендуемые им термины "записной тип", "массивный тип" и "множественный тип", поскольку (a) они тоже не вполне соответствуют оригинальным терминам и (b) ужасно выглядят и произносятся.

Указательные типы дают возможность работы с типизированными множествами абстрактных адресов переменных, содержащих значения некоторого типа. В сильно типизированных языках (Паскаль, Модула, Ада и т.д.) работа с указателями сильно ограничена. В частности, невозможно получить значение указателя явно определенной переменной и/или применять к известным значениям указателей адресную арифметику. В языках с более слабой типизацией (например, Си/Си++) допускаются практически неограниченные манипуляции указателями.

Вообще говоря, упоминавшиеся выше уточняемые, перечисляемые и конструируемые типы данных являются типами, определяемыми пользователями. Но эти определения не могут включать спецификацию операций над значениями типов. Допустимые операции либо предопределены, либо наследуются от некоторого определенного ранее или встроенного типа. Под термином "определяемый пользователем тип данных" (ранее был больше распространен термин "абстрактный тип данных", однако мы не будем здесь его использовать, поскольку, на наш взгляд, он не точно отражает смысл понятия) мы будем понимать возможность полного определения нового типа, включая явную или неявную спецификацию множества значений, спецификацию внутреннего представления значений типа и спецификацию набора операций над значениями определяемого типа.

Наконец, под термином "полнотиповая система" мы понимаем систему типов, в которых типы, определяемые пользователем, равноправны с предопределенными типами, т.е. можно, например, определить тип массива с элементами любого определенного типа, можно использовать определяемый пользователем тип на основе любого определенного типа и т.д.

1.3 Встроенные типы данных

Обычно в состав встроенных типов данных включаются такие типы, операции над значениями которых напрямую или, по крайней мере, достаточно эффективно поддерживаются командами компьютеров. В современных компьютерах к таким "машинным" типам относятся целые числа разного размера (от одного до восьми байт), булевские значения (поддерживаемые обычно за счет наличия признаков условной передачи управления) и числа с плавающей точкой одинарной и двойной точности (обычно четыре и восемь байт соответственно). В более ранних компьютерах часто поддерживалась десятичная арифметика с фиксированной точкой (например, в мейнфреймах компании IBM и супер-миникомпьютерах компании Digital), но в настоящее время прямая аппаратная поддержка такой арифметики отсутствует практически во всех распространенных процессорах.

В соответствии с этим, в традиционный набор встроенных типов обычно входят следующие (мы будем говорить про размеры внутреннего представления значений этих типов, хотя в спецификациях языков такая информация, как правило, отсутствует):

Тип CHARACTER (или CHAR) в разных языках -- это

либо набор печатных символов из алфавита, зафиксированного в описании языка (для большинства языков англоязычного происхождения этот алфавит соответствует кодовому набору ASCII);

либо произвольная комбинация нулей и единиц, размещаемых в одном байте.

В первой интерпретации (свойственной языкам линии Паскаль) для значений типа CHAR определены только операции сравнения в соответствии с принятым алфавитом. Например, при использовании ASCII выполняются соотношения 0 < 1 <...< 9 < A < B <...< Z < a < b <...< z; известно, что если значение переменной x удовлетворяет условию 0 <= x <= 9, то это значение -- цифра; если A <= x <= Z, то значение x -- прописная буква; если a <= x <= z, то значение x -- строчная буква и т.д. При использовании этой интерпретации арифметические операции над символьными значениями не допускаются.

Во второй интерпретации (свойственной языкам линии Си) литеральными константами типа CHAR по-прежнему могут быть печатные символы из принятого в языке алфавита, но возможно использование и числовых констант, задающих желаемое содержимое байта. В этом случае, как правило, над значениями типа CHAR возможно выполнение не только операций сравнения, но и операций целочисленной арифметики.

Наконец, в некоторых языках явно различают тип CHAR как чисто символьный тип и тип сверхмалых целых (TINY INTEGER) как тип целых чисел со значениями, умещающимися в один байт.

В современных компьютерах, как правило, поддерживается целочисленная байтовая арифметика, обеспечивающая как первую, так и вторую интерпретацию типа CHAR.

Тип BOOLEAN в тех языках, где он явно поддерживается, содержит два значения -- TRUE (истина) и FALSE (ложь). Несмотря на то, что для хранения значений этого типа теоретически достаточно одного бита, обычно в реализациях переменные этого типа занимают один байт памяти. Для всех типов данных, для которых определены операции сравнения, определены также и правила, по которым эти операции сравнения вырабатывают булевские значения. Над булевскими значениями возможны операции конъюнкции (& или AND), дизъюнкции (| или OR) и отрицания (~ или NOT), определяемые следующими таблицами истинности:

TRUE AND TRUE = TRUE

TRUE AND FALSE = FALSE

FALSE AND TRUE = FALSE

FALSE AND FALSE = FALSE

TRUE OR TRUE = TRUE

TRUE OR FALSE = TRUE

FALSE OR TRUE = TRUE

FALSE OR FALSE = FALSE

NOT FALSE = TRUE

NOT TRUE = FALSE

При работе с булевскими значениями в языках баз данных некоторую проблему вызывает то, что по причине возможности хранения в базе данных неопределенных значений операции сравнения могут вырабатывать не два, а три логических значения: TRUE, FALSE и UNKNOWN. Поэтому в языке SQL-92, например, используется не двухзначная, а трехзначная логика, в результате чего логические операции при их обработке в серверах баз данных определяются расширенными таблицами (мы приводим их с учетом коммутативности двуместных операций):

TRUE AND TRUE = TRUE

TRUE AND FALSE = FALSE

TRUE AND UNKNOWN = UNKNOWN

FALSE AND UNKNOWN = FALSE

TRUE OR TRUE = TRUE

TRUE OR FALSE = TRUE

TRUE OR UNKNOWN = TRUE

FALSE OR UNKNOWN = UNKNOWN

NOT FALSE = TRUE

NOT TRUE = FALSE

NOT UNKNOWN = UNKNOWN

Помимо общего возрастания сложности и недостаточной удовлетворительности трехзначной логики для целей работы с базами данных, неприятность состоит в отсутствии поддержки этой логики в языках программирования (как, впрочем, и в отсутствии явной поддержки неопределенных значений).

В языках линии Си прямая поддержка булевского типа данных отсутствует, но имеется логическая интерпретация значений целых типов. Значением операции сравнения может быть "0" (FALSE) или "1" (TRUE). Значение целого типа "0" интерпретируется как FALSE, а значения, отличные от нуля, -- как TRUE. В остальном все работает как в случае наличия явной поддержки булевского типа.

Тип целых чисел в общем случае включает подмножество целых чисел, определяемое числом разрядов, которое используется для внутреннего представления значений. При определении типа целых чисел обычно стремятся к тому, чтобы множество его значений было симметрично относительно нуля (собственно, это стимулируется и стандартными свойствами машинной целочисленной арифметики). Поэтому приходится тратить один бит на значение знака числа и при использовании n бит для внутреннего представления целого соответствующий тип содержит значения в диапазоне от -2(n-1) до 2(n-1). В подавляющем большинстве современных процессоров отрицательные целые числа обычно представляют в дополнительном коде.

В языках, ориентированных на 32-разрядные компьютеры, в частности, в стандартных Си и Си++ для рационального использования памяти допускаются модификации целого типа short integer (обычно 16-разрядные), integer (обычно то же самое, что и long integer) и long integer (обычно 32-разрядные), а также байтовые целые (char). При этом поддерживаются автоматические преобразования значений типов меньшего размера к значениям типов большего размера. Пока не очень понятно, какие встроенные целые типы будут зафиксированы в будущем "64-разрядном" стандарте языка Си, но многие компании считают разумным использовать модель под названием LP64, в которой предполагается размер char -- 8 бит, размер short integer -- 16 бит, размер integer -- 32 бита и размер long integer и long long integer -- 64 бита.

Наряду со знаковыми целыми типами в языках часто поддерживаются беззнаковые целые. Такие типы в линии языков Паскаль называются CARDINAL, а в линии языков Си именуются путем добавления модификатора unsigned к названию соответствующего целого типа. Таким образом, в последнем случае существуют типы unsigned char, unsigned short integer, unsigned integer и unsigned long integer. Поскольку множество значений типа unsigned в два раза мощнее множества значений соответствующего целого типа, то поддерживается их автоматическое преобразование только к целым типам большего размера.

Наконец, для поддержки численных вычислений в языках обычно специфицируется встроенный тип чисел с плавающей точкой с базовым названием REAL или FLOAT. Обычно в описании языков не фиксируется диапазон и точность значений такого типа. Они уточняются в реализации и обычно существенно зависят от особенностей целевого процессора. В языках семейства Си (32-разрядных) специфицированы три разновидности типа чисел с плавающей точкой -- float (обычно с размером 16 бит), double float (размером в 32 бит) и long double float (размером 64 бит).

1.4 Перечисляемые типы данных

Перечисляемый тип состоит из конечного числа упорядоченных именованных значений. В классическом варианте, свойственном, например, языкам линии Паскаль, определение типа состоит из перечисления имен значений (поэтому справедливо называть такой тип перечисляемым), эти имена в дальнейшем играют роль имен литеральных констант этого типа и должны отличаться от литерального изображения констант любого другого типа. Поскольку значения типа задаются путем перечисления, каждому значению можно однозначно сопоставить натуральное число от 1 до n, где n -- число значений перечисляемого типа.

Обычно для любого перечисляемого типа предопределяются операции получения значения по его номеру и получения номера по значению. Кроме того, для перечисляемого типа предопределяются операции сравнения и получения следующего и предыдущего значения. По причине однозначного сопоставления значению перечисляемого типа натурального числа, возможно неявное преобразование этих значений к значению любого числового типа данных.

В языках линии Си под тем же термином "перечисляемый тип" понимается нечто другое, поскольку при определении такого типа можно явно сопоставить имени значения некоторое целое (не обязательно положительное) число; при отсутствии явного задания целого первому элементу перечисляемого типа неявно соответствует 0, а каждому следующему -- целое значение, на единицу большее целого значения предыдущего элемента. При этом (a) использование имени перечисляемого типа для объявления переменной эквивалентно использованию типа integer, и такая переменная может содержать любое целое значение; (b) имена значений перечисляемого типа на самом деле понимаются как имена целых констант, и к этим значениям применимы все операции над целыми числами, даже если они выводят за пределы множества целых значений элементов перечисляемого типа. Так что перечисляемый тип в смысле языка Си -- это не совсем тип в строгом смысле этого слова, а скорее удобное задание группы именованных констант целого типа.

Конструируемые типы данных

Мы переходим к рассмотрению группы разновидностей типов данных, которые в литературе часто называют "составными", поскольку любое значение любого из этих типов состоит из значений одного или нескольких других типов. Мы предпочитаем использовать термин "конструируемый тип", поскольку для каждой разновидности типов этой группы в языке программирования специфицируются средства построения (конструирования) нового типа на основе встроенных и/или ранее определенных типов, и для каждой разновидности предопределяются операции, позволяющие извлечь компонент составного значения. К наиболее распространенным конструируемым типам относятся тип массива, тип записи и тип множества.

1.5 Типы и структуры данных

Типы и структуры данных представляют собой фундамент, на котором строится вся современная технология программирования. Программирования в широком смысле, включая не только непосредственно написание и отладку программ, но и проектирование программных систем разной сложности; проектирование, реализацию и использование баз данных и информационных систем и т.д. Сегодня только большие любители обходятся без использования безтиповых языков программирования (например, языков ассемблера) или неструктурированных и/или нетипизированных хранилищ данных во внешней памяти. В этой части книги, не прибегая к излишним формализмам и теоретическим изыскам, мы приводим систематическое обсуждение основных типов и структур данных, применяемых в современных языках программирования, а также соответствующих концепций, используемых в распространенных реляционных и перспективных объектно-реляционных системах.

1.6 Понятие типа данных

Существует много подходов к определению понятия типа данных от полностью математических, основанных на аппаратах абстрактной алгебры или математической логики, до полностью житейских, ориентированных исключительно на интуицию. Автору книги ближе всего подход, применяемый классиком компьютерной литературы и создателем ряда исключительно стройных и красивых языков программирования Никласом Виртом.

Основным принципом типизации, принятым в языках программирования и базах данных является то, что любая константа, переменная, выражение и функция относится к некоторому типу, характеризующему прежде всего множество значений, к которым относятся константы, которые могут принимать переменные и выражения и которые могут формировать функции. При описании любых используемых констант, переменных и функций явно или неявно указывается их тип. В первую очередь это дает возможность компилятору и/или системе управления базами данных выделить для хранения объекта данных ровно тот объем памяти, который определяется допустимым диапазоном значений типа. Однако концепция типа этим не исчерпывается.

Следующим исключительно важным свойством типа данных является инкапсуляция внутреннего представления его значений. К значению типа данных (значения констант, переменных, выражений и функций) можно обращаться только с помощью операций, предопределенных в описании этого типа. Эти операции могут быть явными (например, арифметические операции "+", "-", "?" и "/" для числовых типов) или неявными (например, операция преобразования значения целого типа к значению плавающего типа; заметим, что в некоторых языках, в частности, в Си и Си++, допускаются и явные преобразования типов).

Наличие типовых описаний констант, переменных и функций и предписанные правила определения типов выражений вместе с поддержкой свойства инкапсуляции типов дают возможность компиляторам языков программирования и языков баз данных производить существенный контроль допустимости языковых конструкций на этапе компиляции, что позволяет сократить число проверок на стадии выполнения программ и облегчить их отладку.

Один из характерных примеров преимущества использования типизированных языков программирования представляет история операционной системы UNIX. Как известно, система первоначально была написана на языке ассемблера PDP-7. При переходе к использованию PDP-11 ОС UNIX была переписана на языке более высокого уровня B, который являлся прямым наследником безтипового языка программирования BCPL. В очень скором времени по мере роста размеров системы ее разработчикам стало понятно, что бесчисленные проверки времени выполнения очень усложняют отладку и замедляют работу системы. Это явилось исходным толчком к внедрению в язык B системы типов и созданию типизированного языка Си, опора на который обеспечила более чем 25-летнюю плодотворную жизнь системы.

Можно приводить различные классификации типов данных, например, простые и составные типы, предопределенные и определяемые типы и т.д. Существенно то, что несмотря на многолетнее использование типов данных в отечественном программировании, так и не сложилась устойчивая и общепринятая русскоязычная терминология. Поэтому в этой книге будем использовать некоторый набор терминов, выбранных из соображений максимальной распространенности и интуитивной ясности.

Выделим следующие категории типов:

Встроенные типы данных, т.е. типы, предопределенные в языке программирования или языке баз данных. Обычно в языке фиксируются внешнее представление значений этих типов (вид литеральных констант) и набор операций с описанием их семантики. Внутреннее представление и реализация операций выбираются в конкретных компиляторах и подсистемах поддержки выполнения программ.

Под термином "уточняемый тип данных" мы понимаем возможность определения типа на основе встроенного типа данных, значения которого упорядочены. В частности, к категории уточняемых типов относится тип поддиапазона целых чисел в языках линии Паскаль.

Категорию перечисляемых типов данных составляют явно определяемые целые типы с конечным числом именованных значений. Это очень простой и легко реализуемый механизм, часто являющийся очень полезным.

Замечание: использование уточняемых и перечисляемых типов порождает потребность в динамической проверке корректности значений - выхода значения за пределы явно (в случае уточняемых типов) или неявно (в случае перечисляемых типов) диапазона.

Конструируемые типы (иногда их называют составными) обладают той особенностью, что в языке предопределены средства спецификации таких типов и некоторый набор операций, дающих возможность доступа к компонентам составных значений. Мы обсудим наиболее распространенные разновидности конструируемых типов: типы массивов, записей и множеств, а также различия в понимании этих типов в разных языках.

Замечание: будучи согласны с переводчиком книги Никласа Вирта Д.Б.Подшиваловым в том, что русские термины "тип массива", "тип записи", "тип множества" и т.д. не совсем соответствуют английским оригиналам "array type", "record type", "set type" и т.д. мы все же не будем использовать рекомендуемые им термины "записной тип", "массивный тип" и "множественный тип", поскольку (a) они тоже не вполне соответствуют оригинальным терминам и (b) ужасно выглядят и произносятся.

Указательные типы дают возможность работы с типизированными множествами абстрактных адресов переменных, содержащих значения некоторого типа. В сильно типизированных языках (Паскаль, Модула, Ада и т.д.) работа с указателями сильно ограничена. В частности, невозможно получить значение указателя явно определенной переменной и/или применять к известным значениям указателей адресную арифметику. В языках с более слабой типизацией (например, Си/Си++) допускаются практически неограниченные манипуляции указателями.

Вообще говоря, упоминавшиеся выше уточняемые, перечисляемые и конструируемые типы данных являются типами, определяемыми пользователями. Но эти определения не могут включать спецификацию операций над значениями типов. Допустимые операции либо предопределены, либо наследуются от некоторого определенного ранее или встроенного типа. Под термином "определяемый пользователем тип данных" (ранее был больше распространен термин "абстрактный тип данных", однако мы не будем здесь его использовать, поскольку, на наш взгляд, он не точно отражает смысл понятия) мы будем понимать возможность полного определения нового типа, включая явную или неявную спецификацию множества значений, спецификацию внутреннего представления значений типа и спецификацию набора операций над значениями определяемого типа.

Наконец, под термином "полнотиповая система" мы понимаем систему типов, в которых типы, определяемые пользователем, равноправны с предопределенными типами, т.е. можно, например, определить тип массива с элементами любого определенного типа, можно использовать определяемый пользователем тип на основе любого определенного типа и т.д.

1.7 Методы и способы доступа к данным

Одной из основных задач базы данных является обеспечение быстрого доступа к данным (поиска данных). Врем ядоступа к данным в значительной степени зависит от используемых для поиска данных методов и способов.

Выделяют следующие методы доступа к данным таблиц: последовательный, прямой, индексно-последовательный.

При последовательном методе выполняется последовательный просмотр всех записей таблицы и поиск нужных из них. Этот метод доступа является крайне неэффективным затратам ремени на поиски, которые прямо пропорциональны размеру таблицы (числу ее записей). Поэтому его рекомендуется использовать только для относительно небольших таблиц.

При прямом доступе нужная запись выбирается из таблицы на основании клча или индекса. При этом просмотр других записей не выполняется (значения ключей и индексов распологаются в упорядоченном виде и содержат ссылку, указывающую на расположение соответствующей записи в таблице. При поиске записи выполняется не последовательный просмотр всей таблицы, а непосредственный доступ к записи на основании ссылки.

Индексно-последовательный метод доступа включаеит в себя элементы последовательного и прямого доступа и используется при поиске группы записей. Этот метод реализуется при наличии индекса, построенного по полям, значения которых должны быть найдены. Суть его заключается в том, что находится индекс первой записи, удовлетворяющей заданным условичм, и соответствующая запись выбирается из таблицы на основании ссылки. Это является прямым доступом к данным. После обработки первой найденной записи осуществляется переход к следующему значению индекса, и из таблицы выбирается запись, соответствующая значению этого индекса. Таким образом, последовательноперебираются индексы всех записей, удовлетворяющих заданным условиям, что является последовательным доступом.

Достоинствами прямого и индексно-последовательного методов является максимально возможная скорость доступа к данным, плата за которую - потеря памяти для хранения информации о ключах и индексах.

Указанные методы доступа реализуются СУБД и не требуют специального пргораммирования. Задачей разработчика является определение соответствующей структуры базы данных, в данном случае - определение ключей и индексов. Так, если для поля создан индекс, то при поиске записей по этому полю автоматически используется индексно-последовательный метод доступа, в противном случае - последовательный метод.

При создании составного индекса важен порядок составляющих его полей. Например, если индекс создан по полям фамилии, номера отдела и даты рождения, а поиск ведется одновременно по полям фамилии, даты рождения и номера отдела, то такой индекс использован не будет. В результате доступ осуществляется последовательным методом. В подобной ситуации (для таблицы с большим числом записей) разработчик должен создать также индекс, построенный по полям фамилии, даты рождения ии номера отдела.

При выполнении операций с таблицами используется один из следующих способов доступа к данным: навигационный, реляционный.

Навигационный способ доступа заключается в обработке каждой отдельной записи таблицы. Этот способ обычно используется в локальных базах данных или удаленных базах данных небольшого размера. Если необходимо обработать несколько записей, то все они обрабатываются поочередно.

Реляционный способ доступа основан на обработке сразу группы записей, при этом если необходимо обработать одну запись, то обрабатывается группа, состоящая из одной записи. Так как реляционный способ основывается на SQL-запросах, то его также называют SQL-ориентированным. Этот способ доступа ориентирован на выполнение операций с удаленными базами данных и является предпочтительным при работе с ними, хотя его можно использовать также и для локальных баз данных.

Способ доступа к данным выбирается программистом и зависит от средств доступа к базам данных, используемых при разработке приложения. Например, в приложениях, создаваемых в Delphi, реализацию навигационного способа доступа можно осущесвить посредством компонентов Table или Query, а реляционного - с помощью компонента Query.

Таким образом, методы доступа к данным опредяляются структурой базы данных, а способы доступа - приложением.

Размещено на Allbest.ru