3.5. Структуры данных

 

При любом методе отображения предметной области в ма­шинных базах данных в основе отображения лежит фиксация (кодирование) понятий и отношений между понятиями. Абстрактное понятие структуры ближе всего находится' к так называемой концепту­альной модели предметной среды и часто лежит в основе послед­ней.

Понятие структуры используется на всех уровнях представления предметной области и реализуется как:

-         структура информации - схематичная форма представления сложных композиционных объектов и связей реальной ПрО, выделяемых как актуально необходимые для решения прикладных задач;

-         структура данных - атрибутивная форма представления свойств и связей ПрО, ориентированная на выражение описания данных средствами формальных языков (т.е. учитывающая возможности и ограничения конкретных средств с целью сведения описаний к стандартным типам и регулярным связям);

-         структура записей – целесообразная (учитывающая особенности физической среды) реализация способов хранения данных и организации доступа к ним как на уровне отдельных записей, так и их элементов (с целью определения основных и вспомогательных функциональных массивов, а также совокупности унифицированных процедур манипулирования данными).

 

Структура является общепринятым и удобным инструментом, одинаково эффективно используемым как на уровне сознания человека при работе с абстрактными понятиями, так и на уровне логики машинных алгоритмов. Структура позволяет простыми способами свести многомерность содержательного описания к линейной последовательности записей. Именно это позволяет формализовать на общей понятийной основе взаимосвязь представлений информации в разных средах: обеспечить контролируемое сведение бесконечного разнообразия объектов и видов взаимосвязей реального мира к жестко детерминированному описанию – совокупности двоичных данных и машинно-ориентированных алгоритмов их обработки.

Выделение трех видов структур, относящихся к представлению объектов ПрО, имеет, в некотором смысле, принципиальный характер.

Структура информации – это неотъемлемое свойство информации (сведений, сигналов, воспринимаемых субъектом) о некоторой совокупности объектов предметной области, в контексте практической задачи (решаемой субъектом), в общем случае без учета того, будут ли для ее решения использованы средства программирования и вычислительные машины. Структурирование информации осуществляется системным аналитиком и сводится к выделению операционных объектов и определению их характеристических свойств и взаимосвязей.

Структура данных – это определение информационных массивов (состава и взаимосвязей данных на логическом уровне, соответствующих характеру информации и видам соответствующих преобразований). При определении структур данных необходимо не только установить состав массива, но и определить оптимальную их взаимосвязь (и, соответственно, определить критерии и методы оценки эффективности), например, выделение групп или агрегатов, имеющих иерархическую идентификацию. Эффективность в этом случае связывается с процессом построения программы («решателя» прикладной задачи) и, в каком-то смысле – с эффективностью работы программиста. Например, при функциональной обработке массива необходимо обращаться к отдельным элементам, в то время как в операциях присваивания или при записи массива в файл поэлементное обращении приведет к увеличению размера текста программы, а в ряде случаев - к увеличению времени выполнения.

Структура записей – это определение структуры физической памяти: выделение, освобождение и защита областей физического носителя, способы адресации и пересылки. Эффективность в этом случае связывается с процессами обмена между устройствами оперативной и внешней памяти, искусственно вводимой для обеспечения функциональной эффективности отдельных операций (например, поиска по ключам) избыточностью данных,

Рассмотрим разновидности и типологию «компьютерных»^[1] логических структур данных с точки зрения особенности их организации. Структура здесь в первую очередь определяет алгоритм выборки отдельных элементов данных, но в то же время необходимо отметить, что она отражает и особенности «технологии» организации и обработки информации, свойственные человеку в его повседневной деятельности.

Физически понятию структура соответствует запись данных. Запись – это упорядоченная в соответствии с характером взаимосвязей совокупность полей (элементов) данных, размещаемых в памяти в соответствии с их типом^[2]. Поле представляет собой минимальную адресуемую (идентифицируемую) часть памяти - единицу данных, на которую можно ссылаться при обращении к данным.

Т.о., структура данных - это способ отображения значений в памяти: размер области и порядок ее выделения (который и определит характер процедуры адресации/выборки). Зачастую именно успешность структурирования данных определяет сложность процедур их обработки [2].

Классификация структур данных должна проводиться с двух точек зрения.

1) По характеру взаимосвязи элементов структуры (с точки зрения порядка их размещения/выборки) виды структур можно разделить на линейные и нелинейные.

2) По характеру информации, представляемой структурой (с точки зрения однородности и «элементарности» типов данных, отражающих понятийную структуру ПрО) – на однородные структуры, где все элементы находятся на одном понятийном уровне и имеют один тип данных, и неоднородные (композиционные), где элементы относятся к нескольким понятийным уровням или имеют разную природу.

 

 

К оглавлению

Назад к разделу "3.4. Представление предметной области и модели данных"

Вперед к разделу "3.5.1. Линейные структуры"