Структурная организация данных

Уровни представления данных

Любая информация интересует пользователя, в том числе с точки зрения ее обработки и хранения, поэтому необходимо проследить, как происходит преобразование этой информации и каким образом организуется хранение данных. С этой целью целесообразно использовать представление данных на трех уровнях (рис. 12.1):

• — содержательном;
• — логическом;
• — физическом.

Рис. 12.1. Уровни представления данных

Содержательный уровень представления данных связан с описанием реально существующих объектов (таких, например, как ПРЕДПРИЯТИЕ, РАБОЧИЙ, СТУДЕНТ и т.н.) в виде совокупности атрибутов (свойств).

Атрибут (от лат. attribuo — придаю, наделяю) — признак, характеризующий данные или устройство. Каждый атрибут имеет идентификатор (имя) и значение.

Идентификатор набор символов, приписываемых атрибуту, для выделения атрибута из ему подобных. Например, объект ЛИНИЯ обладает атрибутом «Цвет»; атрибут «Цвет» может принимать значения «Красный», «Зеленый», «Синий». Причем значения могут быть как словесными описаниями, так и отдельными однозначно интерпретируемыми количественными показателями.

При обработке данных имеют дело с совокупностью объектов, каждый из которых является экземпляром определенного типа {класса). Набор (перечень) атрибутов для всех экземпляров объекта одного типа будет одинаковым, но конкретные значения и особенно сочетание этих характеристик будут разниться, что, собственно, и отличает один экземпляр объекта от другого. Наиример, для объекта СТУДЕНТ можно использовать следующий набор атрибутов: «Год_рождения», «Пол», «Автобиография». Конкретные значения данных атрибутов для каждого экземпляра объекта (реального студента) могут быть уже разными, хотя могут и совпадать.

Второй уровень представления данных относится уже к их логическому описанию. На логическом уровне представления данных объект фигурирует как запись (логическая вались), состоящая из нескольких элементов нолей. Поле имеет имя и характеризуется типом размещаемых в нем данных (символьных, числовых, логических и др.). Совокупность таких нолей и их взаимосвязь описывают внутреннюю структуру логической записи. Каждому экземпляру класса ставится в соответствие запись с конкретными значениями атрибутов, т. е. атрибуту ставится в соответствие поле. При этом одна логическая запись может состоять из нескольких физических или быть частью одной физической записи. На этом уровне, однако, еще не учитываются ни технические, ии программные средства, которые будут применены для обработки информации.

Физический уровень представления данных связан с проблемой хранения информации в памяти компьютера. Структуры хранения данных должны полностью соответствовать логической структуре записей. Поскольку процесс обработки и хранения информации требует использования как оперативной, так и внешней памяти, необходимо также определить оптимальные с точки зрения скорости доступа и используемых аппаратных ресурсов способы размещения записей в каждой из них. Таким образом, структуры хранения данных включают описание способов доступа к данным и средств манипулирования ими. На этом уровне представления необходимо учитывать тин используемых компьютеров и запоминающих устройств.

Поддержание соответствующих структур хранения данных осуществляется программными средствами. Структура данных совокупность элементов данных, между которыми указаны связи (отношения). Различают абстрактные структуры, данных, в которых уточняются связи между элементами, и конкретные структуры, в которых описываются особенности хранения данных в памяти (программах). Структуры храпения данных включают описание способов доступа к данным и средств манипулирования ими.

Все абстрактные структуры данных (далее просто структуры данных) можно разделить на две группы:

• — линейные структуры структуры с неявными связями элементов (массивы и таблицы);
• — нелинейные структуры структуры, связь элементов которых указывается явно (графы).

Рассмотрим соответствующие структуры данных и особенности их хранения в компьютерной памяти более подробно.