2. Структуры данных Три уровня представления данных

При разработке АИС различают три уровня представления данных: логический уровень, уровень хранения и физический уровень. Соответственно различают логические структуры данных, структуры хранения и физические структуры данных.

На логическом уровне работают с логическими структурами данных. Логическая структура данных отображает информацию об объектах предметной области (реального мира), о свойствах объектов и о связях, существующих между объектами в предметной области.

Прежде, чем разрабатывать логическую структуру данных необходимо изучить предметную область и выявить объекты, сведения о которых будут храниться в памяти ЭВМ. В качестве объекта может выступать человек, предмет, документ, процесс. Для каждого объекта необходимо определить его имя.

Каждый объект характеризуется определенными свойствами. Например, свойства документа – это его название, год издания, фамилия автора, число страниц. Необходимо установить, сведения о каких именно свойствах объектов следует хранить в ЭВМ. При этом анализируется круг задач, для решения которых создается АИС, т.е. определяются информационные потребности пользователей АИС. Для каждого из свойств необходимо определить его имя.

Таким образом, для каждого объекта предметной области необходимо определить имя объекта и имена свойств каждого из объектов.

Так, например, для предметной области ВУЗа можно определить объект с именем СТУДЕНТ и объект с именем ПРЕДМЕТ. Для объекта СТУДЕНТ можно определить свойства: N зачетной книжки, ФИО, Группа, Адрес, Ср. балл. Для объекта ПРЕДМЕТ – свойства Наименование предмета, Часы, Отчетность.

Если известно имя объекта и определены имена его свойств, то это значит, что определен тип объекта.

Если теперь задать конкретные значения свойствам объекта, то будет определен экземпляр объекта данного типа.

Например,12333, Кошкин К.К; 037; Рязань, ул.Гагарина, д.10, 4,7 – это экземпляр объекта типа СТУДЕНТ.

Среди различных свойств объекта часто можно выделить такое свойство, значения которого идентифицируют (однозначно определяют) конкретный экземпляр объекта данного типа. Например, для объекта типа СТУДЕНТ таким свойством будет номер зачетной книжки. Такое свойство называют ключевым свойством.

Понятия, которые мы рассмотрели, обычно используют на этапе изучения предметной области. При построении логической структуры данных обычно используют следующие термины: логическая запись, поле записи, экземпляр записи.

Логическая запись – это основная единица информации на логическом уровне. Логическая запись описывает определенный тип объекта предметной области. Записи присваивается имя, обычно такое же, как и у объекта. Свойства объекта – это поля логической записи. Каждое поле имеет имя, обычно такое же, как и имя соответствующего свойства. Так, например, объект типа СТУДЕНТ может быть описан логической записью с именем СТУДЕНТ, состоящей из полей N зачетной книжки, ФИО, Группа, Адрес, Ср. балл. Здесь N зачетной книжки будет ключевым полем. Если известны имя логической записи и имена ее полей, то определен тип логической записи.

Если в поля записи поместить конкретные значения, то будет определен экземпляр записи типа СТУДЕНТ.

В предметной области между объектами существуют определенные связи. Так, например, между объектами СТУДЕТ и ПРЕДМЕТ в предметной области существует связь 1:М: один студент изучает много предметов.

1 Изучает М

С ТУДЕНТ ПРЕДМЕТ

При построении логической структуры между логическими записями, описывающими объекты, необходимо установить связи, существующие между этими объектами в предметной области. В нашем случае потребуется установить связь 1:М между объектом типа СТУДЕНТ и объектом типа ПРЕДМЕТ.

Логическая структура данных определена, если определены типы логических записей и установлены связи между ними.

От того, насколько правильно разработана логическая структура данных, зависит адекватность данных, т.е. их соответствие предметной области.

На логическом уровне представления данных не учитывается техническое и программное обеспечение АИС, т.е. не учитывается язык программирования, тип ЭВМ, тип ЗУ, операционная система.

На уровне хранения оперируют со структурами хранения.

Структурой хранения называют способ представления логической структуры данных в памяти ЭВМ. Структура хранения должна полностью отражать логическую структуру данных и поддерживать ее в процессе функционирования АИС.

Единицей информации на этом уровне является хранимая запись. Обычно хранимая запись полностью соответствует логической записи.