Часть 3 организация данных

Мы узнали, что информация, хранящаяся в компьютере, представлена в закодированном виде и организована в соответствии с используемой технологией — в виде индивидуальных адресуемых ячеек памяти или секторов на диске. Способ организации данных редко совпадает с тем, как они представляются пользователю. Например, информация о продажах за неделю отдела сбыта компании может быть представлена в табличной форме, где данные по каждому дню занесены в отдельные столбцы, а для каждого сотрудника отдела заведена отдельная строка. Другой пример: имена и должности сотрудников компании можно вывести в форме организационной схемы. Кроме того, информацию об учете материально-производственных ценностей можно сортировать по номеру раздела в одном приложении и по стоимости — в другом.

В третьей части мы узнаем, как запрограммировать машину для представления данных в этих и других нужных нам формах и как создание таких наглядных иллюстраций воздействует на способ хранения элементов данных в памяти машины. В главе 7 будет подробно рассмотрено хранение данных в оперативной памяти компьютера, в главе 8 мы узнаем о хранении данных на запоминающих устройствах, а в главе 9 познакомимся с системами баз данных.

7Структуры данных

Оперативная память компьютера организована в виде отдельных ячеек с последовательными адресами. Однако часто бывает удобно представлять эти ячейки в виде других структур данных. Например, записи о продажах за неделю удобно просматривать в табличной форме, где продажи различных элементов в разные дни организованы в набор строк и столбцов. В этой главе мы рассмотрим, как создаются подобные абстрактные представления данных. Наша цель — научиться думать об информации в терминах абстрактной организации, а не сосредотачиваться на фактической структуре данных в оперативной памяти машины.

7.1 Основы структур данных

В изучении структур данных есть три основных аспекта: абстракция, разделение статических и динамических структур и концепция указателей.

7.1.1Опять абстракция

Конечно, мы уже много раз встречались с понятием абстракции. Но необходимо еще раз обратить внимание на этот момент, так как, говоря о данных, мы говорим об инструментах обобщения. Действительно, структуры данных — это способы ограждения пользователя от деталей фактического устройства данных (ячеек памяти и адресов), чтобы он мог обращаться с информацией так, как если бы она была организована в наиболее удобной для него форме.

Слово пользователь в этом контексте не всегда обозначает человека; значение этого термина зависит от того, с чьей точки зрения мы смотрим на данные. Если представить себя человеком, который хранит в компьютере рекорды лиги боулинга, тогда пользователем будет именно человек. В этом случае приложение, в котором мы работаем, должно уметь представлять данные в абстрактной удобной для человека форме — например, в виде набора таблиц. Если думать о сервере в Интернете, тогда пользователем может быть другой компьютер, играющий роль клиента. Тогда сервер должен представлять данные в абстрактной форме, удобной для этого клиента. В случае же модульной структуры программы мы может считать пользователем отдельный модуль, которому требуется обратиться к данным. В этом случае модуль, содержащий данные, отвечает за представление данных в абстрактной форме, удобной другим модулям.

Общим во всех этих ситуациях является то, что пользователю, независимо от того, кем или чем он на самом деле является, дана привилегия доступа к данным как к абстрактному инструменту. Как сконструированы эти инструменты — это и есть вопрос структуры данных.