5. Основные структуры данных: линейные, табличные и иерархические.

Работа с большим количеством данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены. Для упорядочивания данных применяют следующие структуры: линейные (списки), табличные, иерархические (дерево).

Линейная структура. Линейная структура данных (или список) — это упорядоченная структура, в которой адрес данного однозначно определяется его номером (индексом). Примером линейной структуры может быть список учебной группы или дома, стоящие на одной улице. В списках, как правило, новый элемент начинается с новой строки. Если элементы располагаются в строчку, нужно внести разделительный знак между элементами. Поиск осуществляется по разделителям (чтобы найти, например, десятый элемент, надо отсчитать девять разделителей). Если элементы списка одной длины, структура называется вектором данных, разделители не требуются. При длине одного элемента — d, зная номер элемента — п, его начало определяется соотношением d (n— 1).

Табличная структура данных. Табличная структура данных — это упорядоченная структура, в которой адрес данного однозначно определяется двумя числами — номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка с искомым элементом. Если элементы располагаются в строчку, нужно внести два разделительных знака — разделительный знак между элементами строки и разделительный знак между строками. Поиск, аналогично линейной структуре, осуществляется по разделителям. Если элементы таблицы одной длины, структура называется матрицей данных, разделители в ней не требуются. При длинеодного элемента — d, зная номер строки — m и номер столбца n, а также строк и столбцов М, N, найдем адрес его начала:

d [N(m - 1) + (n - 1)].

Таблица может быть и трехмерная, тогда три числа характеризуют положение элемента и требуются три типа разделителей, а может быть и п-мерная.

Иерархическая структура. Нерегулярные данные, которые трудно представляются в виде списка или таблицы, могут быть представлены в иерархической структуре, в которой адрес каждого элемента определяется путем (маршрутом доступа), идущим от вершины структуры к данному элементу.

Адрес одного из домов, расположенных, к примеру, на улице

Солнчная, может выглядеть следующим образом:

Казахстан\ВКО\Усть-Каменогорск\ул. Солнечная\д. 10.

Линейная и табличная структуры более просты, чем иерархическая структура, но если в линейной структуре появляется новый элемент, то упорядоченность сбивается. Например, если в списке студентов появляется новый человек, то расположенный по алфавиту список нарушается.

В иерархической структуре введение нового элемента не нарушает структуры дерева, недостатком ее является трудоемкость записи адреса и сложность упорядочения.

6. Файлы и файловая структура.

В компьютерных технологиях единицей хранения данных является объект переменной длины, называемый файлом. Файл — это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным именем. Файловые системы создают для пользователей некоторое виртуальное представление внешних запоминающих устройств ЭВМ, позволяя работать с ними не на низком уровне команд управления физическими устройствами, а на высоком уровне наборов и структур данных. Таким образом, файловая система — это система управления данными.

Имя файла имеет особое значение — оно фактически несет в себе адресные функции в иерархических структурах. Кроме того, имя может иметь расширение, в котором хранятся сведения о типе данных. Если имена создаваемых файлов пользователь может задавать произвольно, то в использовании расширений следует придерживаться некоторой традиции. Например, в операционной системе MS DOS файлы с расширениями: com, exe, bat — исполняемые; bat, txt, doc — текстовые; pas, bas, c, for — тексты программ на известных языках программирования (Паскале, Бейсике, Си, Фортране соответственно); dbf — файл базы данных. В различных операционных системах существуют ограничения на длину имени и расширения имени файла. Так, в MS DOS длина имени файла не должна превышать восьми символов, а расширение — трех, т. е. используется стандарт 8.3. В операционной системе Windows ограничения значительно менее жесткие.

Для пользователя файл является основным и неделимым элементом хранения данных, который можно найти, изменить, удалить, сохранить либо переслать на устройство или на другой компьютер, но только целиком.

Файловая система — это часть операционной системы компьютера и поэтому всегда несет на себе отпечаток свойств конкретной операционной системы. Файловая система скрывает от пользователя картину реального расположения информации во внешней памяти, обеспечивает независимость программ от особенностей конкретной конфигурации ЭВМ, т. е. логический уровень работы с файлами. При работе с файлами пользователю предоставляются средства для создания новых файлов, операции по считыванию и записи информации и т. п., не затрагивающие конкретные вопросы программирования работы канала по пересылке данных, по управлению внешними устройствами.

Наиболее распространенным видом файлов, внутренняя структура которых обеспечивается файловыми системами различных операционных систем, являются файлы с последовательной структурой. Файлы в этом случае представляются в виде набора составных элементов, называемых логическими записями произвольной длины и с последовательным доступом. В ряде операционных систем предусматривается использование более сложных логических структур файлов, например, древовидной структуры. На физическом уровне блоки файла могут размещаться в памяти непрерывной областью или храниться несмежно. Вся учетная информация о расположении файлов на магнитном диске сводится в одно место — каталог или директорию диска. Каталог представляет собой список элементов, каждый из которых описывает характеристики конкретного файла, используемые для организации доступа к нему — имя файла, его тип, местоположение на диске, размер. Каталогов может быть большое число, и они связываются в информационные структуры, например, в иерархическую (древовидную) систему каталогов. Каждый каталог рассматривается как файл и имеет собственное имя. Полное имя каталога или файла в такой структуре задает путь переходов между каталогами и файлами в логической структуре каталогов

Иерархическая система каталогов

Структура самых файлов может быть тривиальной. Например, текст может сохраняться в виде последовательности байтов, соответствующих кодировке таблицы ASCII. Однако в большинстве случаев вместе с данными приходится хранить и некоторую дополнит ельную информацию. Способ организации данных в файле, т. е. структура файла, называется форматом. Формат файла определяет способ правильной интерпретации хранимых данных. Существует довольно много различных форматов файлов. Некоторые из них стандартизированы и поддерживаются любой операционной системой, некоторые специфичны только для данных операционных систем. Часто заголовок файла включает идентификатор формата файла. Современные программные системы позволяют одновременно включать в файл данные разных видов, т. е. файл может иметь очень сложный формат. Например, в документ MS Word можно включать текст, картинки, таблицы, формулы и многое другое.

В большинстве случаев пользователю ничего не нужно знать о внутреннем устройстве файлов. Это уровень абстракции интерфейса операционных систем.