Информатика. Лекция «Средства и технологии обработки числовой информации»
Лекция Тема: Средства и технологии обработки числовой информации
План:
Средства обработки числовой информации
Электронные таблицы
Пакеты статистической обработки
Математические пакеты
В этой лекции рассматриваются средства и технологии обработки информации, представленной в числовой форме. Следует заметить, что «числа» для компьютера — это всего лишь знаки и только человек отождествляет их с числами. Соответственно, он стремится перенести на них правила преобразования, характерные для «настоящих» чисел. В целом это удаётся, но иногда возможности компьютера создают для этого существенные препятствия.
1. Средства обработки числовой информации
Аппаратные средства
Специальные аппаратные средства для ввода/вывода числовой информации существуют, но они ограничены, как правило, специальными автоматизированными измерительными системами. Подавляющее большинство пользователей для ввода чисел использует клавиатуру, а для вывода — принтер.
Обрабатывается числовая информация процессором.
Поскольку операции над вещественными числами, представленными в форме с плавающей точкой, более громоздки, чем операции над целыми числами, для их выполнения иногда используется математический сопроцессор. Именно он обеспечивает арифметику вещественных чисел с плавающей точкой, разгружая при этом центральный процессор.
Пример. Операция деления чисел в форме с плавающей точкой «распадается» на 40-80 элементарных операций (в зависимости от типа процессора).
По мнению специалистов, математический сопроцессор может на 80% сократить время выполнения таких операций, как деление, умножение и возведение в степень. Скорость выполнения сложения и вычитания при использовании сопроцессора, как правило, не изменяется.
Иногда математический сопроцессор является отдельным «самостоятельным» устройством, в последних моделях он интегрирован прямо в центральный процессор, то есть конструктивно является неотъемлемым компонентом ЦПУ.
Программные средства
К программным средствам ввода и обработки числовой информации относятся, в основном:
• электронные таблицы;
• пакеты прикладных программ (ППП) для статистической обработки данных;
• специализированные математические ППП.
2. Электронные таблицы
Электронные таблицы (SuperCalc, Excel, Lotus, Quattro Pro, SDSS Spreadsheet, VistaCalc, GS-Calc и др.) относятся к классу систем обработки числовой информации, называемых Spreadsheet. Буквальный перевод термина «spreadsheet» с английского — «расстеленный лист (бумаги)».
Первая электронная таблица VisiCalc была разработана в 1981 году, и именно с этого момента принято вести отсчёт истории электронных таблиц как самостоятельного вида программного обеспечения.
Идея выделения таблиц в особый класс документов и создания специализированной программы, выполняющей всевозможные операции с табличными данными, оказалась весьма удачной. Популярность электронных таблиц (ЭТ) стала стремительно расти.
Сегодня ЭТ занимают одно из лидирующих мест в структуре продаж делового программного обеспечения. Последнее поколение ЭТ характеризуется новым уровнем функциональных возможностей. Помимо традиционных средств (таких как вычисление с использованием стандартных функций, автопересчёт, объединение рабочих листов) современные пакеты ориентированы на работу в сетях, дополнены средствами коллективной работы, значительно расширены функции по созданию деловой графики и ведению баз данных.
Области применения электронных таблиц:
• бухгалтерский и банковский учёт;
• планирование распределения ресурсов;
• проектно-сметные работы;
• инженерно-технические расчёты;
• статистическая обработка больших массивов информации;
• исследование динамических процессов.
Основные возможности электронных таблиц:
• решение расчётных задач, проведение вычислений по формулам, заданным пользователем;
• решение оптимизационных задач;
• анализ и моделирование на основе результатов вычислений;
• оформление таблиц, отчётов;
• построение диаграмм требуемого вида;
• создание и ведение баз данных с возможностью выбора записей по заданному критерию и сортировки по любому параметру;
• перенесение (вставка) в таблицу информации из документов, созданных в других программных средствах;
• печать итоговых документов;
• коллективное использование данных, хранящихся в таблицах, распространение и просмотр электронных таблиц всеми участниками рабочей группы.
Элементами электронной таблицы являются столбцы, строки, ячейки, блоки ячеек.
Чаще всего строки пронумерованы (1, 2, 3, 4, ...), а столбцы поименованы латинскими буквами и комбинациями букв (А, В, С, ..., АА, АВ, ..., IV).
Элемент, находящийся на пересечении столбца и строки, называется ячейкой (клеткой).
Прямоугольная область таблицы называется блоком (диапазоном, интервалом) ячеек. Блок задается адресами верхней левой и правой нижней своих ячеек, перечисленными чаще всего через двоеточие.
Каждая ячейка таблицы Excel имеет следующие характеристики (рис. 1): • адрес; • содержимое; • изображение; • формат; • имя; • примечание (комментарий).
|
Рис. 1. Фрагмент таблицы в Excel |
Адрес ячейки — имя (номер) столбца и номер строки, на пересечении которых находится ячейка. Используется в формулах в виде ссылки, а также для быстрого перемещения по таблице.
Содержимым ячейки может быть:
• число (целое со знаком или без (-345), дробное с фиксированной точкой (253,62) или с плавающей точкой (2,5362е+2));
• текст;
• формула.
Формула всегда начинается со знака «=» и может содержать числовые константы, ссылки на адреса ячеек, встроенные функции.
Аргументы функций всегда заключаются в круглые скобки. Стандартные функции можно ввести как с клавиатуры, так и с помощью пункта меню Вставка / Функция или кнопки « fx».
Изображение — то, что пользователь видит на экране монитора.
Если содержимым ячейки является формула, то изображением будет её значение.
Текст, помещенный в ячейку, может быть виден целиком, либо (если соседняя ячейка не пуста) будет видно столько символов, какова ширина ячейки.
Изображение числа зависит от выбранного формата. Одно и то же число в разных форматах («дата», «процент», «денежный» и т. д.) будет иметь различное изображение.
Формат ячейки определяется форматом чисел, шрифтом, цветом символов, видом рамки, цветом фона, выравниванием по границам ячейки, наличием защиты ячейки.
Имя употребляется как замена абсолютного адреса ячейки для использования его в формулах.
Пример. Назначив ячейке СЗ имя «Произведение», в ячейку D3 можно поместить формулу =Произведение/3 (вместо формулы =СЗ/3). В этом случае при копировании формулы адрес ячейки меняться не будет.
Примечание — сопроводительный текст к содержимому ячейки. Ввести примечание в ячейку можно с помощью пункта меню Вставка/Примечание. Ячейка, имеющая примечание, отмечается в рабочем листе точкой в правом верхнем углу.
В приложении к этому параграфу приведены технологии решения расчётной и оптимизационной задачи, а также построения графика функции с помощью Excel.
Преимущества использования ЭТ при решении задач:
1. Решение задач с помощью электронных таблиц освобождает пользователя от составления подробного алгоритма решения задачи и отладки соответствующей программы. Нужно только определённым образом записать в таблицу исходные данные и математические соотношения, входящие в модель решения задачи.
2. При использовании однотипных формул нет необходимости вводить их многократно, можно скопировать формулу в нужные ячейки. При этом произойдёт автоматический пересчёт адресов ячеек, встречающихся в формуле. Если же необходимо, чтобы при копировании формулы ссылка на какую-то ячейку не изменилась, то существует возможность задания абсолютного (неизменяемого) адреса ячейки.
3. Изменение содержимого любой ячейки приводит к автоматическому пересчёту значений всех ячеек таблицы, в которых есть ссылки на данную.
4. Исходные данные и результаты расчётов можно анализировать как в числовом виде, так и представить их с помощью деловой графики (гистограммы, секторные диаграммы, графики зависимостей и пр.). Причём изменение данных, по которым строились графики, автоматически отражается в изменении графического образа.