3.Программы архивации.

Одним из наиболее широко распространенных видов сервисных программ являются программы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации.

Сжатие файлов – это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность ее представления и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения.

Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в архивный файл или архив.

Архивный файл – это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т.п.

Цель упаковки файлов - обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и стоимости передачи информации по каналам связи.

Современные программные средства для создания и обслуживания архивов отличаются большим объемом функциональных возможностей. К базовым функциям относят:

• извлечение файлов из архивов;

• создание новых архивов;

• добавление файлов в имеющийся архив;

• создание самораспаковывающихся архивов – в тех случаях, когда архивация производится для передачи документа потребителю, у которого нет программного средства, необходимого для извлечения исходных данных из архива, создают самораспаковывающийся архив. Потребитель сможет выполнить запуск архива как программы, после чего распаковка архива произойдет автоматически.

• Создание распределенных архивов на носителях малой емкости. В тех случаях, когда предполагается передача большого архива на носителях малой емкости, возможно распределение одного архива в виде малых фрагментов на нескольких носителях.

• Полное или частичное восстановление поврежденных архивов;

• Защита архивов от просмотра и несанкционированной модификации.

Лекция №6. Прикладное программное обеспечение. Программные средства общего назначения

1. Классификация прикладного программного обеспечения

Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить процесс применения вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Рассмотрим одну из возможных классификаций программного обеспечения:

1. Программные средства общего назначения:

• Текстовые редакторы и тестовые процессоры

• Графические системы

• Табличные процессоры

• СУБД

• Интегрированные системы

2. Программные средства профессионального уровня

• Автоматизированные рабочие места

• Системы автоматизированного проектирования

• Автоматизированные системы научных исследований

• Автоматизированные системы управления

• Педагогические комплексы

• Системы телекоммуникаций

• Системы обработки и хранения медицинской информации

3. Корпоративные информационные системы

• Аудиторские программы

• Бухгалтерские программы

• Финансово-аналитические системы

• Системы управления архивами документов

4. Научное ПО

• Системы математического и статистического расчета и анализа

• Системы компьютерного моделирования

5. Прочие системы

• Геоинформационные системы

• Экспертные системы

• Справочно-правовыые системы

2. Программные средства общего назначения

Текстовые редакторы.

Основные функции этого класса прикладных программ заключаются во вводе и редактировании текстовых данных. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования.

На сегодняшний день выделяют два вида программ работы с текстами:

1. текстовые редакторы

2. текстовые процессоры или издательские системы.

Первые обладают меньшим набором возможностей, чем вторые, однако занимают намного меньше места, проще в работе.

Все текстовые редакторы выполняют ряд стандартных функций:

1. редактирование текстов;

2. запись текста на диск и чтение с диска;

3. копирование участков текста;

4. печать текста;

В дополнение к сказанному текстовые процессоры предоставляют ряд дополнительных возможностей:

5. форматирование текста: выравнивание;

6. оформление участков текста различными шрифтами;

7. организация контекстного поиска и замены.

8. проверка орфографии;

9. организация списков: обычных и иерархических;

10. создание таблиц;

11. оформление текста в несколько колонок;

12. вставка в текст рисунка;

13. одновременная работа с несколькими рисунками;

14. изображение в тексте графических объектов: линий, эллипсов, прямоугольников и т.д.

Редакторы, работающие под Windows: Word, WordPad, Блокнот.

Текстовый процессор Word.

В настоящее время текстовый процессор MS Word используется для различных печатных и издательских целей. MS Word представляет собой достаточно мощный инструмент обработки документации различного вида, который включает в себя:

• средства по подготовке как простых документов, содержащих, как правило, только текст, формулы или знаки специальных символов, и оформление которых сводиться к минимуму, так и документов большого объема, обладающих определенной структурной иерархией;

• средства визуального программирования (Visual Basic for Application), позволяющие автоматизировать всю работу, начиная от сбора информации, ее обработки до создания итоговой документации, как для офисного пользования, так и для размещения на Web-узле.

• MS Word предоставляет следующие возможности для решения следующих задач:

• быстрой подготовки различных отчетов, резюме, докладов, записок с помощью шаблонов и мастеров;

• создание простых документов (тезисы, ведомости, статьи и т.п.)

• подготовки крупных документов (курсовых и дипломных работ, диссертаций, пособий и т.д.), которые используют структурное деление документа и включают оглавление, указатель, и средства, характерные для таких документов (закладки, сноски, ссылки и т.д.);

• подготовки многостраничных, однотипных документов с использованием процесса слияния (например, приглашения участникам конференции, сопроводительные письма оппонентам и т.д.)

• работы с графическими объектами (внедренными или созданными)

• создания и обработки таблиц

• организации обмена информацией MS Word с другими приложениям MS Office

• преобразования документов в Web-страницы

• автоматизации действий по обработке документов и настройке меню и панелей инструментов с помощью VBA и макрокоманд

Настольная издательская система PageMaker.

PageMaker – одна из самых мощных и популярных у профессионалов издательских систем. С ее помощью можно подготовить оригинал-макет толстой книги, включающей иллюстрации, формулы, таблицы и другие сложные элементы. Последние версии программы полностью совместимы по интерфейсу с Windows и допускают импорт из любых Windows-приложений; возможен и импорт текстовых файлов. При подготовке к изданию книг PageMaker предоставляет значительно больше возможностей, чем ТР Word. Это связано с наличием средств управления проектами, включающими создание шаблонов и стилей, оглавлений и предметных указателей.

Настольная издательская система TeX.

Описанные выше издательские системы плохо приспособлены к набору и подготовке к печати текстов математического характера, с большим числом сложных формул и графиков, специальных математических символов. Для работы с такими материалами, подготовки соответствующих статей и книг была создана издательская система ТеХ. В отличие от описанных выше систем, ТеХ не является системой типа «что набираю, то и вижу на экране». Если набор текста в ТеХ элементарен, то набор формул является, по существу, написанием программы на специальном макроязыке, что обеспечивает высокое качество соответствующих текстов.

Системы компьютерной графики.

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для большинства ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Визуализация данных находит применение в самых разнообразных сферах деятельности человека. Например в медицине это компьютерная томография; в научных исследованиях – визуализация строения вещества, векторных полей и других данных; моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

В зависимости от способа формирования изображения компьютерную графику принято разделять на растровую, векторную и фрактальную.

Отдельным предметом считается трехмерная графика, изучающая приемы и методы построения объемных объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и т.д.

1. Растровые редакторы. Большинство программ для редактирования изображений относятся к растровым. Изображение в них формируется с помощью пикселей. Поскольку каждый пиксель на экране компьютера отображен в специальном месте экрана, то программы, которые создают изображение таким образом, называются побитовыми. Решетку или матрицу, образуемую пикселями называют растром. Поэтому программы с побитовым изображением также называют растровыми программами. Такой подход эффективен в тех случаях, когда графическое изображение имеет много полутонов и информация о цвете элементов, составляющих объект, важнее, чем информация об их форме. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. Растровые редакторы широко применяются для обработки изображений, их ретуши, создания фотоэффектов и художественных композиций (коллажей). Возможности создания новых изображений средствами растровых редакторов ограничены и не всегда удобны. В большинстве случаев художники предпочитают пользоваться традиционными инструментами, после чего вводить рисунок в компьютер с помощью специальных аппаратных средств (сканеров) и завершать работу с помощью растрового редактора путем применения спецэффектов. Один из наиболее популярных растровых редакторов Adobe Photoshop.

Растровый редактор Adobe Photoshop

Предназначен для редактирования и создания растровой графики. Программа используется для работы с фотографиями и коллажами из них, рисованными иллюстрациями, слайдами и мультипликацией, изображениями для Web–страниц, кинокадрами.

Photoshop используется для ретуши, цветовой и тоновой коррекции, повышения резкости и создания художественных эффектов. Хорошо продуманный набор инструментов для работы с частями изображения эффективно используется для оформления монтажей.

Обширный набор специальных фильтров (искажения, цветовые сдвиги и другие специальные эффекты) применяется при создании как коммерческого дизайна, так и художественных произведений.

Программа представляет весь спектр обслуживания допечатного процесса – от сканирования до установки параметров цветоделения и растрирования. Photoshop является стандартом в этой области и гарантирует получение наилучшего результата и максимальную совместимость со всеми другими программами издательского цикла.

Множество разработчиков и сторонних фирм расширяют инструментарий программы за счет подключаемых программных модулей. Они адаптируют программу для решения специфических задач от дизайна текстиля до обработки результатов научных наблюдений.

2. Векторные редакторы. Отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарным объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ, в которых форма линий имеет большее значение, чем информация о цвете отдельных точек, составляющих ее. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как математическая кривая и, соответственно представляется не комбинацией точек, а математической формулой (в компьютере хранятся числовые коэффициенты этой формулы). Такое представление намного компактнее, чем растровое, и соответственно, данные занимают намного меньше места, однако, построение любого объекта выполняется не простым отображением точек на экране, а сопровождается непрерывным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, работа с векторной графикой требует более производительных вычислительных систем.

Линия – элементарный объект векторной графики. Как и любой объект/ линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры) или выбранным цветом.

Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. Узлы также имеют свойства и параметры, которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами.

Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Из элементарных объектов (линий) создаются простейшие геометрические объекты (примитивы) из которых, в свою очередь составляются законченные композиции. Художественная иллюстрация, выполненная средствами векторной графики, может содержать десятки тысяч простейших объектов, взаимодействующих друг с другом. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков. Они нашли широкое применение в рекламном бизнесе, их применяют для оформления обложек полиграфических изданий и всюду, где стиль художественной работы близок к чертежному. Один из наиболее популярных векторных редакторов Corel Draw.

Векторный редактор Corel Draw.

Редактор Corel Draw обладает интуитивно понятным интерфейсом, универсальностью, делающим его доступным и востребованным для пользователей-непрофессионалов. С другой стороны этот редактор очень мощный, в него включен весь набор профессиональных функций, реализованных на высоком программном уровне, что делает его основной программой использующейся профессионалами в большинстве издательств, типографий и фирм, занимающихся допечатной подготовкой.

3. Фрактальная графика, как и векторная основана на математических вычислениях. Однако базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.

4. Трехмерная графика нашла широкое применение в таких областях как научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физических объектов.

В упрощенном виде для пространственного моделирования объекта требуется:

• Спроектировать и создать виртуальный каркас объекта, наиболее полно соответствующий его реальной форме;

• Спроектировать и создать виртуальные материалы, по физическим свойствам визуализации похожие на реальные;

• Присвоить материалы различным частям поверхности объекта (спроектировать текстуры на объект);

• Настроить физические параметры пространства, в котором будет действовать объект, - задать освещение, гравитацию, свойства атмосферы, свойства взаимодействующих объектов и поверхностей;

• Задать траектории движения объектов;

• Рассчитать результирующую последовательность кадров;

• Наложить поверхностные эффекты на итоговый анимационный ролик.

Для создания реалистической модели объекта используются геометрические примитивы (прямоугольник, куб, шар, конус и т.д.) и гладкие (сплайновые) поверхности. Специальный инструментарий позволяет обрабатывать примитивы как единое целое, с учетом их взаимодействия на основе заданной физической модели. Деформация объекта перемещением контрольных точек, расположенных в близи. Каждая контрольная точка связана с близлежащими опорными точками, степень ее влияния определяется удаленностью. Другой метод называется сеткой деформации. Вокруг объекта или его части размещается трехмерная сетка, перемещение любой точки которой вызывает упругую деформацию как само сетки, так и окруженного объекта.

Еще одним способом построения объектов из примитивов служит твердотельное моделирование. Объекты представлены твердыми телами, которые при взаимодействии с другими телами различными способами (объединение, вычитание, слияние и другие) претерпевают необходимую трансформацию. Например, вычитание из прямоугольного параллелепипеда шара приведет к образованию в параллелепипеде полукруглой лунки. После формирования скелета объекта необходимо покрыть его поверхность материалами. Все многообразие свойств материалов в компьютерном моделировании сводится к визуализации поверхности, то есть к расчету коэффициента прозрачности поверхности и угла преломления лучей света на границе материала и окружающего пространства. Для построения поверхностей материалов используют пять основных физических моделей:

• Поверхности с диффузным отражением без бликов (например, матовый пластик);

• Поверхности со структурированными микронеровностями (например, металлические);

• Поверхности со специальным распределением микронеровностей с учетом взаимных перекрытий (например, глянец);

• Модель, позволяющая дополнительно учитывать поляризацию света;

• Модель. Позволяющая корректировать направления отражения и параметры преломления света

Закраска поверхностей осуществляется методами Гуро или Фонга. В первом случае цвет примитива рассчитывается лишь в его вершинах, а затем линейно интерполируется по поверхности. Во втором случае строиться нормаль к объекту в целом, ее вектор интерполируется по поверхности составляющих примитивов и освещение рассчитывается для каждой точки.

Свет, уходящий с поверхности в конкретной точке в сторону наблюдателя представляет собой сумму компонентов, умноженных на коэффициент, связанный с материалом и цветом поверхности в данной точке.

Наиболее популярные редакторы трехмерной графики: 3D Studio Max, Maya.

Табличные процессоры (электронные таблицы).

Табличные процессоры (электронные таблицы) – это программы, позволяющие организовать различные вычислительные операции.

Основная область применения электронных таблиц – это те сферы человеческой деятельности, где де информация представляется в виде прямоугольных таблиц (планово-финансовых и бухгалтерских документов, учета материальных ценностей и др.), требующих при обработке проведения математических расчетов.

ЭТ представляют собой поле, разбитое на ячейки, каждая из которых пронумерована. В каждую ячейку можно записать либо формулу, либо текст. Если в ячейку ЭТ записана формула, то в исходном состоянии на экране отображается значение этой формулы, а не она сама. Операндами формулы могут быть математические функции, константы, номера ячеек (содержимое ячейки с указанным номером). Ячейка ЭТ имеет сложную «многослойную» структуру, в ней может стоять ссылка на другую ячейку, значение которой является результатом вычислений по другой формуле.

Пользователь работает в диалоге со специальной программой, которая позволяет заполнять ячейки нужным ему содержимым (текстами, числами или формулами для расчетов); очищать их, копировать и удалять, сортировать (т.е располагать клетки, а также строки и столбцы из них, в определенном порядке); производить вычисления над всей таблицей или ее частью, сохранять таблицу на диске и распечатывать ее частично или полностью на бумагу и т.д.

Особенности электронных таблиц заключается в возможности применения формул для описания связи между значениями различных ячеек. Расчет по заданным формулам выполняется автоматически. Изменение содержимого какой-либо ячейки приводит к пересчету значений всех ячеек, которые с ней связаны формульными отношениями и тем самым к обновлению всей таблицы в соответствии с изменившимися данными.

Применение электронных таблиц упрощает работу с данными и позволяет получать результаты без проведения расчетов вручную или специального программирования. Наиболее широкое применение электронные таблицы нашли в экономических и бухгалтерских расчетах, но и в научно-технических задачах их можно использовать эффективно. Электронные таблицы можно применять для

• Проведения однотипных расчетов над большими объемами данных;

• Автоматизации итоговых вычислений;

• Решения задач путем подбора значений параметров, табулирования формул;

• Обработки результатов экспериментов

• Проведение поиска оптимальных значений параметров

• Подготовка табличных документов

• Построения диаграмм и графиков по имеющимся данным.

Известно много электронных таблиц: QuatroPro, Excel, Lotus 1-2-3 и т.д.

Электронные таблицы MS Excel

MS Excel – ведущая программа в области электронных таблиц. Программа MS Excel предназначена для работы с таблицами данных, преимущественно числовых. При форматировании таблицы выполняют ввод, редактирование и форматирование текстовых и числовых данных, а также формул. Наличие средств автоматизации облегчает эти операции. Созданная таблица может быть выведена на печать. Первая версия Excel появилась в 1985 году и обеспечивала только простые арифметические операции в строку или в столбец. В 1993 году вышла 5-я версия Excel, ставшая первым приложением, MS Office, которое включало язык Visual Basic for Application. В настоящее время MS Excel представляет собой достаточно мощное средство разработки информационных систем, которое включает

• электронные таблицы, со средствами финансового и статистического анализа, набором стандартных математических функций, доступных в компьютерных языках высокого уровня, встречающихся только в библиотеках инженерных программ

• средства визуального программирования (язык VBA)

Электронные таблицы позволяют производить обработку чисел и текста, задавать формулы и функции для автоматического выполнения, прогнозировать бюджет на основе сценария, представлять данные в виде диаграмм, публиковать рабочие листы и диаграммы в Интернете. С помощью VBA можно автоматизировать всю работу, начиная от сбора информации, ее обработки до создания итоговой документации как для офисного пользования, так и для размещения на Web-узле.

Документ Excel называется рабочей книгой. Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру и может содержать одну или несколько таблиц. В окне документа в программе Excel отображается только текущий рабочий лист, с которым ведется работа. Каждый рабочий лист имеет название, которое отображается на ярлычке листа, отображаемом в его нижней части. С помощью ярлычков можно переключаться к другим рабочим листам, входящим в ту же самую рабочую книгу. Чтобы переименовать рабочий лист надо дважды щелкнуть на его ярлычке. По умолчанию в рабочей книге существует 3 листа. В Excel 2007 количество листов в рабочей книге ограничено объемом оперативной памяти.

Рабочий лист состоит из строк и столбцов. Столбцы озаглавлены прописными латинскими буквами, и далее, буквенными комбинациями. В Excel 2007 рабочий лист может содержать 16 384 столбца и 1 048 576 строк. На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами для хранения данных. Обозначение отдельной ячейки сочетает в себе номера столбца и строки, на пересечении которых она расположена. Обозначение ячейки (ее номер) выполняет функции ее адреса. Адреса ячеек используются при записи формул, определяющих взаимосвязь между значениями, расположенными в разных ячейках.

Одна из ячеек всегда является активной и выделяется рамкой активной ячейки. Эта рамка в программе Excel играет роль курсора. Операции ввода и редактирования всегда проводят в активной ячейке.

На данные, расположенные в соседних ячейках, можно ссылаться в формулах как на единое целое. Такую группу ячеек называют диапазоном. Наиболее часто используют прямоугольные диапазоны, образующиеся на пересечении группы последовательно идущих строк и последовательно идущих столбцов.

Отдельная ячейка может содержать данные относящиеся к одному из трех типов: текст, число или формула. Ячейка может оставаться пустой. Тип данных, размещаемых в ячейке, определяется автоматически при вводе. Если эти данные можно интерпретировать как число, программа Excel так и делает. В противном случае данные рассматриваются как текст. Ввод формул всегда начинается с символа «=».

Вычисления в таблицах программы Excel осуществляются при помощи формул. Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и функции Excel, соединенные знаками математических операций. Скобки позволяют изменять стандартный порядок выполнения действий. Если ячейка содержит формулу, то в рабочем листе отображается текущий результат вычисления этой формулы. Если сделать ячейку текущей, то сама формула отображается в строке формул.

Правило использования формул в программе Excel состоит в том, что если значение ячейки действительно зависит от других ячеек таблицы, всегда следует использовать формулу. Это гарантирует, что последующее редактирование таблицы не нарушит ее целостности и правильности воспроизводимых в ней вычислений.

Формула может содержать ссылки, то есть адреса ячеек, содержимое которых используется в вычислениях. Это означает, что результат вычисления формулы зависит от числа, находящегося в другой ячейке. Ячейка, содержащая формулу таким образом, является зависимой. Значение, отображаемое в ячейке с формулой, пересчитывается при изменении значения ячейки, на которую указывает ссылка.

Ссылку на ячейку можно задать разными способами. Во-первых, адрес ячейки можно ввести вручную, другой способ состоит в щелчке на нужной ячейке или выборе диапазона, адрес которого требуется ввести. Ячейка или диапазон при этом выделяется пунктирной рамкой.

По умолчанию, ссылки на ячейки в формулах рассматриваются как относительные. Это означает, что при копировании формулы адреса в ссылках автоматически изменяются в соответствии с относительным расположением исходной ячейки и создаваемой копии.

Пусть, например в ячейке В2 имеется ссылка на ячейку А3. В относительном представлении можно сказать, что ссылку на ячейку, которая располагается на один столбец левее и на одну строку ниже данной. Если формула будет скопирована в другую ячейку, то такое относительное указание ссылки сохраниться. Например, при копировании формулы в ячейку D9 ссылка будет продолжать указывать на ячейку, располагающуюся левее и ниже, в данном случае на ячейку С10.

При абсолютной адресации адреса ссылок при копировании не изменяются, так, что ячейка, на которую указывает ссылка, рассматривается как нетабличная. Для изменения способа адресации при редактировании формулы надо выделить ссылку на ячейку и нажать клавишу F4. Элементы номера ячейки, использующие абсолютную адресацию предваряются символом $.

Базы и банки данных.

В настоящее время с развитием информационных технологий приобрел большое значение вопрос хранения и использования значительных объемов различного вида данных. Данные заносят в т.н. базы данных.

База данных – именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в предметной области.

Банк данных – это система специальным образом организованных данных – баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.

Пользователь БД имеет дело не с данными, а с СУБД.

СУБД является универсальным программным инструментом создания и обслуживания баз данных и приложений пользователя в самых разных предметных областях. СУБД обеспечивает доступ к данным и использование одних и тех же данных различными задачами и приложениями пользователей.

СУБД поддерживаются различные модели данных. Модель данных – это метод (принцип) логической организации данных, используемой СУБД. Наиболее известными являются иерархическая, сетевая и реляционная модели.

Иерархическая модель – отношения между данными подчиняются определенной иерархии, основу которой составляет отношение «потомок-предок», зависящее от предопределенных физических указателей.

Сетевая модель похожа на иерархическую, однако записи сетевой модели могут иметь более одного предка.

В СУБД для персональных компьютеров (настольных СУБД) поддерживается преимущественно реляционная модель, которую отличает простота и единообразие представления данных простейшими двумерными таблицами. Реляционная модель обеспечивает возможность использования в разных СУБД операций обработки данных, имеющих единую основу и универсального языка структурированных запросов SQL.

Основной логической структурной единицей манипулирования данными является строка таблицы – запись. Структура записи определяется составом входящих в нее полей. Совокупность полей записи соответствует логически связанным реквизитам, характеризующим некоторую сущность предметной области.

Функции, реализуемые СУБД:

1. непосредственное управление данными во внешней памяти. Эта функция включает обеспечение необходимых структур внешней памяти, как для хранения самих данных, входящих в БД, так и для служебных целей. Типовыми функциями по манипулированию данными являются выборка, добавление, удаление данных. Выборка данных – выборка записей из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц в соответствии с заданными условиями. Добавление и удаление данных – добавление новых записей в таблицы и удаление существующих. Изменение данных – модификация значений данных в полях существующих записей.

2. управление буферами оперативной памяти. СУБД работают обычно с данными значительного размера, поэтому скорость работы всей системы зависит от скорости обмена данными с дисковой подсистемы. Для ускорения этого обмена в СУБД применяется буферизация данных в оперативной памяти.

3. управление транзакциями.

Транзакция – это последовательность операций над БД, которая рассматривается как единое целое. Либо выполняется вся транзакция и СУБД фиксирует изменения в БД, либо не выполняется ни одна операция над данными. В этом случае говорят об «откате» транзакции.

С транзакцией соглашаются, т.е принимают изменения, либо эти изменения принимают, тогда СУБД возвращает в состояние данных к исходному.

4. журнализация – эта функция связана с понятием надежности хранения данных во внешней памяти. Под надежностью хранения данных будем понимать способность СУБД восстанавливать согласованные состояния БД после любого аппаратного или программного сбоя.

Обычно сбои бывают «мягкие» и «жесткие» Мягкие сбои характеризуются потерей электропитания. Жесткие сбои характеризуются потерей данных.

Для ликвидации последствий программных и аппаратных сбоев применяется механизм журнализации. Другими словами для поддержания надежности хранения основных семантических данных БД применяются информационные структуры, которые во многом дублируют семантические данные из БД.

Журнал – это часть БД, не доступная пользователю система, в которой фиксируются все изменения над данными. Для корректной записи изменений в журнал придерживаются стратегии упреждающей записи – сначала пишут в журнал, потом проводят изменения.

5. Поддержка языков БД. Для работы с БД используются специальные языки, которые называют языками БД. Все ЯБД делятся на две группы: языки описания данных и языки манипулирования данными. Пользователи имеют дело только с языками манипулирования данными, т.к. структура БД обычно определяется 1 раз при ее проектировании. В настоящее время существует стандартный ЯБД – SQL.

Данные из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц могут подвергаться обработке. К операциям обработки относятся, например, расчеты в пределах каждой записи, группировка записей в соответствии с заданным критерием группировки и обработка записей выделенных групп с помощью статистических функций, таких как суммирование, определение максимального, подсчет числа записей в группе.

Реляционная база данных. Определения и понятия.

Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных двумерных таблиц – реляционных таблиц, называемых также отношениями, в каждой из которых содержаться сведения об одной сущности автоматизируемой предметной области. Логическую структуру реляционной базы данных образует совокупность реляционных таблиц, называемых также отношениями, в каждой из которых содержаться сведения об одной сущности автоматизируемой предметной области.

Логическую структуру реляционной базы данных образует совокупность реляционных таблиц, между которыми установлены логические связи. В таблицах базы данных должны сохраняться все данные, необходимые для решения задач предметной области. Причем каждый элемент данных должен храниться в базе только в одном экземпляре. Для создания таблиц, соответствующих реляционной модели данных, используется процесс, называемый нормализацией данных. Нормализация – это удаление из таблиц повторяющихся данных путем переноса их в новые таблицы, записи которых не содержат повторяющихся значений.

Минимальное дублирование данных в реляционной базе обеспечивает высокую эффективность поддержания базы данных в актуальном непротиворечивом состоянии, однократный ввод и корректировку данных.

Структура реляционной таблицы определяется составом полей. Каждое поле отражает определенную характеристику сущности. Для поля указывается тип и размер элементарного данного, размещаемого в нем, и ряд других свойств. Содержимое поля отображается в столбце таблицы. Столбец таблицы содержит данные одного типа.

Содержание таблицы заключено в ее строках, однотипных по структуре. Каждая строка таблицы содержит данные о конкретном экземпляре сущности и называется записью.

Для однозначного определения (идентификации) каждой записи таблица должна иметь уникальный (первичный) ключ. По значению ключа таблицы отыскивается единственная запись в таблице. Ключ может состоять из одного или нескольких полей таблицы. Значение уникального ключа не может повторяться в нескольких записях.

Логические связи между таблицами дают возможность объединять данные из разных таблиц. Связь каждой пары таблиц обеспечивается одинаковыми полями в них – ключом связи. Таким образом, обеспечивается рациональное хранение данных и их объединение в соответствии с требованиями решаемых задач.

В нормализованной реляционной базе данных связь двух таблиц реализуется отношениями записей типа один-к-одному (1:1) или один-ко-многим (1:М). Отношение 1:1 предполагает, что каждой записи одной таблицы соответствует одна запись в другой. Отношение 1:М предполагает, что каждой записи первой таблица соответствует много записей во второй, но каждой записи во второй таблице соответствует только одна запись в первой.

Для двух таблиц, находящихся в отношении типа 1:М, устанавливается связь по уникальному ключу главной таблицы в связи. Во второй таблице, называемой подчиненной, этот ключ связи можно может быть либо частью уникального ключа, либо не входить в состав ключа. В подчиненной таблице ключ связи называется еще внешним ключом.

Размещение сведений о каждой сущности в отдельной таблице и связывание таблиц позволяют избежать повторения значений данных в разных таблицах. При этом обеспечивается однократный ввод данных при загрузке и корректировке базы данных.

Широкое распространение получили такие СУБД, как Access, Oracle, Lotus.

СУБД MS Access.

СУБД MS Access является системой управления реляционной базой данных, включающей все необходимые инструментальные средства для создания локальной базы данных, общей базы данных в локальной сети с файловым сервером, а также для создания приложения пользователя, работающего с этими базами данных. База данных Access, создаваемая на локальном компьютере, хранит в файле не только все таблицы с данными, но и объекты приложения: формы, отчеты, а также программный код. Благодаря этому можно создать приложение, целиком хранящееся в одном-единственном mdb–файле, что существенно упрощает как создание, так и распространение приложений баз данных.

СУБД Access включают разнообразные, относительно автономные инструментальные средства, ориентированные на создание объектов базы данных и приложений пользователя.

Средства графического конструирования позволяют пользователю создавать объекты базы данных и объекты приложения с помощью многочисленных графических элементов не прибегая к программированию.

Разнообразные мастера в режиме ведения диалога с пользователем позволяют создавать объекты и выполнять разнообразный функции по реорганизации и преобразованию баз данных.

Среди многочисленных средств графического конструирования и диалоговых средств Access следует выделить средства для создания

• Таблиц и схем баз данных;

• Запросов выборки, отбирающих и объединяющих данные нескольких таблиц в виртуальную таблицу, которая может использоваться во многих задачах приложения;

• Запросов на изменение данных базы;

• Экранных форм, предназначенных для ввода, просмотра и обработки данных в диалоговом режиме;

• Отчетов, предназначенных для просмотра и вывода на печать данных из базы и результатов их обработки в удобном для пользователя в виде;

• Страниц доступа к данным, обеспечивающим работу с базами данных в среде Интернет;

• Интерфейса управления приложением пользователя – меню панелей управления приложением, позволяющих объединить различные операции по работе с базой в единый технологический процесс.

База данных Access включает следующие сохраняемые в одном файле mdb объекты:

• Таблицы, запросы, схемы данных, непосредственно имеющие отношение к базе данных;

• Формы, отчеты страницы доступа к данным, макросы и модули, называемые объектами приложения;

Формы, отчеты и страницы доступа к данным предназначены для типовых процессов обработки данных: просмотра, обновления, поиска по заданным критериям, получения отчетов. Эти объекты приложений конструируются из графических элементов, называемых элементами управления. Основные элементы управления служат для отображения полей таблиц, являющихся источниками данных объекта.

Объекты представлены в окне базы данных Access. Все операции по работе с объектами собственно базы данных и приложений начинаются в этом окне.

Таблицы создаются пользователем для хранения данных одной предметной области. Таблица состоит из полей (столбцов) и записей (строк). Каждое поле содержит одну характеристику информационного объекта предметной области. В записи собраны сведения об одном экземпляре информационного объекта.

Запросы на выборку служат для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Результатом выполнения запроса является таблица. В запросе можно указать какие поля исходных таблиц следует включить в таблицу запроса, как на их основе формировать записи и отбирать нужные. Таблица запроса может быть использована наряду с другими таблицами базы при обработке данных. Запрос может формироваться при помощи конструктора запросов или инструкции SQL. Запросы-действия позволяют удалять обновлять, добавлять или данные из таблицы, а также создавать новые таблицы на основе существующих.

Схемы данных определяют, с помощью каких полей таблицы связываются между собой, как будет выполняться объединение данных этих таблиц, нужно ли проверять связную целостность при добавлении при добавлении и удалении записей, изменении ключей таблицы. Схемы данных на панели объектов в окне базы данных отображаются только в проектах Access, работающих с базами данных сервера.

Формы являются основным средством создания диалогового интерфейса приложения пользователя. Форма может создаваться для ввода и просмотра взаимосвязанных данных базы на экране в удобном виде, соответствующем привычному для пользователя документу. Кнопочные формы могут использоваться для создания панелей управления в приложении. В формы могут вставляться рисунки, диаграммы, звуковые фрагменты, видео. В форму могут включаться процедуры обработки событий, которые позволяют управлять процессом ввода, просмотра и корректировки данных. Такие процедуры хранятся в модуле формы.

Отчеты предназначены для формирования выходных документов любых форматов, содержащих результаты решения задач пользователя и вывода их на печать. Как и формы, отчеты могут включать процедуры обработки событий. Использование графических объектов позволяет дополнить данные отчеты иллюстрациями.

Страницы доступа к данным являются диалоговыми Web–страницами, которые поддерживают динамическую связь с базой данных и позволяет рассматривать и редактировать и вводить данные в базу, работая в окне браузера.

Макросы являются программами, состоящими из последовательности макрокоманд, которая выполняется при наступлении некоторого события в объекте приложения или его элементе управления. Макросы позволяют автоматизировать некоторые действия в приложении пользователя. Создание макросов осуществляется в диалоговом режиме путем выбора нужных макрокоманд и задания параметров, используемых ими при выполнении.

Модули содержат процедуры на языке Visual Basic for Application. Могут создаваться процедуры-подпрограммы, процедуры-функции для реализации нестандартных функций и процедуры для обработки событий. Использование процедур позволяет создать законченное приложение, которое имеет собственный графический интерфейс.

В СУБД Access процесс создания реляционной базы данных включает создание схемы данных. Схема данных наглядно отображает логическую структуру базы данных: таблицы и связи между ними, а также обеспечивает использование установленных в ней связей при обработке данных.

Для нормализации базы данных, основанной на одно-многозначных и одно-одно-однозначных отношениях между таблицами, по первичному ключу или уникальному индексу главной таблицы могут устанавливаться параметры обеспечения связной целостности.

При поддержании целостности взаимосвязанных данных не допускается наличия записи в подчиненной таблице, если в главной таблице отсутствует связанная с ней запись. Соответственно при первоначальной загрузке базы данных, а также при корректировке, добавлении и удалении записей система допускает выполнение операций только в том случае, если та не приводит к нарушению целостности.

Связи, определенные в схеме данных, автоматически используются для объединения таблиц при разработке многотабличных форм, запросов, отчетов, существенно упрощая процесс их конструирования.

В схеме данных связи могут устанавливаться для любой пары таблиц, имеющих одинаковое поле.

Интегрированные системы.

Программные средства, описанные в предыдущих разделах, зачастую не могут удовлетворить потребностей пользователей в силу того, что бывает необходимо использовать возможности каждого из них одновременно, в комплексе. Типичной является ситуация, когда данные, полученные из БД, необходимо обработать средствами табличного процессора, представить графически, в виде диаграммы, а затем вставить в текст. Для выполнения работ такого типа существуют так называемые интегрированные пакеты – программные средства, совмещающие возможности, характерные в отдельности для текстовых редакторов, графических систем, электронных таблиц, баз данных (и других программных средств). Конечно, такое совмещение возможностей достигается за счет компромисса. Некоторые возможности оказываются в интегрированных пакетах ограниченными или реализованными не в полной мере. Это касается в основном команд обработки БД и ЭТ, их размеров и макроязыков. Однако преимущества, создаваемые единым интерфейсом объединенных в интегрированном пакете программных средств неоспоримы.

Works, Frame Work, Lotus 1-2-3, Symphony и др.