Что определяет выбор правильного представления данных
Выбор формы представления данных
В процессе анализа методов решения проблемы были рассмотрены следующие варианты исполнения общей таблицы данных:
1) в виде электронной таблицы (рис. 1);
Плюсами этого распространённого вида хранения и представления информации являются удобство использования для табличных данных, возможность открытия файла любой программой для просмотра и редактирования электронных таблиц, а также быстрое редактирование информации.
Минусами данного способа являются сложность сортировки и поиска нужной информации в таблице, а также сложность визуального восприятия.
2) в виде реляционной базы данных;
Плюсами представления данных в виде базы данных являются возможность сортировки данных с помощью запросов на языке SQL, чёткая типизация данных, реляционная модель данных.
Из минусов можно выделить сложность редактирования информации и необходимость конкретной программы под каждый формат баз данных.
Рисунок 3.1 – Таблица ОПС в MicrosoftExcel
Сравнив варианты, сделаем вывод, что для решения поставленной задачи подходит именно база данных, так как основными функциями пользовательского интерфейса будут являться просмотр и сортировка информации.
Выбор СУБД
Реляционная база данных — база данных, основанная на реляционной модели данных. Построение реляционной базы данных осуществляется с помощью реляционной СУБД.
Реляционная система управления базами данных (РСУБД) — СУБД, управляющая реляционными базами данных. В настоящее время абсолютными лидерами рынка СУБД являются компании Oracle, IBM и Microsoft, с общей совокупной долей рынка около 90%, поставляя такие системы как OracleDatabase, IBM DB2, Microsoft SQL Server и MicrosoftAccess, как часть пакета Office. В силу опыта работы с продуктами компании Microsoft остальные решения рассматривать не станем.
Также, существуют OpenSource-решения, такие как SQLite, MySQL и PostgreSQL.
При выборе СУБД для реализации задания главным критерием была простота работы с базой данных и простое перемещение, таким образом, рассматривались СУБД, где вся база данных находится в одном файле.
У всех OpenSource-решений есть свои плюсы, среди которых простота и возможность встраивания библиотеки в приложение (SQLite); множество функций, высокая скорость и безопасность (MySQL); поддержка сообществом, объектно-ориентированность и расширяемость (PostgreSQL).
Также есть и минусы, такие как невозможность дополнительной настройки и отсутствие пользовательского управления в SQLite, надёжность и застой в разработке у MySQL, низкая производительность в простых задачах и малая популярность у PostgreSQL.
Сравнив плюсы, минусы и возможности существующих СУБД, а также сопоставив их с критериями поставленной задачи, в качестве СУБД для создания базы данных был выбран MicrosoftAccess.
MicrosoftOfficeAccess — реляционная система управления базами данных (СУБД) корпорации Microsoft. Входит в состав пакета MicrosoftOffice. Имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, связь с внешними таблицами и базами данных. Благодаря встроенному языку VBA, в самом Access можно писать приложения, работающие с базами данных.
Основными компонентами MS Access являются: построитель таблиц; построитель экранных форм; построитель SQL-запросов, построитель отчётов, выводимых на печать. Видим, что данного функционала полностью хватает для выполнения работы.
Access, при работе с базой данных, иначе взаимодействует с жёстким (или гибким) диском, нежели другие программы.
В других программах, файл-документ, при открытии, полностью загружается в оперативную память, и новая редакция этого файла (изменённый файл) целиком записывается на диск только при нажатии кнопки «сохранить».
Еще одним преимуществом выбора MicrosoftAccess в качестве СУБД для создания базы данных является удобство для пользователя. При необходимости редактирования или просмотра готового файла БД, его можно открыть в офисных приложениях MicrosoftExcel, OpenOffice.Base и MDBViewerPlus, последние два из которых бесплатны.
Выбор языка программирования
Далее по плану действий – выбор языка программирования для создания пользовательского интерфейса.
Выбор довольно широк: C++, C#, Python, PHP, Java, VisualBasic и прочие, однако выбран был язык C# и среда разработки MicrosoftVisualStudio.
C# – объектно-ориентированный язык программирования, относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML.
Благодаря сходству синтаксиса языка C# с синтаксисом языка C++, в разработке на котором уже был опыт, овладение новым языком не составит проблемы. Также, немаловажным фактором выбора является возможность создания графического интерфейса. Конечное решение в виде программы будет использоваться в отделе ИТ «Почты России», где все ПК работают под управлением ОС MicrosoftWindows, поэтому решено выбрать интерфейс программирования приложений WindowsForms.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ
Проектирование БД
Первым делом, необходимо спроектировать базу данных.
Проектирование баз данных — процесс создания схемы базы данных и определения необходимых ограничений целостности.
В свою очередь, целостность базы данных — соответствие имеющейся в базе данных информации её внутренней логике, структуре и всем явно заданным правилам. Например, вес предмета должен быть положительным. Каждое такое правило называется ограничением целостности.
Также, в процессе проектирования базы данных выполняется нормализация. Нормальная форма — свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, потенциально приводящей к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.
На пути к готовой базе данных стоит 3 этапа проектирования.
Дата добавления: 2018-06-27 ; просмотров: 340 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Уровень представления данных
Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model ) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.
В настоящее время основным используемым семейством протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI.
Содержание
Уровни модели OSI
Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции. Подробнее можно посмотреть на рисунке.
Прикладной (Приложений) уровень (англ. Application layer )
Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя иметь доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: POP3, FTP.
Представительский (Уровень представления) (англ. Presentation layer )
Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
Уровень 6 (представлений) эталонной модели OSI обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой. Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.
Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена иформацией ASCII (его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.
Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так что они могут передаваться по сети.
Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами для компьютеров Macintosh и PowerPC. Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений JPEG.
Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и
Сеансовый уровень (англ. Session layer )
5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
Транспортный уровень (англ. Transport layer )
4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: UDP.
Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.
Некоторые протоколы сетевого уровня, называемые протоколами без установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы устройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужной последовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.
Сетевой уровень (англ. Network layer )
3-й уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой соединения и без него.
Описать работу протоколов с установкой соединения можно на примере работы обычного телефона. Протоколы этого класса начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и затем по окончании передачи разрывают связь.
Протоколы без установки соединения, которые посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете, работают аналогично почтовой системе. Каждое письмо или пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждый промежуточный почтамт или сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено получателю. Протоколы без установки соединения не гарантируют поступление информации получателю в том порядке, в котором она была отправлена. За установку данных в соответствующем порядке при использовании сетевых протоколов без установки соединения отвечают транспортные протоколы.
Канальный уровень (англ. Data Link layer )
Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.
На этом уровне работают коммутаторы, мосты.
В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI,
Физический уровень (англ. Physical layer )
Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.
На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.
Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RJ-45, разъемы BNC.
Модель OSI и реальные протоколы
Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Были попытки строить сети в точном соответствии с моделью OSI, но созданные таким образом сети были дорогими, ненадёжными и неудобными в эксплуатации. Реальные сетевые протоколы, используемые в существующих сетях, вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной: некоторые протоколы занимают несколько уровней модели OSI, функции обеспечения надёжности реализованы на нескольких уровнях модели OSI.
Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами (по типу UDP) в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. (по типу TCP). Реальные же протоколы реализуют такую возможность.
Семейство TCP/IP
Семейство TCP/IP имеет три транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, обеспечивающий проверку получения данных, UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями, не гарантирующий получения данных и ICMP, используемый для внутренних нужд обеспечения работы; остальные также не являются транспортными протоколами.)
Семейство IPX/SPX
В семействе IPX/SPX порты (называемые «сокеты» или «гнёзда») появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.
В качестве адреса хоста IPX использует идентификатор, образованный из четырёхбайтного номера сети (назначаемого маршрутизаторами) и MAC-адреса сетевого адаптера.
Модель DOD
Стек протоколов TCP/IP, использующий упрощённую четырёхуровневую модель OSI.
Информационное обеспечение САПР
11.2. Уровни представления данных
Существует три уровня представления данных : уровень пользователя ( предметная область ), логический и физический.
Связь между этими тремя уровнями представления данных показана в табл. 11.1.
| Предметная область | Логический уровень | Физический уровень | ||
|---|---|---|---|---|
| Вся предметная область | Библиотека | База данных | ||
| Подмножество объектов предметной области | Запись | Список | ||
| Атрибут | имя | Поля | имя поля | Элемент (сегмент) |
| значение | ||||
| значение | ||||
11.3. Проектирование базы данных
Развитие системы БД во времени называют жизненным циклом. Последний делится на стадии анализа, проектирования и эксплуатации.
Концептуальное проектирование обеспечивает выбор структуры организации информации на основе объединения информационных требований пользователей.
Этап модернизации и адаптации позволяет производить изменения, оптимизацию функционирования, модификацию программ.
Обычно ЯМД дают возможность манипулирования данными без знания несущественных для программиста подробностей. Они могут реализоваться как расширение языков программирования общего назначения путем введения в них специальных операторов или путем реализации специального языка.
При работе с БД используются несколько типов языков:
Наибольшими преимуществами обладают специальные языки, так как они не зависят от используемых языков программирования или технических средств. Следовательно, при переносе БД на другое ТО или смене языка программирования большинство описаний БД останется без изменения.
Важным инструментом при разработке и проектировании БД является словарь данных (СД), предназначенный для хранения сведений об объектах, атрибутах, значениях данных, взаимосвязях между ними, их источниках, значениях, форматах представления. Словарь данных позволяет получить однообразную и формализованную информацию обо всех ресурсах данных.
В полном объеме СД обязан:
Выбор представления данных (ВПД)
Основы алгоритмизации
Алгоритм. Конечная последовательность команд исполнителю для выполнения некоторой работы или решения задачи.
Создание алгоритма, пусть даже самого простого – процесс творческий. Он доступен исключительно живым существам, а долгое время считалось, что только человеку. Другое дело – реализация уже имеющегося алгоритма. Ее можно поручить субъекту или объекту, который не обязан вникать в существо дела, а возможно, и не способен его понять. Такой субъект или объект принять называть формальным исполнителем.
Каждый алгоритм создается в расчете на вполне конкретного исполнителя. Те действия, которые может совершить исполнитель, называются его допустимыми действиями. Совокупность допустимых действий образуют систему команд исполнителя. Алгоритм должен содержать только те действия, которые допустимы для данного исполнителя.
Свойства алгоритма. Разработать алгоритм решения задачи означает разбить задачу на последовательно выполняемые шаги, причем результаты выполнения предыдущих этапов могут использоваться при выполнении последующих. При этом должны быть четко указаны как содержание каждого шага, так и порядок выполнения шагов, т.к. компьютер – формальный исполнитель.
1. Понятность – каждая команда должна быть понятна исполнителю, т.е. входить в систему команд исполнителя.
2. Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных шагов). Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.
3. Определенность (детерминированность) – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным. Кроме того, в алгоритмах недопустимы также ситуации, когда после выполнения очередной команды алгоритма исполнителю неясно, какая из команд алгоритма должна выполняться на следующем шаге. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.
5. Массовость – алгоритм должен решать любую задачу из того класса задач, для решения которых он разработан. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма. Например, алгоритм решения квадратного уравнения должен решать любое квадратное уравнение.
Пример. Дано трехзначное число. Найти сумму его цифр. С этой задачей каждый справится очень быстро. Суть программирования состоит в том, чтобы научить формального исполнителя – компьютер, решить эту задачу.
Анализ задачи позволяет установить:
Что является входом и выходом будущего алгоритма, при этом следует явно описывать класс входных данных.
Выделить основные решения между входными и выходными данными.
Выделить модули необходимые для выполнения задачи и определить методы их решений.
Математическая постановка задачи дает ответ на 4 вопроса:
Сценарий работы программы
Сценарий представляет собой описание внешних формул при выполнении программы.
Сценарий должен разрабатываться после анализа и постановки задачи, в некоторых случаях после алгоритма.
Требования к сценарию:
Пример:
Сценарий программы нахождения наиболее удаленных точек.
Введите координаты i-ой точки x=«
Ввод координаты Xi ;
К выведенной строке дописывается Y=
Ввод Yi
Данный сценарий не включает контроля ограничения на входные данные.
Выбор представления данных (ВПД)
Для описания алгоритмов существует множество способов. Основные способы описания следующие:
Под блок-схемой будем понимать графическое представление последовательности шагов алгоритма, которое наглядно показывает очередность и взаимосвязь операций, осуществляемых в алгоритме на каждом его шаге.
Иначе говоря, блок-схема служит для графического изображения структуры алгоритма. Любая блок-схема содержит набор геометрических фигур или блоков. Последовательность действий указывается с помощью стрелок, соединяющих отдельные блоки.
Основные блоки, используемые при изображении блок-схем: