«Информация в материальном мире»

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Информация - это сведения, которые передают люди устно, письменно или другим каким-либо способом. Общенаучное понятие информации включает в себя обмен сведениями между людьми, между людьми и техникой, между техническими аппаратами, а также сигналами в животной, растительной и генетической сфере.

Актуальность работы заключается в том, что информация существует в любом материальном объекте в виде многообразия его состояний и передается от объекта к объекту в процессе их взаимодействия. Существование информации как объективного свойства материи логически вытекает из известных фундаментальных свойств материи — структурности, непрерывного изменения (движения) и взаимодействия материальных объектов.

Объектом курсовой работы является все сведения, что может ощутить человек или машина.

Предметом курсовой работы является информация, которую человек может воспринимать при помощи зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса.

Цель курсовой работы – выполнить все поставленные задачи.

Задачи курсовой работы:

1. Раскрыть понятие об информации и ее свойствах.
2. Рассмотреть различные действия проводимые с данными.
3. Уточнить основные структуры данных.

1. ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАЦИИ И ЕЕ СВОЙСТВА

Упоминание о таком термине как информация каждый из нас слышит довольно часто. Однако единого и общедоступного определения пока еще нет, вот почему предпочитают заменять его понятием об информации. В случае представления предмета или явления таким образом, мы не получаем строгие утверждения, а рассматриваем этот объект на примерах, и различные науки приводят различные представления абсолютно по - разному, определяя главными составляющими наиболее подходящие их дисциплинам и требованиям.

Рассматривая такую прикладную область знания как информатика, нельзя не отметить невозможность представления термина информации посредством фундаментальных утверждений о знании и приведения неподтвержденных доказательств, фактов. Возможности ЭВМ позволяют расшифровывать данные более автоматизировано и самостоятельно, поэтому является невозможным рассуждать о неточных знаниях. Технические устройства способны обрабатывать искусственные, абстрактные и ложные данные, не обладающими реальными аналогами в мире.

По ходу данного повествования можно встретить современное понятие информации, включающее уже упомянутые истины применения различных способов расшифровки данных, после которых и появляется новая информация.

Информация — это продукт взаимодействия данных и соответствующих им методов.

Данное выше определение является абсолютно новым, проверяющие вольны тщательно изучить его при помощи различных прикладных наук. Далее будет фигурировать образец, придуманный Норбертом Винером и повествующий о способах становления всеобщей информации, которой владели лишь некоторые индивиды.

Для разбора определения, упомянутого в прошлом, следует упомянуть некоторые свойства информации.

1. Изменяемость. Информация динамична — постоянно преобразуется, может быть получена исключительно при соприкосновении данных и способов их получения. Это говорит о том, что информация присутствует исключительно во время считывания и преобразования. В последующие временные промежутки информация представляется данными.

2. Наличие подходящих способов. Данные возможно представить в виде отличной друг от друга информации, что объясняется применением как подходящих, так и не соответствующих данным способов. В качестве примера можно рассмотреть гражданина, который принял письменный документ из Лондона, однако он не знает английский. Человек получил исключительно малое количество информации путем рассмотрения документа (количество страниц, цвет и сорт бумаги, наличие незнакомых символов и т. п.). Данная информация играет не последнюю роль, однако она неполная. Наличие более подходящих способов позволило бы извлечь всю информацию из бумаг.

3. Эмпирический способ обмена данными. Необходимо отметить объективность данных, как итог приема и обработки действующих сигналов, которая объясняется непостоянством физических полей и тел. Одновременно с этим заметим одностороннюю направленность способов. Главным фактором способов обмена данными является последовательность определенный действий (упорядоченные последовательности команд), которая определяется человеком, использующим данный метод. Одной из важных возможностей физических способов является действительные методы участников обмена данными. В заключение, можно сделать вывод о появлении и неизменности информации при соприкосновении данных и необходимый способов их расшифровки.

Эту двойственность можно неоднократно наблюдать у различных дисциплин. В доказательство предыдущего утверждения рассмотрим такую дисциплину, как философия и одну из ее главных проблем о последовательности применения материалистического и идеалистического метода к теории познания, которая очень точно передает дуализм информационного процесса. Как главное свойство данных методов выделяется физическая составляющая данных и индивидуальность подходов. Информация в качестве специфичного экземпляра материи, создается посредством эмпирического соприкосновения физических данных с индивидуальным подходом и дает возможность устранить разногласия, появляющиеся в течение рассмотрения некоторых концепций и предположений философской дисциплины.

Вспомним, что информация изменяема и создается посредством соприкосновения физических данных и индивидуальных способов обработки данных. В качестве физической структуры информации, следует отметить некоторые особенности (отличающиеся структуры имеют разные особенности). Важным отличительным от иных физических структур различного направления свойством информации выступает двойственность: воздействие не нее оказывают возможности данных, находящиеся в главной части информации, а также возможности способов считывания данных в процессе работы с ними. В конце данного действия возможности информации переходят к обновленным данным, это означает возможность перехода свойств методов на возможности данных.

Информация обладает большим количеством различных свойств. Всякая прикладная область знания затрагивает необходимые ей возможности. В дисциплине информатики самыми значимыми являются такие возможности: объективность, полнота, достоверность, адекватность, доступность и актуальность информации.

Полнота. Данный показатель в основном иллюстрирует особенности и качество информации, а также подтверждает количество данных, необходимых под задачу разрешение дилемм либо под получение иных данных по уже полученным. Чем большее количество данных имеется, тем больше различных способов обработки для применения и тем легче найти способ почти не создающий проблем и неточностей во время обработки данных.

Достоверность. Ранее было определено утверждение, что данные создаются при регистрации сигналов, однако только некоторые звуковые сообщения могут быть задействованы - зачастую существует некоторое количество “лишних” сигналов, из-за которых полученные данные содержат также некоторое количество «информационного шума». В случае, когда звуковые сообщения получены в хорошем качестве, в разрез с другими сигналами, качество информации довольно сильно увеличится. Во время увеличения количества ненужных сигналов качество получаемых данных падает. Тогда при расшифровке тех же данных понадобятся способы, технологичнее предыдущих.

Адекватность. Данным термином характеризуется уровень соотношения с действительным физическим положением вещей. Информация не соответствующая действительности генерируется во время появления иной информации в результате получения неточных или несуществующих данных в момент их преобразования. Но, также точные и реально существующие данные иногда выступают причиной появления неверной информации при использовании неподходящих способов преобразования данных.

Доступность. Доступность является способность преобразовать различную информацию. Возможность открытости информации характеризуется открытостью данных и наличием подходящих способов для перевода данных. Закрытость данных, а также невозможность использования подходящих способов получения данных в свою очередь предшествуют похожему выводу, а именно закрытость информации. Невозможность использования подходящих способов при преобразовании данных зачастую предшествует использованию неподходящий способов, образуя впоследствии неточную, неподходящую и ложную информацию.

Актуальность. Данный термин показывает насколько информация подходит современности. Зачастую с такими факторами как действительность и целостность соотносят всеобщую прибыльность информации. Так как способы получения информации занимают довольно длительный срок, не актуальность, но, в то же время целостность способны отрицательно влиять на некоторые действия. Поэтому довольно остро стоит вопрос о неотвратимости нахождения (создания) подходящего способа обработки данных, иначе возможно отставание и устаревание информации, и, в результате, невостребованность. Данные возможность довольно актуальны и используются в большом количестве современных систем шифрования данных с открытым ключом. Те, у кого нет данного ключа (способа) обработки данных, зачастую ищут этот ключ, т. к. его может использовать любой, однако скорость нахождения данного инструмента ведет к устареванию информации и, как следствие, потере материальной значимости.

2. ДАННЫЕ

2.1 Носители данных

Данные – эмпирическая составляющая информации. Этот термин изначально выступает в виде зарегистрированных сигналов. В данном случае объективными способами получения данных выступают такие инструменты как: автоматическая перестановка объектов, совершенствование внешнего вида, а также характеристик материала, совершенствование электро-магнитных, внешних свойств, внутренних характеристик, а также расположения внутренних связей, совершенствование вида гальванической составляющей и т. д. Также как и способ получения данных, возможен перенос и содержание последних на носителях различных видов.

Одним из популярных носителей информации, однако, уступающим в эргономике другим носителям, выступает пергамент. С его помощью данные обрабатывают посредством видоизменения данных на его поверхности. Видоизменение данных на бумаге (путем превращения коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) применяется аналогично и при помощи приспособлений, производящих перевод данных на поверхность CD дисков. Стоит также рассмотреть такие средства хранения, работающие посредством преобразование электромагнитных свойств, как магнитные ленты и диски. Получение данных посредством трансформации внутреннего строения верхнего слоя используемого приспособления активно применяется в области фотографии. На биохимическом уровне преобразование и перенос данных повсеместно можно встретить в природе.

Средства переноса и хранения данных очень важны не лично, но по той причине, что возможности информации неразрывно зависят от возможностей самих средств. Каждое средство переноса и хранения данных имеет ряд конкретных особенностей (число данных, которые возможно обработать в определенном расширении данных средств), а также изменяемыми значениями (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). При помощи этих характеристик данных приспособлений возможно получить такие характеристики информации, как объем, открытость и актуальность. С использованием носителей стало легче и вообще возможно гарантировать большой объем информации например в базе данных, содержащейся на CD диске, нежели чем объем данных похожей БД, которую содержит дискета, т. к. у CD диска плотность размещения информации по размеру дорожки сильно превышает дискету. В качестве удобства можно привести данный факт для плохо знакомого с технологиями человека. Информация, получаемая посредством печатных изданий для него проще, в сравнение с информацией на диске, т. к. он может и не иметь возможности для ее прочтения. Также, в заключение, отметим, что восприятие зрительной информации при помощи технологических приспособлений гораздо лучше, нежели увиденное в печатном издании, т. к. коэффициент яркости эффектов при проходящих световых волнах намного выше, чем при отраженных световых волн.

Необходимость изменения данных для перемещения на другие приспособления является главной проблемой дисциплины информатика. Для рассмотрения доступности следует отметить, что большую часть цены от общей цены ЭВМ занимают приспособления по вводу и выводу данных, которые и используют носители информации.

2.2. Операции с данными

На протяжении длительного времени технологического прогресса информация изменяется в различные формы при использовании различных способов (методов). Изменение данных состоит из большого количества разных действий. В течение всего технологического развития, а также уменьшения уровня взаимоотношений между людьми, стоимость на преобразование данных непрерывно растет. Для начала, такой рост характеризуется ежечасным увеличением сложности положений по руководству предприятия, которое изготавливает различные приспособления, а также по взаимодействию с людьми. Вслед за этим, другой причиной, вызываемой технологическим развитием и приводящей к быстрому укрупнению количества преобразуемой информации является ускорение производства, распространение новейших приспособлений для хранения и перемещения данных.

Рассматривая данные невозможно не отметить некоторые действия с данными:

• Сбор — увеличение количества данных для предоставления нужной информации и составления необходимых выводов;
• Формализация — представление данных находящихся во всевозможных местах в единый вид, для возможности противопоставления друг другу и увеличения процента открытости;
• Фильтрация — удаление ненужных для рассмотрения различных выводов данных; впоследствии сокращается количество недостоверной информации и увеличивается доступность и актуальность;
• Сортировка — приведение данных к определенному критерию для комфортного пользования; увеличивает открытость информации;
• Архивация — объединенное содержание данных для доступности и комфортного использования; необходимо при уменьшении финансовой стоимости, расходуемой на содержание информации, а также увеличивает скорость и безопасность использования данных в общем;
• Защита — совокупность средств, призванных прекратить потерю, изменение и порчу данных;
• Транспортировка — поступление и отправка данных среди пользователей, находящихся на больших расстояниях; в дисциплине информатика источник данных называется сервером, а приемник данных — клиентом;
• Преобразование — конвертация данных в различные формы (из одной формы в другую). Данная функция зачастую применяется в случае перемены приспособления для преобразования данных или его изменении. В качестве примера можно рассмотреть книги и возможность их содержания: печатный вариант и электронный вид. Потребность частого изменения информации происходит в случае их перемещения носителями, не подходящими для содержания этих данных. Как пример необходимо вспомнить что необходимо для перемещения цифровых данных, а именно телекоммуникации (первоначально применялись исключительно при транспортировке сигналов в узком диапазоне частот), нужно превращение информации цифрового характера к чему-то похожему на звуковые сигналы. Для данного вида преобразования используются телефонные модемы.

Перечисленные выше свойства данных может еще продолжаться и продолжаться. Огромное количество общемировых специалистов данной направленности разрабатывают, подготавливают, видоизменяют и перемещают данные. Все люди совершают абсолютно разные манипуляции, требующиеся для контроля общечеловеческими, финансовыми, производственными, техническими и образовательными процессами. Каждое выполняемое в мире действие описать очень сложно и в этом нет необходимости. В данный момент значимым утверждением является то, что взаимодействие с данными несет в себе огромные затраты и требует механизации процесса.

2.3. Кодирование данных двоичным кодом

В процессе механизации взаимодействий с разными видами информации, необходимо привести их к общему представлению. В качестве метода преобразования зачастую применяется метод кодирования, представление информации определенной разновидности через данные другой разновидности.

Существующие общественные языки представляют собой механизм кодирования инструментов для экстраполяции идей при помощи речи. При выражении мыслей посредством языка, применяются азбуки (приспособления для кодирования составляющих языка с использованием письменных знаков). Сквозь время люди пытались придумать «универсальные» языки и азбуки, однако успеха не было. Это во многом произошло из-за принятия вненациональными общинами того факта, что перемена в устоявшемся способе кодирования социальных понятий неотвратимо принесет подмену социальных прав и свобод, и может привести к общественным потрясениям.

Аналогичная задача всеобщего метода кодирования имеет успех во введении в некоторые области технологий, образования. Примером может послужить метод фиксирования математических формул, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

Определенные методы есть также на ЭВМ - это двоичное кодирование, базируется на приведении данных к идущим друг за другом пары знаков: 0 и 1. Данные символы имеют название - двоичные цифры, binary digit, а также bit на английском.

Посредством неделимой единицы информации представляется пара понятий: 0 или 1 (истина или ложь). Когда число битов станет двумя, будут выражены четыре различных понятия:

00 01 10 11

Посредством трех бит возможно выразить восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Так, в случае прибавления одного к числу разрядов для метода двоичного кодирования, число значений увеличивается в два раза. Это говорит о том, что выражение для данного утверждения представляется следующим образом:

где N— количество независимых кодируемых значений;

m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Кодирование целых и действительных чисел

В случае с натуральными числами кодирование двоичным кодом не отнимает много сил - необходимо просто выделить натуральное число, разделить на основание системы счисления и продолжать, пока частное не станет единицей. Остатки от каждого деления, записанные справа налево совместно с дополняющим их частным являются двоичным представлением десятичного числа.

19:2 = 9+1

9:2=4+1

4:2=2+0

2:2=1+0.

Следовательно, 19₁₀, = 10011₂.

При кодировании целых чисел в диапазоне от 0 до 255 необходимо владеть 8 разрядами двоичного кода (8 бит). 16 бит дают возможность кодирования натуральных чисел от 0 до 65 535, а 21 бит — дает более 16,5 миллионов различных значений.

При кодировании вещественных чисел применяют 80-разрядное кодирование. В данном случае число нужно привести в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415920-10¹

300 000 = 0,3·10⁶

123 456 789 = 0,123456789 • 10¹⁰

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. В основную часть, состоящую из 8 бит, помещают мантиссу (вместе со знаком), а также оставшуюся часть занимают характеристики (тоже со знаком).

2.4. Кодирование текстовых данных

Предположим, что мы пронумеруем каждую букву алфавита, тогда с использованием двоичного кода можно однозначно кодировать любую текстовую информацию. Тогда, пользуясь формулой кодирования информации, определенной параграфом выше, можно сказать, что даже небольшого количества десятичных разрядов (например 8) покрывает мощность всех отдельно взятых существующих алфавитов, однако, для того, чтобы данная запись могла существовать, нам необходимо предъявить к такому способу кодирования ряд дополнительных требований, самым простым из которых и при этом достаточным, является условие, при котором ни одна из целых кодировок символов не является началом какого-либо другого символа (также, это называется условием Фано), также необходимо учесть строчные и прописные символы, цифры, знаки арифметических операций, знаки препинания и специальные служебные символы (например символ “&”). Но даже с учётом этих поправок мы можем наблюдать, что 12 битов достаточно, чтобы закодировать любой из существующих языков, даже с учётом вышеуказанных поправок, что делает данную систему достаточно эффективной.

В теории, описанное выше звучит несложно, но каждый раз возникали непреодолимые трудности при выполнении. На первых порах становления ЭВМ эти трудности возникали из-за неимения важных шаблонов, однако в современном мире они связаны с переизбытком данных шаблонов и наложением их друг на друга.

Если рассматривать англоговорящие страны, язык которых стал негласным интернациональным стандартом для коммуникации, он не содержит недопонимания из-за шаблонов. Институт стандартизации США (ANSI — American National Standard Institute) установил новый стандарт кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). При рассмотрении кодировки ASCII, отметим пару таблиц кодирования — основная и расширенная. В основной таблице размещаются значения кодов от 0 до 127, а в свою очередь, расширенная содержит значения от 128 до 255.

Разбирая основную таблицу, увидим, что начальные 32 кода (с 0) занимают возможности периферии (ЭВМ и приспособления ввода/вывода). На данных этапах можно заметить управляющие коды (у них нет аналогов в разделах знаков или приспособлений, однако с их помощью происходит контроль вывода иных данных).

Остальная часть таблицы (с кода 32 по код 127) содержит значения английского алфавита, знаки препинания, символы, математические инструменты, а также несколько иных значений.

2.5. Универсальная система кодирования текстовых данных

Во время разбора производственных проблем, происходящих из-за организации всеобщего метода кодирования символьной информации, следует отметить причину, которая заключается в сокращенном количестве кодов (256). Также заметим, что в случае кодирования значений большим числом разрядов, нежели чем 8-разрядными двоичными числами, промежуток задействованных символов сильно увеличится. Данная таблица, которая базируется на 16-разрядном кодировании значений, существует и имеет название — UNICODE. 16 разрядов дают возможность предоставить новые коды для 65 536 различных символов. Эта таблица является универсальной т. к. новых ячеек хватает даже для добавление в ней знаков почти всех языков нашего мира.

В разрез с простотой и легкостью данного метода, несложный автоматический переход в сторону этого способа был нежелателен ввиду отсутствия нужных возможностей у ЭВМ (после применения таблицы кодирования UNICODE многие символьные данные механически увеличиваются в два раза). В конце 90-х годов информационные технологии развились до требуемого процента владения средствами кодирования, поэтому, в наши дни можно отметить систематический переход компаний и документации к UNICODE. Однако, в случае личного использования прибавилось много проблем с приведением к единому стандарту документации, созданной при помощи различных методов кодирования. Хотя можно учесть это в качестве сложностей переходного периода.

2.6. Кодирование графических данных

При исследовании черно-белого рисунка из печатного издания с использованием линзы, обнаружится что изображение сделано множеством небольших точек, которые составляют узор, называемый растром (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Растр – это метод кодирования графической информации, издавна принятый в полиграфии.

Так как линейные координаты, а также личные особенности всех точек возможно представить, используя натуральные числа, то следует отметить, что растровое кодирование дает возможность применения двоичного кода при показе изображений. Всеобщим стандартом в наши дни является составление черно-белых графических изображений при помощи некоторого количества точек с 256 разновидностями серого цвета, поэтому при кодировании яркости всех точек как правило используют 8-разрядное двоичное число.

При кодировании цветных рисунков используется метод разделения абстрактного цвета на главные компоненты. В данном методе для компонентов применяют 3 главных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). В действительности предполагается (практически не подтверждено), что каждый цвет, который могут различить люди, возможно создать с помощью автоматического объединения 3 главных цветов. Данный метод кодирования имеет название RGB в соответствии с первыми буквами главных цветов.

В случае, когда при кодировании яркости всех главных компонентов необходимо задействовать 256 значений (восемь двоичных разрядов), аналогично с используемым для полутоновых черно-белых иллюстраций, для кодирования цвета единственной точки необходимо использовать 24 разряда. Вместе с этим метод кодирования точно показывает составляющие 16,5 млн различных цветов, а это в свою очередь почти отражает степень восприятия цветов человеком. Метод использования цветной графики с 24 двоичными разрядами называется полноцветным (True Color).

Всем главным цветам возможно привести в соотношение еще один цвет, который доводит его до белого. Заметим, что для каждого из главных цветов дополняющим является цвет, который создан при сложении остальных главных цветов. Таким образом, дополняющими цветами выступают: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, M) и желтый (Yellow, У). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска — черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным – без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо — зеленым).

2.7. Кодирование звуковой информации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщении, то можно выделить два основных направления.

Метод FM (frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифра - аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки. В то же время данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

3. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены и цены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная.

3.1. Линейные структуры

Линейные структуры — это хорошо знакомые нам списки. Список — это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в массиве.

При создании любой структуры данных надо решить два вопроса: как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы.

Таким образом, линейные структуры данных (списки) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

3.2. Табличные структуры

Табличные структуры отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются адреса ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. С таблицами данных мы тоже хорошо знакомы, достаточно вспомнить всем известную таблицу умножения.

Если нужно сохранить таблицу в виде длинной символьной строки, используют один символ-разделитель между элементами, принадлежащими одной строке, и другой разделитель для отделения строк, например так:

Меркурий*0,39*0,056*0#Венера*0,67*0,88*0#Земля*1,0*1,0*1#Марс*1,51*0,1*2#...

Планета	Расстояние до Солнца, а.е.	Относительная масса	Количество спутников
Меркурий	0,39	0,056	0
Венера	0,67	0,88	0
Земля	1,0	1,0	1
Марс	1,51	0,1	2
Юпитер	5,2	318	16

Рис. 1.4 В двумерных таблицах, которые печатают в книгах, применяется два типа разделителей — вертикальные и горизонтальные

Для розыска элемента, имеющего адрес ячейки (m, n), надо просмотреть набор данных с самого начала и пересчитать внешние разделители. Когда будет отсчитан m-1 разделитель, надо пересчитывать внутренние разделители. После того как будет найден n-1 разделитель, начнется нужный элемент. Он закончится, когда будет встречен любой очередной разделитель.

Еще проще можно действовать, если все элементы таблицы имеют равную длину. Такие таблицы называют матрицами. В данном случае разделители не нужны, поскольку все элементы имеют равную длину и количество их известно. Для розыска элемента с адресом (m, n) в матрице, имеющей М строк и N столбцов, надо просмотреть ее с самого начала и отсчитать a [N(m-1) + (n-1)] символ, где а — длина одного элемента. Со следующего символа начнется нужный элемент. Его длина тоже равна а, поэтому его конец определить нетрудно.

Таким образом, табличные структуры данных (матрицы) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

3.3. Иерархические структуры данных

Подобные «нерегулярные» данные, может быть достаточно сложно визуализировать в табличной или списочной форме, поэтому они часто имеют иерархическое отображение. Данный тип отображение имеет прямое отражение в повседневной жизни. В качестве примера, можно взять систему работы крупной корпорации. Такого вида данные активно используются в научных систематизациях и всевозможных классификациях (рис. 1.5).

Программное обеспечение

Системные программы

Служебные программы

Прикладные программы

Системы управле ния базами данных

Векторные редакторы

Растровые редакторы

Adobe Illustrator 8.0

Corel DRAW 9.0

Macromedia Freehand 8.01

Рис. 1.5. Пример иерархической структуры данных

В таком типе иерархических структур: положение каждого объекта классифицируется расстоянием, ведущим от корневого элемента структуры к указанному элементу. Для примера, можно взять файловую структуру NTFS, где каждая доступ к каждой из директорий может быть получен только после того, как был получен к директории более высокого уровня.

Дихотомия данных. Основным недостатком иерархических структур данных является увеличенный размер пути доступа. Очень часто бывает так, что длина маршрута оказывается больше, чем длина самих данных, к которым он ведет. Поэтому в информатике применяют методы для регуляризации иерархических структур с тем, чтобы сделать путь доступа компактным. Один из методов получил название дихотомии. Его суть понятна из примера, представленного на рис. 1.6.

В иерархической структуре, построенной методом дихотомии, путь доступа к любому элементу можно представить как путь через рациональный лабиринт с поворотами налево (0) или направо (1) и, таким образом, выразить путь доступа в виде компактной двоичной записи. В нашем примере путь доступа к текстовому процессору Word 2000 выразится следующим двоичным числом: 1010.

3.4. Упорядочение структур данных

Списочные и табличные структуры являются простыми. Ими легко пользоваться, поскольку адрес каждого элемента задается числом (для списка), двумя числами (для двумерной таблицы) или несколькими числами для многомерной таблицы. Они также легко упорядочиваются. Основным методом упорядочения является сортировка. Данные можно сортировать по любому избранному критерию, например: по алфавиту, по возрастанию порядкового номера или по возрастанию какого-либо параметра.

Информационное обеспечение

Прикладные программы

Неприкладные программы

Графические редакторы

Неграфические редакторы

Текстовые процессоры

Нетекстовые процессоры

Текстовый процессор WordPad

Текстовый процессор Word 2000

Рис. 1.6. Пример, поясняющий принцип действия метода дихотомии

Несмотря на многочисленные удобства, у простых структур данных есть и недостаток — их трудно обновлять. Если, например, перевести студента из одной группы в другую, изменения надо вносить сразу в два журнала посещаемости; при этом в обоих журналах будет нарушена списочная структура. Если переведенного студента вписать в конец списка группы, нарушится упорядочение по алфавиту, а если его вписать в соответствии с алфавитом, то изменятся порядковые номера всех студентов, которые следуют за ним.

Таким образом, при добавлении произвольного элемента в упорядоченную структуру списка может происходить изменение адресных данных у других элементов. В журналах успеваемости это пережить нетрудно, но в системах, выполняющих автоматическую обработку данных, нужны специальные методы для решения этой проблемы.

Иерархические структуры данных по форме сложнее, чем линейные и табличные, но они не создают проблем с обновлением данных. Их легко развивать путем создания новых уровней. Даже если в учебном заведении будет создан новый факультет, это никак не отразится на пути доступа к сведениям об учащихся прочих факультетов.

Недостатком иерархических структур является относительная трудоемкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочения. Часто методы упорядочения в таких структурах основывают на предварительной индексации, которая заключается в том, что каждому элементу данных присваивается свой уникальный индекс, который можно использовать при поиске, сортировке и т. п. Ранее рассмотренный принцип дихотомии на самом деле является одним из методов индексации данных в иерархических структурах. После такой индексации данные легко разыскиваются по двоичному коду связанного с ними индекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данные — это зарегистрированные сигналы, которые содержат информацию о произошедших событиях.

Оценивая значимость темы данных и информации в целом, необходимо отметить ряд важных свойств информации:

1. Полнота. Характеризует качество информации
2. Достоверность
3. Адекватность. Степень соответствия реальному состоянию дел.
4. Доступность информации. Возможность получить ту или иную информацию.
5. Актуальность информации

Данные могут храниться на различных носителях:

- бумага

- электронные (CD-диски, база данных)

Возможные операции с данными:

• сбор
• формализация
• фильтрация
• сортировка
• архивация
• защита
• транспортировка
• преобразование

Для комфортной работы с данными, которые относятся к различным типам, необходимо привести их в одинаковую форму представления — закодировать (выразить данные одного типа через данные другого типа).

Также необходимо отметить важность такого элемента, как список —низкоуровневая структура данных, в которой каждый элемент обладает своим номером в массиве.

Табличные структуры (матрицы) — упорядоченные структуры, в которых адрес элемента является номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка.

Необходимо упомянуть также изученные нами иерархические структуры (нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы часто представляют в виде данных структур)

Таким образом, нами рассмотрен достаточно широкий диапазон действий производимых над данными в современном мире.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Симонович С. В. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов. – СПБ.: Питер, 2011. – 640с.

2.Кудряшов Б. Д. Теория информации. – СПБ.: СПбГУ ИТМО, 2009. – 320с.

3.Гребенюк Е. И., Гребенюк Н. А. Технические средства информации. – Москва.: Издательский центр «Академия», 2014. – 352с.

4.Стариченко Б. Е. Теоретические основы информатики. –Москва.: Горячая линия – Телеком, 2016. – 400с.

5.Таненбаум Э. Современные операционные системы. – СПБ.: Питер, 2015. – 1120с.

6.Аверьянов Г. П., Дмитриева В. В. Современная информатика. – Москва.: НИЯУ «МИФИ», 2011. – 436с.

7.Савельев А. Я. Основы информатики (учебник). – Москва.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Бумана, 2001. – 328с.

8.Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. – СПБ.: Питер, 2003. – 848с.

9.Корнеев И. К., Ксандопуло Г., Н. Машурцев В. А. Информационные технологии (учебник). – Москва.: Проспект, 2007. – 224с.

10.Избачков Ю. С., Петров В. Н. Информационные системы (учебник). – СПБ.: Питер, 2011. – 544с.

11.Романова Ю. Д. Информатика и информационные технологии (учебное пособие). – Москва.: Эксмо, 2008. – 592с.

12.Иопа Н. И. Информатика (для технических направлений). – Москва.: КНОРУС, 2012. – 472с.