Способы представления данных в информационных системах (Характеристика понятия «Информационная система»)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Казалось, совсем не так давно информация, данные воспринимались как объект работы бюрократии, как весьма ограниченный инструмент принятия решений. На сегодняшний же день информация считается одним из основных ресурсов развития общества, и, как следствие, информационные системы и технологии стали неотъемлемым условием повышения оперативности и результативности труда.

Так, в начале распространения информационных технологий и автоматизированных систем обработки информации основной областью их применения стали области управления, финансов и производства. Но сегодня мы можем смело утверждать, что развитие информационных технологий коснулось практически всех отраслей и сфер.

Несомненно, распространение процессов информатизации и компьютеризации на все сферы жизнедеятельности общества оказала и продолжает оказывать значительное влияние на социальное и экономическое развитие каждого отдельного общества. Иначе говоря, на сегодняшний день складывается ситуация, когда от качества и масштабов применения современных информационных технологий в области труда и профессиональной деятельности во многом зависит уровень жизни самого человека и общества, частью которого он является.

Основным средством обработки информации на сегодняшний день остается информационная система, в частности – автоматизированная информационная система. Любая система, организующая и структурирующая информацию, в основе своей имеет базу данных, иначе говоря, саму информацию. На настоящий уровень развития науки известно, что ядром любой базы данных выступает модель данных. С ее помощью информация, хранящаяся в базе данных, может быть организована и представлена определенным образом. А каким именно – зависит от выбранной модели данных, то есть от способа из представления в конкретной информационной системе.

Грамотно сконструированная информационная система с целесообразной моделью данных вкупе дают потрясающие возможности оперативной, достоверной и эффективной обработки самых разнообразных данных.

Исходя из вышесказанного, определяется цель исследование – изучение способов представления данных в информационных системах.

Объектом исследования выступает информационная система, а предметом – способы представления данных в ней.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Охарактеризовать понятие «Информационная система»;
2. Привести классификацию информационных систем;
3. Проанализировать способ представления информации посредством иерархической модели данных;
4. Изучить способ представления информации при помощи сетевой модели данных;
5. Дать анализ реляционной модели данных;
6. Подвести итоги исследований.

В структуре работы размещены две главы, первая из которых включает два параграфа, а вторая – три. Также в состав исследования входят такие элементы, как введение, заключение, а также список использованных источников.

Для получения максимально актуальных и достоверных результатов исследования наиболее целесообразно в качестве теоретической базы применять труды современных исследователей проблемы, в частности – В. П. Дворкович, К. В. Балдина, В. Б. Уткина, Е. Л. Федотовой и др.

Информационная система. Понятие классификация

Характеристика понятия «Информационная система»

На сегодняшний день развития науки существует великое множество подходов к определению понятия «Информационная система». В данном исследовании мы рассмотрим наиболее универсальные из них.

Информационная система представляет собой взаимосвязанную совокупность средств, методов и персонала, которые применяются для хранения, обработки и выдачи информации для достижения различных целей^[1]. На сегодняшний день приоритетным средством обработки данных выступает компьютер.

Также информационную систему можно определить как совокупность материально–технических и социальных элементов, которые обеспечивают сбор, обработку, хранение, распределение и отражение информации^[2].

С вышеприведенным понятием тесно связан термин автоматизированной информационной системы.

Автоматизированная информационная система представляет собой разновидность информационной системы, оснащенную комплексом средств автоматизации.

Необходимо различать автоматизированную информационную систему и автоматизированную систему управления, которая является близким к автоматизированной информационной системе понятием, но имеет более конкретное назначение и более определенные задачи. Подробнее остановимся на автоматизированной системе управления ниже.

Автоматизированная система управления – это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, а также реализующая информационную технологию выполнения тех или иных задач.

Таким образом, можно сказать, что информационная технология применяется в информационной системе для преобразования информационного ресурса. Теперь, когда взаимосвязь терминов была установлена, целесообразно привести определение информационной технологии.

Информационная технология является совокупностью методов производственных процессов и программно–технических средств, которые объединены в технологическую цепочку, а также обеспечивают сбор, обработку, хранение, распределение и отражение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности^[3].

На сегодняшний день можно выделить такую основную цель информационных технологий, как качественное формирование и использование информационного продукта в соответствии с потребностями конкретного пользователя.

В качестве основных характеристик информационных технологий принято выделять следующие:

• предметом обработки являются данные;
• целью процесса обработки информации является получение информации;
• средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные средства (если речь идет о компьютерных информационных технологиях)^[4].

Среди основных критериев, при помощи которых можно оценить оптимизацию информационного процесса, выделяются надежность, актуальность, своевременность, достоверность и полнота информации

При организации сбора и регистрации данных по принципу последовательных решений могут применяться различные виды информационной технологии:

• сбор и регистрация данных непосредственно в процессе производства (на местах возникновения затрат) в форме единоличного документа и использование центральной электронно-вычислительной машины для агрегирования данных; обработка данных в режиме диалога для расчета показателей на терминале;
• получение свободного документа, использование машиносчитывающего носителя информации (например, дискеты), обработка данных по производственному отделению на персональных компьютерах.

Решение вопросов внедрения новых технологий требует комплексного, разностороннего подхода. Важно не только исследовать технико–экономические и организационные аспекты проблемы, но и учитывать влияние внедрения новых технологий на положение работника в производственном процессе. В частности, требуется анализ трудовых функций работника, его образа действия, навыков, способностей, условий труда. Сложность заключается в оценке трудовых и социально–экономических факторов.

Технология информационной деятельности предполагает создание системы записей (цифровой и текстовой информации) с применением средств компьютерной техники; использование форм документов как носителей информации; формирование базы данных; создание пакетов прикладных программ.

Одним из самых мощных факторов, стимулирующих создание все более мощных и эффективных информационных систем, является конкуренция в основной деятельности компаний, поскольку именно оперативная и полная информация даст им преимущество перед конкурентами, а невнимание к качеству и эффективности информационной системы обязательно ведет к потере позиций фирмой и, в конце концов, ее поражению^[5].

Одновременно, в настоящее время по любому вопросу технологически можно собрать такое количество информации, которое никто не в состоянии за реально отведенное ситуацией время осмыслить (иногда даже просто просмотреть) и уж тем более эффективно использовать. Отсюда следует необходимость системного подхода к рассмотрению столь масштабных явлений, как информационные процессы.

В частности, при анализе организации информационной системы естественно рассматривать ее как иерархическую, при этом на нижней ступени окажется уровень рабочего места, выше – уровень подразделения, предприятия и т.д. Если же рассматривать содержащуюся в информационной системе информацию, то уровни будут другими: детальная информация – нижний уровень, аналитическая – более высокий, стратегическая – еще более высокий и т.д.^[6] В связи с этим было бы не совсем правильно видеть в информационных системах только совокупность компьютерных средств, пусть даже очень мощных и сложных, и переносить на эти средства соответствующие подходы и оценки.

Как было уже сказано выше, основой информационной системы является технология. Если рассматривать информационную технологию по этапам, можно заметить следующее. От объема и характера входной информации в информационной системе зависят требования к устройствам ввода, их производительности, а также время ввода.

Занесение в память информации аналогично хранению сырья на складе. Объем памяти информационной системы, по существу, хорошо согласуется с вместимостью складских помещений. И так же как сырье, информация не должна «лежать на складе», она должна полностью и постоянно использоваться; избыточная память (аналогия – излишние складские площади) снижает эффективность системы, поскольку информация обрабатывается дольше, устройства большой емкости стоят дороже, их стоимость переносится на продукцию, т.е. на результат обработки информации.

Основным этапом информационных технологий является, конечно, обработка данных программами. Возможности потерь и резервы здесь обычно скрыты в большем объеме, чем на других этапах.

Выдерживая приведенную выше аналогию с производственной системой, можно заметить, что информация – это заготовки или полуфабрикаты, прикладные обрабатывающие программы – это инструменты, сервисные программные средства – приспособления, а компьютерное оборудование и базовые программные средства – это основное технологическое оборудование (станки, сварочные автоматы, прессы и т.д.). Мощное оборудование, базовые программные средства, прикладные программы, конечно, повышают производительность и качество работ, однако могут быть избыточными, что влечет за собой удорожание продукции – информационной услуги или результата расчета.

Выдача информации в требуемых формах (продукции) может осуществляться по–разному: на экран индивидуального пользовательского дисплея, в сетевые структуры для коллективного использования, в виде «твердой копии» документа, на экран (табло) и т.д. Формирование выходной информации требует затрат и оборудования и в этом аналогично предыдущему этапу.

Передача информации пользователю – рациональное потребление продукции информационной системы – весьма сложный вопрос: не всегда ясно, как и какая информация, выдаваемая ИС, действительно применяется пользователями, т.е. потребляется и дает эффект^[7].

Приведенные особенности информационной системы выявляют необходимость обеспечения эффективности как на каждом из этапов, используемых информационных технологий, так и в системе в целом как специальной проблемы менеджмента. Причем эта проблема очевидно предметно–ориентирована: информация как основная производственная материя, имеющая явные особенности, информационная технология как совокупность специфических этапов, информационная система как среда приложения менеджмента, – все это имеет существенную специфику, отличающую применение информационных технологий в менеджменте от применения в других сферах^[8].

В практике же создания информационных систем принято начинать использовать модули решения задач и комплексов задач или подсистем по мере их готовности и отработки. Поэтому процессы внедрения и создания обычно идут одновременно, тесно переплетаясь. Когда проект системы в намеченных контурах завершается, основную роль начинают играть процессы внедрения, однако тут же неизбежно возникают и расширяются внутри системы процессы ее модернизации, совершенствования и т.п. Поэтому, не завершив создание всей системы, ее начинают дорабатывать, соответственно при этом затягивается процесс внедрения. По мере внедрения, т.е. ввода в эксплуатацию элементов информационной системы, создается и вводится комплекс средств ее поддержки, сопровождения, обслуживания, испытания, освоения и т.д^[9].

Таким образом, информационная система практически никогда не завершена окончательно или сдана «под ключ»; она всегда пребывает в процессе изменения, «дышит», «живет». При этом должны непрерывно решаться ее основные задачи, причем с максимальной эффективностью на каждой стадии или в каждой фазе ее состояния. В связи с этим в информационной системе необходим постоянный контроль ее состояния и использование всех ее элементов: на всех стадиях необходимо обеспечить и достижение целей, поставленных перед системой, и планомерное и целенаправленное ее развитие в структуре основной деятельности предприятия или учреждения. Все это в совокупности представляет собой суть проблемы менеджмента применительно к информационным системам.

Можно предложить следующие возможные варианты основной цели эксплуатации информационных систем.

1. Сбор, анализ и доведение до пользователей в удобной для них форме наиболее качественной и подробной информации в интересующей их области (для случая маркетинговой информационной системы – о рынках и товарах, с которыми работает организация) при заданных ресурсах на разработку и эксплуатацию информационной системы.
2. Сбор, анализ и доведение до пользователей информации в заданной области, позволяющей проводить анализ с заданной точностью.

Цели предприятия и информационной системы требуется тщательно согласовать, а также уточнить их возможные изменения на перспективу.

Цель разработки информационной системы заключается в следующем: разработать ИС, позволяющую собирать, анализировать и доводить для пользователей наиболее качественную и подробную информацию по заданной предметной области (для случая маркетинговой информационной системы – о рынках и товарах, с которыми работает организация)^[10].

После определения целей ИС составляется перечень основных задач на период эксплуатации информационной системы:

• сбор, анализ и доведение информации до каждой группы пользователей;
• контроль эффективности функционирования информационной системы;
• текущую доработку информационной системы.

Для конкретной информационной системы целесообразно перечислить (без детализации) задачи, которые должна решать эта система в течение следующих нескольких лет – какую информацию собирать, в каком виде и как часто распространять. Все эти моменты уникальны для каждой конкретной информационной системы ^[11].

В качестве основных задач ИС по сбору, анализу и распространению информации рассматривают:

1. Примерный перечень собираемой информации;
2. Основные формы представления информации (базы данных, сайт в Интернете, печатные справочники, CD–ROM).

Для каждого вида информации следует указывать:

• ожидаемые объемы информации и требования к ее качеству;
• примерную периодичность обновления;
• основные виды анализа этой информации;
• основные формы, в которых эта информация будет доводиться до пользователей, а также периодичность их выпуска.

После установления целей информационной системы и примерных задач на следующие несколько лет очень важно разработать и согласовать критерии оценки эффективности ее функционирования. Эти критерии для организаций, собирающих информацию для своих нужд или же для продажи, будут различны.

1. Собираемая в рамках информационной системы информация предназначена для самой организации. При этом объективными критериями оценки функционирования информационной системы являются количество и качество собранной информации, а также ее соответствие потребностям пользователей.
2. Собираемая в рамках информационной системы информация предназначена для продажи. При этом критерием будет доход от продаж собранной информации и связанных с этим услуг.
3. Сама информационная система разрабатывается под конкретный заказ^[12].

Требуется также определить, на какие технические и программные средства стоит ориентироваться при проектировании системы сбора и распространения информации.Персональные компьютеры сейчас стали достаточно мощными, поэтому, как правило, для хранения баз данных будет достаточно одного или нескольких современных компьютеров. Для ввода информации и работы с ней их может потребоваться гораздо больше.

В качестве средства распространения информации можно использовать web–сайт в сети Интернет или во внутренней сети организации (интранет). Это особенно удобно для распространения информации по другим организациям и (или) по находящимся в других регионах подразделениям данной организации. Затраты на распространение больших объемов информации по многим пользователям в этом случае могут быть существенно меньше, чем при других способах распространения, а оперативность распространения данных – наиболее высокая.

В любом случае основной задачей информационной системы является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области. Современные информационные системы по определению немыслимы без использования баз данных и систем их управления, поэтому термин «информационная система» на практике сливается по смыслу с термином «система баз данных».

Классификация информационных систем

В данном параграфе рассматривается наиболее обобщенная и распространенная на сегодняшний день классификация информационных систем по различным признакам.

Типы информационных систем

Фактографические и документированные информационные системы

Тип информационной системы зависит от того, чьи интересы она обслуживает и на каком уровне управления. По характеру представления и логической организации хранимой информации информационные системы подразделяются на фактографические, документальные и геоинформационные^[13].

Фактографические информационные системы накапливают и хранят данные в виде множества экземпляров одного или нескольких типов структурных элементов (информационных объектов). Каждый из таких экземпляров или некоторая их совокупность отражают сведения по какому–либо факту, событию отдельно от всех прочих сведений и фактов.

Структура каждого типа информационного объекта состоит из конечного набора реквизитов, отражающих основные аспекты и характеристики объектов данной предметной области. Комплектование информационной базы в фактографических информационных системах включает, как правило, обязательный процесс структуризации входной информации.

Фактографические информационные системы предполагают удовлетворение информационных потребностей непосредственно, т.е. путем представления потребителям самих сведений (данных, фактов, концепций).

В документальных (документированных) информационных системах единичным элементом информации является нерасчлененный на более мелкие элементы документ и информация при вводе (входной документ), как правило, не структурируется, или структурируется в ограниченном виде. Для вводимого документа могут устанавливаться некоторые формализованные позиции (дата изготовления, исполнитель, тематика).

Некоторые виды документальных информационных систем обеспечивают установление логической взаимосвязи вводимых документов – соподчиненность по смысловому содержанию, взаимные отсылки по каким–либо критериям и т.д.

Определение и установление такой взаимосвязи представляет собой сложную многокритериальную и многоаспектную аналитическую задачу, которая не может быть формализована в полной мере.

В геоинформационных системах данные организованы в виде отдельных информационных объектов (с определенным набором реквизитов), привязанных к общей электронной топографической основе (электронной карте). Геоинформационные системы применяются для информационного обеспечения в тех предметных областях, структура информационных объектов и процессов в которых имеет пространственно–географический компонент (маршруты транспорта, коммунальное хозяйство)^[14].

Классификация информационных систем по функциональному признаку

Функциональный признак определяет назначение подсистемы, а также ее основные цели, задачи и функции. На рис. 1^[15] представлена классификация информационных систем по характеристике их функциональных подсистем.

Рисунок 1. Классификация информационных систем по функциональному признаку

В хозяйственной практике производственных и коммерческих объектов типовыми видами деятельности, которые определяют функциональный признак классификации информационных систем, являются производственная, маркетинговая, финансовая, кадровая деятельность.

Классификация информационных систем по уровням управления

Выделяют:

• информационные системы оперативного (операционного) уровня – бухгалтерская, банковских депозитов, обработки заказов, регистрации билетов, выплаты зарплаты;
• информационная система специалистов – офисная автоматизация, обработка знаний (включая экспертные системы);
• информационные системы тактического уровня (среднее звено) – мониторинг, администрирование, контроль, принятие решений;
• стратегические информационные системы – формулирование целей, стратегическое планирование^[16].

Информационные системы оперативного (операционного) уровня

Информационная система оперативного уровня поддерживает специалистов–исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов). Назначение информационной системы на этом уровне – отвечать на запросы о текущем состоянии и отслеживать поток сделок в фирме, что соответствует оперативному управлению. Чтобы с этим справляться, информационная система должна быть легко доступной, непрерывно действующей и предоставлять точную информацию.

Задачи, цели и источники информации на оперативном уровне заранее определены и в высокой степени структурированы. Решение запрограммировано в соответствии с заданным алгоритмом.

Информационная система оперативного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой. Если система работает плохо, то организация либо не получает информации извне, либо не выдает информацию. Кроме того, система – это основной поставщик информации для остальных типов информационных систем в организации, т.к. содержит и оперативную, и архивную информацию^[17].

Информационные системы специалистов

Информационные системы этого уровня помогают специалистам, работающим с данными, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем – интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов.

По мере того как индустриальное общество трансформируется в информационное, производительность экономики все больше будет зависеть от уровня развития этих систем. Такие системы, особенно в виде рабочих станций и офисных систем, наиболее быстро развиваются сегодня в бизнесе.

Информационные системы офисной автоматизации вследствие своей простоты и многопрофильности активно используются работниками любого организационного уровня. Наиболее часто их применяют работники средней квалификации: бухгалтеры, секретари, клерки. Основная цель – обработка данных, повышение эффективности их работы и упрощение канцелярского труда. Информационные системы офисной автоматизации связывают воедино работников информационной сферы в разных регионах и помогают поддерживать связь с покупателями, заказчиками и другими организациями. Их деятельность в основном охватывает управление документацией, ком­муникации, составление расписаний и т.д.

Информационные системы обработки знаний, в том числе и экспертные системы, вбирают в себя знания, необходимые инженерам, юристам, ученым при разработке или создании нового продукта. Их работа заключается в создании новой информации и нового знания. Так, например, существующие специализированные рабочие станции по инженерному и научному проектированию позволяют обеспечить высокий уровень технических разработок^[18].

Информационные системы тактического уровня (среднее звено)

Основные функции этих информационных систем:

• сравнение текущих показателей с прошлыми показателями;
• составление периодических отчетов за определенное время (а не выдача отчетов по текущим событиям, как на оперативном уровне);
• обеспечение доступа к архивной информации и т.д.

Системы поддержки принятия решений обслуживают частично структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать заранее (имеют более мощный аналитический аппарат с несколькими моделями). Информацию получают из управленческих и операционных информационных систем. Используют эти системы все, кому необходимо принимать решение: менеджеры, специалисты, аналитики. Например, их рекомендации могут пригодиться при принятии решения покупать или взять оборудование в аренду^[19].

Характеристика систем поддержки принятия решений:

• обеспечивают решение проблем, развитие которых трудно прогнозировать;
• оснащены сложными инструментальными средствами моделирования и анализа;
• позволяют легко менять постановки решаемых задач и входные данные;
• отличаются гибкостью и легко адаптируются к изменению условий несколько раз в день;
• имеют технологию, максимально ориентированную на пользователя^[20].

Способы представления информации в информационных системах

2.1 Иерархическая модель данных

Самым ранним способом представления информации в информационных системах является иерархическая модель данных. Иерархическая модель данных – это такая модель информации, которая имеет древовидную структуру и представляет собой совокупность элементов, которые, в свою очередь, расположены в определенной иерархии, как правило,- от общего к частному^[21].

Первый уровень иерархии такой модели предстает в виде единственной вершины, которая носит название «корень дерева». Верхняя вершина связывается с вершинами второго уровня, которые, в свою очередь, связаны с вершинами третьего уровня и так до самых нижних уровней. При этом важно отметить, что вершины одного уровня между собой никак не связываются, согласно данной модели. Отсюда следует вывод, что разные части информации в иерархической модели данных не являются равноправными – они находятся в определенном подчинении от других частей.

Древовидная система данной модели также предполагает, что доступ к данным открывается постепенно и возможен только по вертикали. Исходя из вышесказанного, определяется, что тип «дерево» является составным. Он включает в себя подтипы («поддеревья»), каждый из которых, в свою очередь, является типом «дерево». Корневым называется тип, который имеет подчиненные типы и сам не является подтипом. Подчиненный тип (подтип) является потомком по отношению к типу, который выступает для него в роли предка (родителя). Потомки одного и того же типа являются близнецами по отношению друг к другу^[22].

В целом тип «дерево» представляет собой иерархически организован­ный набор типов «запись».

Наглядным воплощением иерархической модели данных является иерархическая база данных, которая представляет собой упорядоченную совокупность экземпляров данных типа «дерево» (деревьев), содержащих экземпляры типа «запись» (записи). Поля записей хранят собственно числовые или символьные значения, составляющие основное содержание БД. Обход всех элементов иерархической БД обычно производится сверху вниз и слева направо.

Основные понятия применяемые в иерархической модели данных

Атрибут (элемент данных,поле) – определяется как наименьшая неделимая единица данных, доступная пользователю.. Обычно каждому элементу при описании базы данных присваивается уникальное имя. По этому имени к нему обращаются при обработке. Элемент данных также часто называют полем.

Запись (сегмент) – именованная совокупность атрибутов. Использование записей позволяет за одно обращение к базе получить некоторую логически связанную совокупность данных. Именно записи изменяются, добавляются и удаляются. Тип сегмента – это поименованная совокупность входящих в него атрибутов. Экземпляр записи – конкретная запись с конкретным значением элементов

Групповое отношение – иерархическое отношение между записями двух типов. Родительская запись (владелец группового отношения) называется исходной записью, а дочерние записи (члены группового отношения) – подчиненными. Иерархическая база данных может хранить только такие древовидные структуры^[23].

Операции над иерархически организованными данными

• добавить в базу данных новую запись; для корневой записи обязательно формирование значения ключа.
• изменить значение данных предварительно извлеченной записи; ключевые данные не должны подвергаться изменениям.
• удалить некоторую запись и все подчиненные ей записи.
• извлечь извлечение записи осуществляется в порядке левостороннего обхода дерева; в операции извлечь допускается задание условий выборки^[24].

Основными достоинствами иерархической модели данных являются:

• эффективное использование памяти ЭВМ;
• высокая скорость выполнения основных операций над данными;
• удобство работы с иерархически упорядоченной информацией;
• простота при работе с небольшим объемом данных так как, иерархический принцип соподчиненности понятий является естественным для многих задач.

К недостаткам иерархической модели представления данных относятся:

• громоздкость такой модели для обработки информации с достаточно сложными логическими связями;
• трудность в понимании ее функционирования обычным пользователем;
• трудность в применении к данным со сложной внутренней взаимосвязью;
• исключительно навигационный принцип доступа к данным.

Сетевая модель данных

Одним из первых исследователей, оказавших весомое влияние на разработку и развитие сетевой модели данных, является Ч. Бахман. Он принимал участие в разработке основных принципов сетевой модели данных, которые были окончательно сформированы в середине 60-х годов прошлого века. В сборнике основных принципов сетевой модели данных описание эталонного ее варианта приводится в виде отчетов рабочей группы по языкам данных^[25].

Сетевая модель данных является родственной иерархической модели данных. При этом она представляет собой совокупность множества записей, которые могут выступать в качестве владельцев или членов групповых отношений. Необходимо отметить также наиболее существенное различие сетевой и иерархической моделей данных: в сетевой модели запись может выступать членом более чем одного группового отношения. Тогда как в иерархической модели каждая вершина обособлена от своего уровня и связана только по вертикали иерархии.

Согласно положениям о сетевой модели, каждое групповое отношение получает имя, после чего определяются различия между его типом и экземпляром. Тип группового отношения задается его именем и определяет свойства общие для всех экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения представляется записью–владельцем и множеством (возможно пустым) подчиненных записей. При этом имеется следующее ограничение: экземпляр записи не может быть членом двух экземпляров групповых отношений одного типа.

Каждый экземпляр группового отношения характеризуется следующими признаками:

• способ упорядочения подчиненных записей:
• произвольный,
• хронологический /очередь/,
• обратный хронологический /стек/,
• сортированный^[26].

Если запись объявлена подчиненной в нескольких групповых отношениях, то в каждом из них может быть назначен свой способ упорядочивания.

• режим включения подчиненных записей:
• автоматический – невозможно занести в БД запись без того, чтобы она была сразу же закреплена за неким владельцем;
• ручной – позволяет запомнить в БД подчиненную запись и не включать ее немедленно в экземпляр группового отношения. Эта операция позже инициируется пользователем;
• режим исключения^[27].

Принято выделять три класса членства подчиненных записей в групповых отношениях:

Фиксированное. Подчиненная запись жестко связана с записью владельцем и ее можно исключить из группового отношения только удалив. При удалении записи–владельца все подчиненные записи автоматически тоже удаляются.

Обязательное. Допускается переключение подчиненной записи на другого владельца, но невозможно ее существование без владельца. Для удаления записи–владельца необходимо, чтобы она не имела подчиненных записей с обязательным членством.

Необязательное. Можно исключить запись из группового отношения, но сохранить ее в базе данных не прикрепляя к другому владельцу. При удалении записи–владельца ее подчиненные записи – необязательные члены сохраняются в базе, не участвуя более в групповом отношении такого типа.

Операции над данными.

ДОБАВИТЬ – внести запись в БД и, в зависимости от режима включения, либо включить ее в групповое отношение, где она объявлена подчиненной, либо не включать ни в какое групповое отношение.

ВКЛЮЧИТЬ В ГРУППОВОЕ ОТНОШЕНИЕ – связать существующую подчиненную запись с записью–владельцем.

ПЕРЕКЛЮЧИТЬ – связать существующую подчиненную запись с другой записью–владельцем в том же групповом отношении.

ОБНОВИТЬ – изменить значение элементов предварительно извлеченной записи.

ИЗВЛЕЧЬ – извлечь записи последовательно по значению ключа, а также используя групповые отношения – от владельца можно перейти к записям – членам, а от подчиненной записи к владельцу набора.

УДАЛИТЬ – убрать из БД запись. Если эта запись является владельцем группового отношения, то анализируется класс членства подчиненных записей. Обязательные члены должны быть предварительно исключены из группового отношения, фиксированные удалены вместе с владельцем, необязательные останутся в БД.

ИСКЛЮЧИТЬ ИЗ ГРУППОВОГО ОТНОШЕНИЯ – разорвать связь между записью–владельцем и записью–членом^[28].

Достоинством сетевой модели данных является возможность эффективной реализации по показателям затрат памяти и оперативности.

Недостатком сетевой модели данных являются высокая сложность и жесткость схемы базы данных, построенной на её основе. Поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, то эта модель не является полностью независимой от приложения.

2.3 Реляционная модель данных

Наиболее распространенной в сегодняшней практике проектирования информационных систем является реляционная модель данных. Реляционная модель данных является совокупностью данных, которая состоит из набора двумерных таблиц^[29]. В теории множеств таблице соответствует термин отношение, физическим представлением которого является таблица, отсюда и название модели – реляционная.

В первый раз принципы реляционного подхода к представлению данных в информационных системах увидели свет в 1969-1970 годах, когда были сформулированы и публично изданы Э. Ф. Коддом в труде «A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks»^[30].

Если сравнивать реляционную модель данных с иерархической и сетевой, то первая выгодно отличается со стороны удобства для пользователя, так как обладает большим уровнем абстракции данных. Как было сказано выше, сегодня реляционная модель представления данных представляет собой наиболее удобную и привычную, в частности – с позиции представления данных пользователю. Можно даже сказать, что реляционная модель стала неким стандартом, на который держит курс подавляющее большинство современных баз данных.

Согласно наиболее распространенному подходу, реляционная модель данных состоит их трех частей, каждая из которых описывает соответствующий аспект. Это структурная, манипуляционная и целостная части. В рамках настоящего исследования целесообразно кратко рассмотреть каждую часть реляционной модели.

Структурная часть

Структурная часть (аспект), отвечает за принцип построения структуры реляционной базы данных на нормализированном наборе n–арных отношений, в форме таблиц. Важно что реляционная база данных, структурно может представляться только в виде отношений.

Манипуляционная часть

В манипуляционной части модели утверждаются операторы манипулирования отношениями – реляционная алгебра и реляционное исчисление. Первый механизм базируется в основном на классической теории множеств (с некоторыми уточнениями), а второй – на классическом логическом аппарате исчисления предикатов первого порядка. Основной функцией манипуляционной части реляционной модели является обеспечение меры реляционности любого конкретного языка реляционных БД: язык называется реляционным, если он обладает не меньшей выразительностью и мощностью, чем реляционная алгебра или реляционное исчисление.

Целостная часть

В целостной части реляционной модели данных фиксируются два базовых требования целостности, которые должны поддерживаться в любой реляционной СУБД. Первое требование называется требованием целостности сущностей. Объекту или сущности реального мира в реляционных БД соответствуют кортежи отношений. Конкретно требование состоит в том, что любой кортеж любого отношения отличим от любого другого кортежа этого отношения, т.е. другими словами, любое отношение должно обладать первичным ключом. Как мы видели в предыдущем разделе, это требование автоматически удовлетворяется, если в системе не нарушаются базовые свойства отношений^[31].

Второе требование называется требованием целостности по ссылкам и является несколько более сложным. Очевидно, что при соблюдении нормализованности отношений сложные сущности реального мира представляются в реляционной БД в виде нескольких кортежей нескольких отношений. Требование целостности по ссылкам, или требование внешнего ключа состоит в том, что для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в ссылающемся отношении, в отношении, на которое ведет ссылка, должен найтись кортеж с таким же значением первичного ключа, либо значение внешнего ключа должно быть неопределенным (т.е. ни на что не указывать).

Структура реляционной модели данных

При табличной организации данных отсутствует иерархия элементов. Строки и столбцы могут быть просмотрены в любом порядке, поэтому высока гибкость выбора любого подмножества элементов в строках и столбцах. Любая таблица в реляционной базе состоит из строк, которые называют записями, и столбцов, которые называют полями. На пересечении строк и столбцов находятся конкретные значения данных. Для каждого поля определяется множество его значений.

В реляционной модели данных применяются разделы реляционной алгебры, откуда и была заимствованна соответствующая терминология.В реляционной алгебре поименованный столбец отношения называется атрибутом, а множество всех возможных значений конкретного атрибута – доменом. Строки таблицы со значениями разных атрибутов называют кортежами. Атрибут, значение которого однозначно идентифицирует кортежи, называется ключевым (или просто ключом). Так ключевое поле – это такое поле, значения которого в данной таблице не повторяется. В отличие от иерархической и сетевой моделей данных в реляционной отсутствует понятие группового отношения. Для отражения ассоциаций между кортежами разных отношений используется дублирование их ключей. Сложный ключ выбирается в тех случаях, когда ни одно поле таблицы однозначно не определяет запись.

Записи в таблице хранятся упорядоченными по ключу. Ключ может быть простым, состоящим из одного поля, и сложным, состоящим из нескольких полей. Сложный ключ выбирается в тех случаях, когда ни одно поле таблицы однозначно не определяет запись^[32].

Кроме первичного ключа в таблице могут быть вторичные ключи, называемые еще внешними ключами, или индексами. Индекс – это поле или совокупность полей, чьи значения имеются в нескольких таблицах и которое является первичным ключом в одной из них. Значения индекса могут повторяться в некоторой таблице. Индекс обеспечивает логическую последовательность записей в таблице, а также прямой доступ к записи.

По первичному ключу всегда отыскивается только одна строка, а по вторичному – может отыскиваться группа строк с одинаковыми значениями первичного ключа. Ключи нужны для однозначной идентификации и упорядочения записей таблицы, а индексы для упорядочения и ускорения поиска.

Индексы можно создавать и удалять, оставляя неизменным содержание записей реляционной таблицы. Количество индексов, имена индексов, соответствие индексов полям таблицы определяется при создании схемы таблицы.

Индексы позволяют эффективно реализовать поиск и обработку данных, формирую дополнительные индексные файлы. При корректировке данных автоматически упорядочиваются индексы, изменяется местоположение каждого индекса согласно принятому условию (возрастанию или убыванию значений). Сами же записи реляционной таблицы не перемещаются при удалении или включении новых экземпляров записей, изменении значений их ключевых полей.

С помощью индексов и ключей устанавливаются связи между таблицами. Связь устанавливается путем присвоения значений внешнего ключа одной таблицы значениям первичного ключа другой. Группа связанных таблиц называется схемой данных. Информация о таблицах, их полях, ключах и т.п. называется метаданными^[33].

Достоинства и недостатки реляционной модели данных

Достоинства

• Изложение информации в простой и понятной для пользователя форме (таблица).
• Реляционная модель данных основана на строгом математическом аппарате, что позволяет лаконично описывать необходимые операции над данными.
• Независимость данных от изменения в прикладной программе при изменении.
• Позволяет создавать языки манипулирования данными не процедурного типа.

Для работы с моделью данных нет необходимости полностью знать организацию БД.

Недостатки

• Относительно медленный доступ к данным.
• Трудность в создании БД основанной на реляционной модели.
• Трудность в переводе в таблицу сложных отношений.
• Требуется относительно большой объем памяти.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведения исследования были выполнены поставленные задачи:

1. Охарактеризовано понятие «Информационная система», выявлены ее основные составляющие, функции, а также требования к грамотной организации данных;
2. Приведена классификация информационных систем по различным признакам;
3. Проанализирован способ представления информации посредством иерархической модели данных;
4. Изучен способ представления информации при помощи сетевой модели данных;
5. Дан анализ реляционной базе данных

Благодаря выполнению перечисленных задач была достигнута поставленная цель работы – изучение способов представления данных в информационных системах.

Кроме того определено, что каждый из существующих на данный момент развития науки способов представления данных в информационных системах имеет свои неоспоримые преимущества перед остальными, а также недостатки. Выбирать, какой именно способ представления данных в информационной системе использовать – иерархический, сетевой или реляционный – следует целесообразно проектируемой системе, цели ее функционирования и задачам, которые она должна выполнять.

Учитывая высокие темпы развития информационных и компьютерных технологий, можно смело утверждать, что в скором времени человечество ожидает очередной скачок открытий, среди которых могут оказаться и принципиально новые, совершенно неожиданные способы представления информации в информационных системах. Таким образом, настоящее исследование может быть продолжено по мере появления новых способов представления данных.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Александров, Д.В. Инструментальные средства информационного менеджмента. CASE–технологии и распределенные информационные системы: Учебное пособие / Д.В. Александров. – М.: ФиС, 2011. – 224 c.
2. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: Учебное пособие (ГРИФ) / К.В. Балдин. – М.: ИНФРА–М, 2012. – 218 c.
3. Блиновская, Я.Ю. Введение в геоинформационные системы: Учебное пособие / Я.Ю. Блиновская, Д.С. Задоя. – М.: Форум, НИЦ ИНФРА–М, 2013. – 112 c.
4. Бодров, О.А Предметно–ориентированные экономические информационные системы / О.А Бодров. – М.: ГЛТ, 2013. – 244 c.
5. Вдовин, В.М. Предметно–ориентированные экономические информационные системы: Учебное пособие / В.М. Вдовин, Л.Е. Суркова и др. – М.: Дашков и К, 2016. – 388 c.
6. Горбенко, А.О. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / А.О. Горбенко. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 292 c.
7. Данелян, Т.Я. Экономические информационные системы (ЭИС) предприятий и организаций: Монография. / Т.Я. Данелян. – М.: ЮНИТИ, 2015. – 284 c.
8. Дворкович, В.П. Цифровые видеоинформационные системы (теория и практика) / В.П. Дворкович, А.В. Дворкович. – М.: Техносфера, 2012. – 1008 c.
9. Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы: Интернет–технологии. Математическое моделирование. Системы управления. Компьютерная графика / С.В. Емельянов. – М.: Ленанд, 2012. – 96 c.
10. Миков, А.И. Информационные процессы и нормативные системы в IT: Математические модели. Проблемы проектирования. Новые подходы / А.И. Миков. – М.: КД Либроком, 2013. – 256 c.
11. Одинцов, Б.Е. Информационные системы управления эффективностью бизнеса: Учебник и практикум / Б.Е. Одинцов. – Люберцы: Юрайт, 2015. – 206 c.
12. Патрушина, С.М. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / С.М. Патрушина, Н.А. Аручиди.. – М.: Мини Тайп, 2012. – 144 c.
13. Перова, М.Б. Информационные системы и технологии в экономике: Учебное пособие / М.Б. Перова. – М.: Финансы и статистика, 2007. – 352 c.
14. Пипко, В.А. Информационные сети и системы. Справочная книга / В.А. Пипко и др. – М.: Финансы и статистика, 1996. – 368 c.
15. Сырецкий, Г.А. Информатика. Фундаментальный курс. Том II. Информационные технологии и системы / Г.А. Сырецкий. – СПб.: BHV, 2012. – 848 c.
16. Уткин, В.Б. Информационные системы в экономике: Учебник для студентов высших учебных заведений / В.Б. Уткин, К.В. Балдин. – М.: ИЦ Академия, 2012. – 288 c.
17. Федорова, Г.Н. Информационные системы: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Г.Н. Федорова. – М.: ИЦ Академия, 2013. – 208 c.
18. Федотова, Е.Л. Информационные технологии и системы: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. – М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА–М, 2013. – 352 c.
19. Чаадаев, В.К. Информационные системы компаний связи. Создание и внедрение / В.К. Чаадаев и др. – М.: Эко–Трендз, 2004. – 256 c.
20. Чандра, А.М. Дистанционное зондирование и географические информационные системы / А.М. Чандра. – М.: Техносфера, 2008. – 312 c.
21. Ясенев, В.Н. Информационные системы и технологии в экономике: Учебное пособие для студентов вузов / В.Н. Ясенев. – М.: ЮНИТИ–ДАНА, 2012. – 560 с.

1. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: Учебное пособие (ГРИФ) / К.В. Балдин. – М.: ИНФРА–М, 2012. – 125 c. ↑

2. Горбенко, А.О. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / А.О. Горбенко. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 203 c. ↑

3. Патрушина, С.М. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / С.М. Патрушина, Н.А. Аручиди.. – М.: Мини Тайп, 2012. – 69 c. ↑

4. Патрушина, С.М. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / С.М. Патрушина, Н.А. Аручиди.. – М.: Мини Тайп, 2012. – 75c. ↑

5. Уткин, В.Б. Информационные системы в экономике: Учебник для студентов высших учебных заведений / В.Б. Уткин, К.В. Балдин. – М.: ИЦ Академия, 2012. – 117 c. ↑

6. Уткин, В.Б. Информационные системы в экономике: Учебник для студентов высших учебных заведений / В.Б. Уткин, К.В. Балдин. – М.: ИЦ Академия, 2012. – 121 c. ↑

7. Чандра, А.М. Дистанционное зондирование и географические информационные системы / А.М. Чандра. – М.: Техносфера, 2008. –34 c. ↑

8. Чандра, А.М. Дистанционное зондирование и географические информационные системы / А.М. Чандра. – М.: Техносфера, 2008. –39 c ↑

9. Одинцов, Б.Е. Информационные системы управления эффективностью бизнеса: Учебник и практикум / Б.Е. Одинцов. – Люберцы: Юрайт, 2015. – 164 c. ↑

10. Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы: Интернет–технологии. Математическое моделирование. Системы управления. Компьютерная графика / С.В. Емельянов. – М.: Ленанд, 2012. – 26 c. ↑

11. Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы: Интернет–технологии. Математическое моделирование. Системы управления. Компьютерная графика / С.В. Емельянов. – М.: Ленанд, 2012. – 31 c. ↑

12. Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы: Интернет–технологии. Математическое моделирование. Системы управления. Компьютерная графика / С.В. Емельянов. – М.: Ленанд, 2012. – 34 c. ↑

13. Бодров, О.А Предметно–ориентированные экономические информационные системы / О.А Бодров. – М.: ГЛТ, 2013. – 203 c ↑

14. Бодров, О.А Предметно–ориентированные экономические информационные системы / О.А Бодров. – М.: ГЛТ, 2013. – 209 c ↑

15. Данелян, Т.Я. Экономические информационные системы (ЭИС) предприятий и организаций: Монография. / Т.Я. Данелян. – М.: ЮНИТИ, 2015. – 127 c. ↑

16. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: Учебное пособие (ГРИФ) / К.В. Балдин. – М.: ИНФРА–М, 2012. – 73 c. ↑

17. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: Учебное пособие (ГРИФ) / К.В. Балдин. – М.: ИНФРА–М, 2012. – 81 c. ↑

18. Александров, Д.В. Инструментальные средства информационного менеджмента. CASE–технологии и распределенные информационные системы: Учебное пособие / Д.В. Александров. – М.: ФиС, 2011. – 107 c ↑

19. Александров, Д.В. Инструментальные средства информационного менеджмента. CASE–технологии и распределенные информационные системы: Учебное пособие / Д.В. Александров. – М.: ФиС, 2011. – 111 c ↑

20. Вдовин, В.М. Предметно–ориентированные экономические информационные системы: Учебное пособие / В.М. Вдовин, Л.Е. Суркова и др. – М.: Дашков и К, 2016. – 316 c ↑

21. Емельянов, С.В. Информационные технологии и вычислительные системы: Интернет–технологии. Математическое моделирование. Системы управления. Компьютерная графика / С.В. Емельянов. – М.: Ленанд, 2012. – 23 c. ↑

22. Перова, М.Б. Информационные системы и технологии в экономике: Учебное пособие / М.Б. Перова. – М.: Финансы и статистика, 2007. – 124 c. ↑

23. Пипко, В.А. Информационные сети и системы. Справочная книга / В.А. Пипко и др. – М.: Финансы и статистика, 1996. – 41 c ↑

24. Пипко, В.А. Информационные сети и системы. Справочная книга / В.А. Пипко и др. – М.: Финансы и статистика, 1996. – 43 c ↑

25. Горбенко, А.О. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / А.О. Горбенко. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 107 c. ↑

26. Горбенко, А.О. Информационные системы в экономике: Учебное пособие / А.О. Горбенко. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 111 c. ↑

27. Сырецкий, Г.А. Информатика. Фундаментальный курс. Том II. Информационные технологии и системы / Г.А. Сырецкий. – СПб.: BHV, 2012. – 624 c ↑

28. Ясенев, В.Н. Информационные системы и технологии в экономике: Учебное пособие для студентов вузов / В.Н. Ясенев. – М.: ЮНИТИ–ДАНА, 2012. – 417 c. ↑

29. Федотова, Е.Л. Информационные технологии и системы: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. – М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА–М, 2013. – 74 c ↑

30. Чаадаев, В.К. Информационные системы компаний связи. Создание и внедрение / В.К. Чаадаев и др. – М.: Эко–Трендз, 2004. – 136 c ↑

31. Уткин, В.Б. Информационные системы в экономике: Учебник для студентов высших учебных заведений / В.Б. Уткин, К.В. Балдин. – М.: ИЦ Академия, 2012. – 227 c ↑

32. Одинцов, Б.Е. Информационные системы управления эффективностью бизнеса: Учебник и практикум / Б.Е. Одинцов. – Люберцы: Юрайт, 2015. – 104 c. ↑

33. Сырецкий, Г.А. Информатика. Фундаментальный курс. Том II. Информационные технологии и системы / Г.А. Сырецкий. – СПб.: BHV, 2012. – 741 c. ↑