Информационные системы и технологии.

Типы данных

Тип данных (встречается также термин вид данных) фундаментальное понятие теории программирования. Тип данных определяет 1) множество значений, 2) набор операций, которые можно применять к таким значениям и, возможно, 3) способ реализации хранения значений и выполнения операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определённым типам.
Типы данных могут быть получены на основ других типов данных путем обобщения и агрегации.
Данные могут относиться к структурированному или неструктурированному типу. Структурированный тип определяетс как агрегат базовых типов. Базовые типы в конечном итоге неструктурированны.
Наипростейшие неструктурированные типы данных называются примитивными типами данных (например, целые, вещественные, булевы, указатели). Предполагается, что наиболее примитивные типы данных реализуются аппаратными средствами. Неструктурированные типы данных в пределе основываются на одном примитивном типе.
Конструирование типа данных можно представить как последовательность этапов процесса абстракции. На первом этапе для получения типа данных на основе обобщения определенных знаков или, возможно, других типов используется техника абстракции. Далее выбирается представление абстракции. Затем специфицируется манипулирование (т.е. операции). И наконец, формируется аксиоматика, строго определяющая свойства, абстрагированные от знаков (т.е. ограничения целостности).
Рассмотрим подробнее примитивные (базовые) типы данных.
Почти все современные языки программирования поддерживают целый, вещественный и литерный типы данных. Многие, кроме того, поддерживают булевский или логический тип.
Целый (integer). Представляет множество целых чисел. В системе программирования должны быть определены следующие операторы:
+ сложение,
- вычитание,
* умножение,
/ деление,
% остаток от целочисленного деления.
В каждой ВМ определено некоторое подмножество целых чисел, лежащих в некоторых пределах. С этим подмножеством компьютер может оперировать прямо и эффективно.
Следует отметить, что, несмотря на внешнюю простоту целого типа, обычные аксиомы арифметики, вообще говоря, нельзя применять к арифметике вычислительной машины. Они не верны в тех случаях, когда истинный результат операции лежит вне заданного конечного диапазона значений.
Литерный (char). Этот тип обозначает конечное упорядоченное множество литер. Помимо диапазонов чисел, следует определять набор литер, с помощью которых компьютер общается с внешним миром. Литерами из этого набора снабжаются все периферийные устройства (читающие и печатающие). Существует несколько общепринятых стандартов наборов литер:
Международной организации стандартов ISO - International Standards Organisation;
Американский стандартный код для обмена информацией ASCII - American Standard Code for Information Interchange
8-ми и 7-ми битовые коды обмена информацией КОИ-8 и КОИ-7
Вещественный (real, float, double). Особое значение имеет тот факт, что в машине можно представить только значения из конечного диапазона. В случае целых чисел можно утверждать, что при любых обстоятельствах, кроме переполнения, в результате выполнения арифметических операций получались точные значения. Но применительно к арифметике с вещественными числами это утверждение неверно.
Причина заключается в том, что на сколь угодно малом интервале оси вещественных чисел содержится бесконечно много значений. Ось вещественных чисел образует так называемый континуум.

Модели и типы данных

Содержание
Введение 3
Модели данных 4
Типы данных 7
Заключение 10
Литература 11


Введение

С компьютерами и результатами их применения мы сталкиваемся повсеместно. Выйдя утром на улицу, видим сверстанную на компьютере рекламу; садимся в трамвай, расписание для которого составлено с помощью компьютера; покупаем в супермаркете булочку а кассир использует сканер штрих-кодов и специальную базу данных; приходим домой и запускаем любимую игрушку (а в данный момент набираем введение для реферата)
Казалось бы, задачи, решаемые компьютером в приведенных примерах, абсолютно разные. Однако, если рассмотреть, как они решаются, можно обнаружить немало сходства. По сути, все задачи сводятся к вводу, обработке и выводу данных.
Данные одно из фундаментальных понятий всех компьютерных наук. Цель данной работы рассмотрение существующих на данный момент моделей данных, а также некоторых наиболее часто употребимых в языках программирования типов данных.

Модели данных
Модель данных - это совокупность структур данных и операций их обработки. Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.
Исторически первыми появились иерархическая и сетевая модели, это так называемые ранние модели. Реляционная модель появилась позже. На сегодняшний день она является доминирующей на рынке СУБД, хотя в последнее время появляются и получают все большее распространение так называемые постреляционные (послереляционные) модели, которые используют объектный подход для организации данных.
Иерархическая модель представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое по структуре дерево (граф).
Структура иерархической модели представлена на рисунке 1.


Рисунок 1 Иерархическая модель

К основным понятиям иерархической структуры относятся уровень, узел и связь. Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину, не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем - первом уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т. д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. К каждой записи базы данных существует только один иерархический путь от корневой записи.
В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.
Структура сетевой модели представлена на рисунке 2.


Рисунок 2 Сетевая модель

Реляционная модель данных объекты и связи между ними представляет в виде таблиц, при этом связи тоже рассматриваются как объекты. Все строки, составляющие таблицу в реляционной базе данных, должны иметь первичный ключ. Все современные средства СУБД поддерживают реляционную модель данных.
Эта модель характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

1. Ахо А.В., Хопкрофт Дж., Ульман Дж.Д. Структуры данных и алгоритмы. М.: Вильямс, 2000
2. Базы данных // Электронный ресурс. Режим доступа: http://do.rksi.ru/library/courses/bd/book.dbk
3. Модели данных // Курс "Базы данных". Электронный ресурс: Всесибирская заочная школа информационных технологий. Режим доступа: http://vzshit.net.ru/index.php?id=24
4. Типы данных //Электронный ресурс: Объектно-ориентированное программирование. Режим доступа: http://s-m-d.info/knigi/oop/oop1.html
5. Цикритзис Л. Модели данных. М.: Юпитер+, 2005