Программное обеспечение

База данных может входить в банк данных, а может использоваться автономно. База данных может содержать информацию практически любого типа. Данные в одной базе данных обычно относятся к какой-либо одной предметной области. Более точно можно сказать, что информация об объекте или отношениях объектов, выраженная в знаковой форме, образует данные.

Для любой базы данных можно говорить о ее логической организации и о ее физической организации.

Физическая организация – это способ представления, размещения и хранения данных на носителе. Логическая организация представляет собой модель структуры всей совокупности данных. По сути, это способ объединения данных в записи, это "взгляд" на данные с точки зрения их использования в прикладных программах.

Наиболее распространенными способами логической организации данных в БД являются табличный, древовидный, сетевой. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки.

 

Выбор способа представления данных зависит от особенностей предметной области и тех задач, которые предполагается решать с помощью этих данных.

Системы управления базами данных обычно поддерживают какую-нибудь одну из моделей организации данных, т.е. с их помощью можно создать базу данных вполне определенного типа. Наиболее распространены реляционные СУБД. Это такие известные программные средства, как dBASE, Ребус, Lotus, FoxPro, Clipper, Access, Paradox и многие другие.

К СУБД иерархического типа можно отнести многие системы управления файлами, в частности Norton Commander, Far Manager, Диспетчер файлов и пр. Большинство СУБД, предназначенных для создания и ведения библиотечных баз данных, также иерархического типа.

СУБД сетевого типа используются преимущественно в автоматизированных системах управления и системах управления корпоративными бизнес-процессами. Сетевой тип логической организации данных в наибольшей степени отражает наличие самых разнообразных связей (сырьевых, кадровых, информационных, финансовых и пр.) между элементами производственного процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Программные средства для вычислительных работ

Электронные таблицы, пакеты прикладных программ (ППП) для статистической обработки данных, специализированные математические ППП. Электронные таблицы (SuperCalc, Excel, Lotus, Quattro Pro, SDSS Spreadsheet, VistaCalc, GS-Calc и др.) относятся к классу систем обработки числовой информации, называемых Spreadsheet. Буквальный перевод термина "spreadsheet" c английского языка означает "расстеленный лист (бумаги)". Области применения электронных таблиц: бухгалтерский и банковский учет; планирование распределения ресурсов; проектно-сметные работы; инженерно-технические расчеты; статистическая обработка больших массивов информации; исследование динамических процессов.

Табличный процессор - это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц. Электронная таблица - это компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и граф, на пересечении которых располагаются клетки, в которых содержится числовая информация, формулы или текст [10]. Электронные таблицы представляют комплексные средств для хранения типов данных и их обработки. В некоторой степени они аналогичны системам управления базами данных, но основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним доступа, а на преобразование данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием.

В отличие от баз данных, которые обычно содержат широких спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), для электронных таблиц характерна повышенная сосредоточенность на числовых данных.

 

 

 

Основное свойство электронных таблиц состоит в том, что при изменении содержания любых ячеек таблицы может происходить автоматическое изменение содержания во всех прочих ячейках, связанных с изменениями соотношением заданным математическими или логическими выражениями (формулами). Простота и удобство работы с электронными таблицами снискали им широкое применение в сфере бухгалтерского учета, в качестве универсальных инструментов анализа финансовых, сырьевых и товарных рынков, доступных средств обработки результатов технических испытаний, то есть всюду, где необходимо автоматизировать регулярно повторяющиеся вычисления достаточно больших объемов числовых данных.

Самые популярные табличные процессоры - Microsoft Excel, Access и Lotus 1-2-3. В Microsoft Excel автоматизированы многие рутинные операции, специальные шаблоны помогают создавать отчёты, импортировать данные и многое другое. Lotus 1-2-3 - профессиональный процессор электронных таблиц. Широкие графические возможности и удобный интерфейс пакета позволяют быстро ориентироваться в нём. С его помощью можно создать любой финансовый документ, отчёт для бухгалтерии, составить бюджет, а затем разместить все эти документы в базах данных.

Основные возможности электронных таблиц: решение расчетных задач, проведение вычислений по формулам, заданным пользователем; решение оптимизационных задач; анализ и моделирование на основе результатов вычислений; оформление таблиц, отчетов; построение диаграмм требуемого вида; распространение и просмотр электронных таблиц всеми участниками рабочей группы и другое.

Элементами таблицы являются столбцы, строки, ячейки, блоки ячеек. Чаще всего строки пронумерованы (1, 2, 3, 4, ...), а столбцы поименованы латинскими буквами и комбинациями букв (А, В, С, ..., АА, АВ,..., IV).

 

Элемент, находящийся на пересечении столбца и строки, называется ячейкой (клеткой).

Прямоугольная область таблицы называется блоком (диапазоном, интервалом) ячеек. Блок задается адресами верхней левой и правой нижней ячеек блока, перечисленными чаще всего через двоеточие.

Каждая ячейка таблицы имеет следующие характеристики: адрес; содержимое; изображение; формат; комментарий.

Адрес ячейки – имя (номер) столбца и номер строки, на пересечении которых находится ячейка. Используется в формулах в виде относительной, абсолютной или смешанной ссылки, а также для быстрого перемещения по таблице.

Содержимым ячейки может быть: число (целое со знаком или без (–345), дробное с фиксированной точкой (253,62) или с плавающей точкой (2,5362е + 2)); текст; формула.

Формула – всегда начинается со знака "=" и может содержать числовые константы, абсолютные или относительные ссылки на адреса ячеек, встроенные функции. Аргументы функций всегда заключаются в круглые скобки.

Формат ячейки – определяется форматом чисел, шрифтом, цветом символов, видом рамки, цветом фона, выравниванием по границам ячейки, наличием защиты ячейки.

Имя – употребляется как замена абсолютного адреса ячейки для использования его в формулах.

Преимущества использования ЭТ при решении задач:

1. решение задач с помощью электронных таблиц освобождает от составления подробного алгоритма решения задачи и отладки соответствующей программы.

 

2. при использовании однотипных формул используется копирование формулы в нужные ячейки.

3. изменение содержимого любой ячейки приводит к автоматическому пересчету значений всех ячеек таблицы, в которых есть ссылки на данную.

4. исходные данные и результаты расчетов можно анализировать как в числовом виде, так и представить их с помощью деловой графики. Изменение данных, по которым строились графики, автоматически отразится в изменении графического образа.

Помимо рассмотренных выше коммерческих продуктов существует альтернативное свободное программное обеспечение для работы с электронными таблицами: OpenOffice.org Calc, Gnumeric.

Gnumeric - это свободный табличный  процессор, поддерживается на GNU/Linux, Mac OS, Microsoft Windows и других ОС. Gnumeric является  частью GNOME Office, набора офисных приложений  с некоторой долей интеграции. Разработчики стараются обеспечить  поддержку полнофункциональных  электронных таблиц и простой  переход для пользователей и  организаций с несвободных программ. Некоторые специалисты утверждают, что он обеспечивает больше  функций и намного большую  точность вычислений, чем Microsoft Excel. Gnumeric поддерживает систему подключаемых  модулей, позволяющая расширять  функциональность - добавлять функции, использовать иные форматы ввода-вывода  и возможности обработки данных  в реальном времени.

OpenOffice.Calc - похож на Microsoft Excel и функциональность этих редакторов  примерно равна. Если Calc сравнивать  с Excel, то в последнем работать  удобнее и быстрее. При работе  с программой Calc следует отметить  один важный момент: функции в  программе названы на английском  языке в любой локализованной  версии, тогда как в продукте  от Microsoft – на русском в русскоязычной  и на английском в англоязычной.

При работе с диаграммами, во-первых, несмотря на отличную совместимость со многими документами MS Office, Calc отображает диаграммы и графики, созданные в Excel, некорректно.

 Во-вторых некоторые  параметры для редактирования  диаграмм недоступны – в частности  это касается заливки. Для непосредственно  самих полос графика можно  задавать заполнение сплошным  цветом, градиентом, штриховкой и  каким-либо рисунком, но градиент  можно выбрать только из предуставленных  разработчиками - это достаточно  серьёзная недоработка, но с другой  стороны, для графиков можно включить  прозрачность и тени. Кроме того, можно создавать трёхмерные диаграммы, где позволяется задать любой  угол наклона и даже рассчитывается  освещение для каждой полоски  графика.

Минус программ OpenOffice - некоторая «заторможенность» при сохранении больших документов: виной всему формат файлов этого пакета. Все они сохраняются в виде XML, запакованного в ZIP-архив - преобразование и упаковка занимают достаточно долгое время.

Пакеты статистической обработки (Systat, Statistica, Stadia и др.) предназначены, как это ясно из названия, для проведения статистической обработки больших массивов данных. Заметим, что многие электронные таблицы позволяют пользователю рассчитать не только простые статистические показатели, но и произвести более сложные расчеты с использованием встроенных статистических функций: вычисление коэффициентов корреляции, характеризующих степень сходства результатов разных измерений, ранг числа в списке чисел, коэффициенты функций распределения данных и многое другое. Пакеты статистической обработки имеют развитые средства графического представления исходных данных и результатов расчета. Это не только двумерные диаграммы и графики, но и многомерные изображения.

 

Универсальные пакеты содержат такие разделы математической статистики, как описательная статистика, парные категории, анализ факторных эффектов, анализ временных рядов, многомерные методы, методы контроля качества и др. Парные критерии оценивают различия между двумя совокупностями данных (задача: определение влияния нововведения, сделанного на предприятии, на результаты работы).

Многомерные методы (дискриминантный, кластерный) позволяют по экономическим показателям выделить группы сходных предприятий.

Математические пакеты (Eureka, Mathcad, Mathcad Professional, Matlab, Maple, Mathematica и др.) позволяют решить практически любую математическую задачу и представить результаты расчетов в табличном или графическом виде. Многие математические пакеты имеют развитые средства построения трехмерных поверхностей, задаваемых с помощью функций.

Mathematica разработана компанией Wolfram Research Inc, позволяет упрощать  алгебраические выражения, дифференцировать, вычислять различные интегралы, суммы, произведения, решать алгебраические  и дифференциальные уравнения  и системы, раскладывать функции  в ряды и находить пределы. Mathematica решает численными методами  задачи, которые не поддаются  аналитическому решению, а также  задачи оптимизации и математической  статистики.

В основу системы Matlab (MATrix LABoratory - матричная лаборатория) положен принцип расширяемости, позволяющей адаптировать систему под задачи пользователя. Сущность этого принципа заключается в том, что пользователь может создавать практически неограниченное число собственных функций, которые хранятся на жестком диске ЭВМ. Matlab имеет средства для расчета и проектирования аналоговых и переходных характеристик и таких же характеристик для линейных электрических цепей, средства для спектрального анализа и синтеза.

 

Для решения задач моделирования программа Matlab дополнена пакетом Simulink c визуально-ориентированным программированием.

Maple V – универсальный  математический пакет, преимущество  которого заключается в поддержке  символьных вычислений, мощных графических  возможностей, наличием многофункционального  внутреннего языка программирования. Пакет Maple дает возможность пользователю  сосредоточится на решении задачи  в аналитическом виде, не тратя  время на численные решения  частных задач.

Студентам и преподавателям пакет помогает глубже понять многие математические методы и проанализировать влияние различных параметров на найденное решение.

Отличительной чертой Mathcad является использование в ней общепринятых в математике символов для обозначения операций интегрирования, дифференцирования, вычисления рядов и т.д. возможность использования латинских, греческих букв, верхних и нижних индексов позволяет получать формулы в привычном виде. Mathcad является интегрирующей системой, позволяющей создавать проекты, в которых данных циркулируют по системе Matlab, электронным таблицам MS Excel b пакету научной графики Axum.