Проблемно-ориентированное ПО

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 30Следующая ⇒

Прикладные программы, которые используются для решения более узких задач, нежели рассмотренные, образуют группы проблемно-ориентированного, методо-ориентированного и оригинального ПО (рис. 4.2).

Проблемно-ориентированное ПО предназначено для автоматизации конкретных видов деятельности специалистов в различных областях, например, поддержка принятия решений, бухгалтерский учет, проектирование изделий и др.

Экспертные системы используются для анализа данных на основе логических выводов, содержащихся в базах знаний, и выдачи результатов по запросам пользователя.

Используются для решения эвристических (неформализованных) задач типа " что будет, если", основанных на логике и опыте специалистов. Основная идея при этом заключается в переходе от строго формализованных алгоритмов, предписывающих, как решать задачу, к логическому программирования с указанием, что нужно решать на базе знаний, накопленных специалистами предметных областей.

Основу экспертных систем составляет база знаний, в которую закладывается информация о данной предметной области. Имеются две основные формы представления знаний в ЭС: факты и правила. Факты фиксируют количественные и качественные показатели явлений и процессов. Правила описывают соотношения между фактами, обычно в виде логических условий, связывающих причины и следствия.

Характерными областями применения являются юриспруденция, медицина, фармакология, химия. Например, по совокупности признаков заболевания медицинские экспертные системы помогают установить диагноз и назначить лекарства, дозировку и программу лечебного курса.

Характерной особенностью экспертных систем является их способность к саморазвитию. Если система на основании полученной информации не может дать заключение, то она должна сгенерировать достаточный набор запросов к эксперту и автоматически повысить свое качество.

В качестве средств реализации экспертных систем на ЭВМ используют так называемые оболочки экспертных систем. Примерами оболочек экспертных систем являются: Шэдл (Диалог), Expert-Ease и др.

Системы автоматизированного проектирования предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Они применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме графических работ, системы автоматизированного проектирования позволяют проводить простые расчеты и выбор стандартных конструктивных элементов из существующей базы данных. Особенность САПР состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил.

Пример – AutoCad фирмы Autodesk.

Издательские системы используют для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Издательские системы отличаются расширенными средствами управления взаимодействием текста с параметрами страницы и графическими объектами, но отличаются более слабыми возможностями по автоматизации ввода и редактирования текста, поэтому документы предварительно готовятся в текстовых процессорах и графических редакторах.

Примеры: PageMaker фирмы Adobe, Ventura Publishe

Бухгалтерские системы объединяют функции текстовых редакторов, электронных таблиц и СУБД. Они предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для контролирующих органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета.

" 1С: Бухгалтерия", " Турбо-Бухгалтер", " БЭСТ" и другие

Системы автоматизированного перевода включают электронные словари и программы перевода текста. Электронные словари – это средства для перевода отдельных слов в документе. Программы автоматического перевода используются для перевода текста с одного языка на другой.

Редакторы HTML (Web-редакторы) это особый класс редакторов, объединяющих в себе возможности текстовых и графических редакторов и обладающих рядом полезных функций, повышающих производительность труда Web-дизайнеров. Они предназначены для создания и редактирования Web-документов и страниц Интернета. Web-документы - это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернет

Программы этого класса можно использовать при подготовке электронных документов и мультимедийных изданий.

Методо-ориентированное ПО

Методо-ориентированное ПО реализует определенные методы решения задач в различных областях знаний, например, поиск оптимальных решений, статистическая обработка данных, прогнозирование и т.д.

Математические программы предназначены для выполнения сложных научных расчетов, проведения исследований, моделирования сложных технических процессов. Математические пакеты, как правило, включают базовую программу (оболочку), которая выполняет стандартные функции, и набор пакетов расширения, каждый из которых предназначен для решения задач заданной проблемной области.

MathCad, MathLab, Mathematica

Аналитические системы находят применение в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых и торговых рынках, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.

Примером системы данного вида является система Project Expert – мощное средство моделирования, которое делает возможным анализ группы проектов и создание бизнес-планов. Программа также помогает изучать влияние внешних факторов на процессы реализации финансовых планов и осуществляет оперативный контроль за ходом выполнения проектов.

Тесты для самопроверки

Чем сопровождается объединение программных средств в пакеты?

а) единым стилем взаимодействия пользователя с системой

б) многообразным представлением информации

в) взаимной несогласованностью программ

г) упрощением обмена информацией между программами

д) невозможностью быстрого переключения между программами

Как называется перечень возможных действий в рамках конкретной программы?

а) контекстная подсказка

б) помощь

в) система меню

г) окна

д) элементы навигации

Что НЕ входит в прикладное ПО общего назначения?

а) текстовый процессор

б) электронная таблица

в) средства создания презентаций

г) экспертная система

д) средства работы с графикой

Какие типографские понятия используются при работе с текстом?

а) гарнитура

б) закладка

в) кегль

г) раздел

д) стиль

Как называется набор команд, сгруппированных вместе для упрощения выполнения часто повторяющихся операций с текстом?

а) список

б) макрос

в) автотекст

г) автозамена

6. Как называется файл, созданный в электронных таблицах?

а) документ

б) лист

в) книга

г) фолиант

Тема 6. Базы данных

План

6.1. Основные понятия баз данных

6.2. Виды моделей баз данных

6.3. Классификация баз данных

6.4. Проектирование реляционной БД

6.5. Основы использования языка SQL

6.6. Язык Манипулирования Данными

Основные понятия баз данных

Цель любой информационной системы - обработка данных об объектах реального мира.

Банк данных – система специальным образом организованных данных – баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного использования и коллективного многоцелевого использования данных.

База данных (БД) – поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляется централизовано с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных.

Система управления базами данных (СУБД) – это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Под предметной областью подразумевают модель определенной части реального мира.

Описание предметной области включает в себя описание объектов (сущностей), их свойств и взаимоотношений.

Информационный объект – описание некоторой сущности (реального объекта, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных реквизитов (атрибутов). Под реквизитом понимается некоторая характеристика объекта, позволяющая устанавливать её сходства и различие по отношению к другим объектам. Состав реквизитов ИО определяет его структуру. Информационный объект имеет множество реализаций - экземпляров, каждый из которых представлен совокупностью конкретных значений реквизитов и идентифицируется (однозначно определяется) значением ключа.

Структурные связи ИО – бинарные отношения между парами информационных объектов. Они характеризуются реальными отношениями между экземплярами разных информационных объектов.

Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле и запись.

Поле – элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту.

Для описания поля используются следующие характеристики: имя,  тип,  длина,  точность.

Запись – совокупность логически связанных полей.

Экземпляр записи – отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Виды моделей баз данных

Ядром любой базы данных является модель данных.

Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.

СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве.

Иерархическая модель данных

К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент(узел), связь. Узел это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только один верхний узел (корень дерева), не подчиненный никакому другому узлу и находящийся на самом верхнем (первом) уровне.

Пример иерархической структуры приведен на рисунке 1. Каждый студент учится в определенной (только одной) группе, которая относится к определенному (только одному) факультету.

6.2.2. Сетевая модель данных

Отличается большей гибкостью, так как в ней существует возможность устанавливать и горизонтальные связи, т.е. в сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим элементом:

Пример сетевой структуры представлен на рисунке 6.2. База данных, содержащая сведения о студентах, участвующих в научно-исследовательских работах (НИРС). Возможно участие одного студента в нескольких НИРС, а также участие нескольких студентов в разработке одной НИРС:

6.2.3. Реляционная модель данных

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц (см. табл. 6.1). Каждая реляционная таблица (отношение) представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

· каждый элемент таблицы - один элемент данных;

· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

· каждый столбец имеет уникальное имя;

· одинаковые строки в таблице отсутствуют;

· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Таблица 6.1

Информация о студентах, обучающихся в вузе

№ зачетной книжки	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения	Группа
	Сергеев	Петр	Михайлович	01.01.80
	Петрова	Анна	Владимировна	15.03.81
	Анохин	Андрей	Борисович	14.04.80

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.

Все информационные объекты предметной области (таблицы) связаны между собой. Различаются связи нескольких типов (мощностей):

· один к одному (1: 1) - каждому экземпляру одного ИО соответствует только один экземпляр другого ИО;

· один ко многим (1: N) - каждому экземпляру одного ИО может соответствовать несколько экземпляров другого ИО;

· многие ко многим (N: M) - каждому экземпляру одного ИО может соответствовать несколько экземпляров другого ИО и наоборот.

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы.

В таблице 6.2 представлены сведения, какие модели использованы в каких СУБД.

Таблица 6.2

Сведения о моделях данных в некоторых СУБД

Название СУБД	Тип БД
MS Access	Реляционная
FoxPro	Сетевая
Oracle	Реляционная
Paradox	Реляционная

Классификация баз данных

По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные (см. рис. 6.3).

Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяется в локальных сетях ПК.

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом (системы распределенной обработки данных) предполагают различные архитектуры подобных систем: файл-сервер и клиент-сервер (рис. 6.4).

При файл-серверной архитектуре систем БД с сетевым доступом предполагается выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользователей системы к централизованной базе данных. Файла базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает.

Концепция клиент-сервер подразумевает, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер баз данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемые клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SQL.

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базы данных (СУРБД).

При распределении данных на основе расчленения база данных размещается на нескольких серверах. Существование копий отдельных частей недопустимо. Достоинства: увеличивается объем базы данных; большинство запросов удовлетворяемся локальными базами, что сокращает время ответа; увеличивается доступность и надежность; стоимость запросов на выборку и обновление снижается по сравнению с централизованным распределением, если выйдет из строя один сервер, система останется частично работоспособной. Недостатки:

l часть удаленных запросов или транзакций могут потребовать доступ ко всем серверам, что увеличивает время ожидания и цену;

l необходимо иметь сведения о размещении данных в БД.

Однако доступность и надежность увеличатся.

При дублировании в каждом сервере сети ЭВМ размещается полная база данных. Этот метод дает наиболее надежный способ хранения данных. Недостатки:

l повышенные требования к объему внешней памяти;

l усложняется корректировка баз, т.к. требуется синхронизация с целью согласования копий.

Достоинства: все запросы выполняются локально, что обеспечивает быстрый доступ. Этот метод используется, когда фактор надежности является критическим, база небольшая, интенсивность обновления невелика.

В методе смешанного распределения объединены два способа распределения данных: дублирование и расчленение.

При этом приобретены как преимущества, так и недостатки обоих способов. Появилась необходимость хранить информацию о том, где находятся данные в сети. Главное преимущество - гибкость этой системы, так как можно установить компромисс между объемом памяти под базу в целом и под базу в каждом сервере, чтобы обеспечить надежность и эффективность работы. В этой стратегии легко реализуется параллельная обработка. Недостатки: остается проблема взаимозависимости факторов, влияющих на производительность системы, ее надежность, повышаются требования к памяти. Смешанную стратегию используют при наличии сетевой СУБД.

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒