Базы данных и информационные

Системы

Методические рекомендации по изучению темы

 

Изучаемые вопросы:

ª Области применения информационных систем и баз данных (БД).

ª Классификация БД.

ª Структура реляционной базы данных (РБД).

ª Элементы РБД: главный ключ; имя, значение и тип поля.

ª Назначение системы управления базами данных (СУБД); режимы работы СУБД.

ª Запросы на поиск данных.

ª Запросы на удаление данных.

ª Запросы на сортировку.

Области применения. Изучение темы следует начать с описания области применения компьютерных информационных систем, с обоснования актуальности данного приложения компьютерной техники. Задачу можно сформулировать следующим образом: имеется большой объем данных о какой-то реальной системе объектов или событий. Например, о книгах в библиотеке, работниках предприятия, товарах на складе, дорожно-транспортных происшествиях за длительный период времени и т.п. Необходимо организовать хранение этой информации таким образом, чтобы ее было удобно просматривать, пополнять, изменять, искать нужные сведения, делать любые выборки, осуществлять сортировку в любом порядке. Такой работой людям приходилось заниматься и задолго до появления компьютеров. Основным средством хранения данных была бумага. Данные хранились в виде списков в толстых журналах, папках, на картонных карточках. Последний способ используется, например, в библиотечных каталогах. Большинству учеников он хорошо знаком: на каждой карточке записаны сведения об отдельной книге. В алфавитном каталоге карточки систематизированы по фамилиям авторов в алфавитном порядке, в предметном каталоге — по тематике книг. Подобные систематизированные картотеки используются в отделах кадров предприятий. Они удобны тем, что легко можно извлечь нужную карточку, заменить, добавить новые карточки, сохраняя установленный порядок. Тем не менее если такая картотека содержит тысячи карточек, то, как бы совершенна ни была ее организация, обработка данных в ней — дело длительное и трудоемкое.

Другой пример — архивы различных документов. Например, существуют исторические архивы, архивы судебных дел, архивы патентов на изобретения и многие другие. Порой такие архивы занимают целые здания. Поиск в них нужных документов требует значительных усилий. Кроме того, существуют киноархивы, фотоархивы, архивы звуковых записей.

В наше время решению описанных проблем помогают компьютеры.

Компьютерные информационные системы позволяют хранить большие объемы данных, осуществлять в них быстрый поиск, вносить изменения, выполнять всевозможные манипуляции с данными (группировать, сортировать и пр.). Следует привести примеры таких информационных систем. Например, система продажи железнодорожных и авиационных билетов. Другой знакомый ученикам пример: во время телерепортажей с крупных международных соревнований, олимпийских игр на экран мгновенно выводится досье любого спортсмена, о котором говорит комментатор — это работает компьютерная информационная система.

Основой всякой информационной системы является база данных — организованная совокупность данных на магнитных дисках. Ученики уже хорошо знают, что информация на дисках хранится в виде файлов. Поэтому первый вывод, который можно сделать относительно организации больших баз данных — это то, что они требуют больших объемов дисковой памяти.

Теоретические основы. Тема «Базы данных и информационные системы» насыщена теоретическими понятиями. Эти понятия пересекаются с другими содержательными линиями базового курса: информационное моделирование, представление информации (в частности, логической информации). Активное развитие теории баз данных началось в 1970-х гг. Особое место в ней занимает теория реляционных баз данных (РБД), разработанная Е. Коддом. Элементы этой теории рассмотрены в подразделе 10.3 настоящего пособия.

К теоретическим вопросам, рассматриваемым в рамках базового курса, относятся вопросы классификации БД, структуры однотабличной РБД.

Классификация баз данных. Базы данных классифицируются по разным признакам. По характеру хранимой информации БД делятся на фактографические и документальные. Если проводить аналогию с описанными выше примерами информационных хранилищ, то фактографические БД — это картотеки, а документальные — это архивы. В фактографических БД хранится краткая информация в строго определенном формате. В документальных БД — всевозможные документы. Причем это могут быть не только текстовые документы, но и графика, видео и звук (мультимедиа).

Классификация по способу хранения данных делит БД на централизованные и распределенные. Вся информация в централизованной БД хранится на одном компьютере. Это может быть автономный ПК или сервер сети, к которому имеют доступ пользователи-клиенты. Распределенные БД используются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В таком случае разные части базы хранятся на разных компьютерах.

Третий признак классификации БД — по структуре организации данных. В разделе «Формализация и моделирование» говорилось о трех способах организации данных: табличном, иерархическом и сетевом. Базы данных, использующие соответствующий способ организации информации, называются реляционными (табличные БД), иерархическими и сетевыми БД.

В базовом курсе информатики рассматриваются лишь фактографические реляционные базы данных. Это связано не только с ограниченностью школьного курса, но и с тем фактом, что реляционный тип БД используется сегодня наиболее часто и является универсальным. Теоретически доказано, что любая система данных может быть отражена с помощью таблиц. Простейшая реля-. ционная БД содержит одну таблицу, более сложная может состоять из множества взаимосвязанных таблиц.

Структура однотабличной реляционной БД. О табличной форме информационной модели речь шла в подразделе 10.1. Таблица содержит информацию о некоторой системе объектов или событий. В разных строчках содержится информация о разных объектах описываемой системы, а столбцы соответствуют различным атрибутам этих объектов. В терминологии реляционных баз данных строки таблицы называются записями, столбцы — полями. Само название «реляционная БД» происходит от английского слова «relation», что переводится как «отношение». Здесь термин «отношение» понимается как взаимосвязь между полями таблицы. В реляционном подходе таблица называется отношением.

Объяснение данного материала следует проводить на конкретных примерах. Например, в учебнике [15] в качестве примеров используются разнообразные таблицы: «Домашняя библиотека», «Погода», «Успеваемость», «Факультативы». Следует подчеркнуть, что в базах данных каждая таблица должна иметь свое имя. Учителю будет удобно работать, если эти таблицы вынести на плакаты.

Основные представления, которые должны быть закреплены учениками:

• всякая таблица содержит в себе информацию о некоторой реальной системе (процессе) и, следовательно, является ее информационной моделью;

• всякая запись в таблице — информация о конкретном объекте (событии) данной системы;

• значение поля в каждой записи — это определенная характеристика (свойство, атрибут) объекта.

Вопросы, задаваемые ученикам для закрепления этих понятий, должны быть следующего характера:

Вопрос: Информация о какой системе содержится в таблице «Успеваемость»?

Ответ: Об определенном классе школы.

Вопрос: Информация о каком объекте содержится в каждой записи этой таблицы?

Ответ: О конкретном ученике.

Вопрос: Что обозначают значения полей в записи?

Ответ: Оценки, полученные данным учеником по школьным предметам.

Основные понятия, связанные с записями и полями: главный ключ записи, имя поля, значение поля, тип поля.

Главный ключ — это поле или совокупность полей, которое однозначно определяет запись в таблице. Можно еще сказать так: главный ключ — это идентификатор записи. В базах данных слово «ключ» имеет несколько употреблений: ключ поиска — поле, по значению которого ищется запись в БД, ключ сортировки — поле, по значению которого происходит упорядочение записей. Поэтому идентификатор записей приходится называть главным ключом.

Учителю важно понимать, что тема «Базы данных» содержит в себе ряд узловых вопросов, имеющих фундаментальное значение для курса информатики в целом. В этой теме ученики впервые встречаются с понятием величины. В дальнейшем это понятие будет широко использоваться в электронных таблицах, в алгоритмах и программах. Величина — это отдельный информационный объект, имеющий собственное имя и занимающий место в памяти компьютера. С этой точки зрения поля являются величинами. Каждое поле в таблице имеет имя, для каждого поля определен тип. Понятие типа величины связано с тремя ее свойствами:

• множеством значений, которые может принимать величина;

• множеством операций, которые можно выполнять с этой величиной;

• формой внутреннего представления в памяти ЭВМ.

В большинстве случаев в базах данных используются четыре основных типа: символьный, числовой, дата и логический. Поле символьного типа может хранить значение любой последовательности символов; числовые поля могут содержать целые или дробные десятичные числа; дата — день/месяц/год; логические поля — значения логических величин (да — нет, лстина — ложь, true — false).

В данном разделе впервые в курсе информатики ученики встречаются с логическим типом данных, с логическими величинами. Первое понятие о логической величине можно дать как ответ на альтернативный вопрос. Например: «Имеется ли данная книга в библиотеке? », или «Поступил ли абитуриент в университет», или «На улице идет дождь? » и т.п. Ответами на такие вопросы могут быть только «да» или «нет». Синонимами являются «истина», «ложь»; «true», «false». Если поле таблицы будет принимать только такие значения, то ему назначается логический тип.

Необходимо закрепить понятия «главный ключ», «имя поля», «тип поля» на серии заданий.

Задания первого типа: дано имя таблицы и перечень полей, требуется указать главный ключ и определить типы всех полей' Примеры из учебника:

БИБЛИОТЕКА (НОМЕР, АВТОР, НАЗВАНИЕ, ГОД, ПОЛКА)

 

Здесь использована традиционная форма для представления таблиц (отношений) в теории реляционных баз данных. Перед скобками записано имя таблицы, в скобках через запятую перечислены имена полей. Ключевые поля подчеркиваются. В данном отношении все поля символьного типа.

ПОГОДА (ДЕНЬ, ОСАДКИ, ТЕМПЕРАТУРА, ДАВЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТЬ)

 

Здесь поле ДЕНЬ имеет тип «дата», ОСАДКИ — символьный тип; ТЕМПЕРАТУРА, ДАВЛЕНИЕ и ВЛАЖНОСТЬ - числовые поля.

 

УСПЕВАЕМОСТЬ (УЧЕНИК, РУССКИЙ, АЛГЕБРА ХИМИЯ, ФИЗИКА,

ИСТОРИЯ, МУЗЫКА)

 

Здесь поле УЧЕНИК символьного типа, все остальные — числового. Оценки имеет смысл определить числовым типом, так как в запросах могут использоваться вычисления, например, поиск по среднему баллу.

 

ФАКУЛЬТАТИВЫ (УЧЕНИК. ГЕОЛОГИЯ, ЦВЕТОВОДСТВО, ТАНЦЫ)

 

Здесь поле УЧЕНИК имеет символьный тип, остальные поля логического типа. Значения этих полей — ответы на вопросы, посещает ли ученик данный факультатив.

Задания второго типа: определена предметная область базы данных; требуется озаглавить таблицу, определить имена полей и их типы, назначить главный ключ. Конечно, эта задача имеет отношение к области проектирования БД и уже по этой причине сложная. Поэтому требовать от учеников какой-то полноты ее решения не следует. Достаточно, чтобы они указали несколько полей, имеющих отношение к данной теме, и правильно определили типы полей. Например, требуется определить поля, типы полей и ключи для баз данных «Страны мира», «Одноклассники», «Кинофильмы». Возможны следующие решения (табл. 12.2):

Таблица 12.2

 

СТРАНЫ_МИРА	ОДНОКЛАССНИКИ	КИНОФИЛЬМЫ
СТРАНА — символьный СТОЛИЦА — символьный ГШОШАДЬ — числовой НАСЕЛЕНИЕ — числовой ПОСЕЩАЛ — логический	ФАМИЛИЯ — символьный ИМЯ — символьный АДРЕС — символьный ТЕЛЕФОН — символьный РОДИЛСЯ — дата	НАЗВАНИЕ — символьный СТРАНА — символьный ЖАНР — символьный РЕЖИССЕР — символьный ДУБЛИРОВАН -логический

 

Программное обеспечение. После знакомства с основными понятиями, относящимися к организации информации в реляционных БД, следует перейти к изучению программного обеспечения, предназначенного для работы с базами данных. Такое программное обеспечение называется СУБД — система управления базами данных.

Для персональных компьютеров существует целый ряд СУБД реляционного типа. Исторически одной из первых таких систем была dBASE. Используемые в этой системе форматы представления данных, язык обработки данных стали стандартом для ряда последующих СУБД. К ним относятся FoxPro, Paradox; СУБД с русифицированными оболочками Карат и Ребус, работающие в операционной системе MS-DOS. В состав пакета Microsoft Office входит реляционная СУБД Access, все чаще изучаемая в школе.

Существует два способа работы пользователя с базой данных: работа с помощью прикладных программ, заранее составленных программистом в среде СУБД, и работа путем непосредственного взаимодействия с СУБД. В начальный период появления и распространения баз данных использовался только первый способ. Позже стали появляться СУБД, ориентированные на работу с пользователем. Для них были созданы удобные диалоговые оболочки, позволяющие пользователю легко реализовывать свои потребности в работе с базой данных: пополнять и изменять базу, осуществлять поиск данных по любым условиям, создавать отчетные документы. Наиболее совершенной СУБД такого типа является MS Access.

В разных школах используется разная техника и программное обеспечение. Варианты доступных СУБД могут быть самыми разнообразными: от учебной РБД для УКНЦ до профессиональной MS Access для IBM PC. В различных системах различается способ взаимодействия пользователя с СУБД — пользовательский интерфейс. Есть два принципиально различных режима такого взаимодействия: посимвольный ввод команд и работа с диалоговой оболочкой. Эта ситуация подобна взаимодействию пользователя с операционной системой MS-DOS: работа в режиме командной строки или работа через оболочку Norton Commander. У всякой СУБД существует свой язык описания данных и язык манипулирования данными. Если пользователю приходится работать в режиме посимвольного ввода команд, то он должен знать все подробности синтаксиса командного языка. Диалоговая оболочка — средство интерфейса более высокого уровня. Однако следует понимать, что, работая с оболочкой, пользователь формирует те же самые команды, привлекая вспомогательные средства: меню, панели инструментов, подсказки и пр.

Любая команда — это информация, управляющая выполнением определенного вида работы. Она должна содержать все необходимые данные для этого. Обычно это имя команды и набор параметров. С методической точки зрения важно, чтобы ученики, выполняя любые действия с БД, понимали: какая отдается команда, какие параметры для ее выполнения должны быть сообщены системе.

Изучение конкретной СУБД следует проводить по стандартной методической схеме: «среда — режимы работы — система команд — данные». В отличие от интерфейса текстовых или графических редакторов, интерфейсы различных СУБД менее унифицированы. Поэтому здесь трудно давать обобщенное описание. Адаптацию к конкретной системе должен выполнить учитель. Как всегда в таких случаях, нужно привлекать дополнительную литературу: пособия, справочники, методички.

Например, для СУБД Access различаются следующие основные режимы работы:

• режим работы с таблицей: «Таблица»;

• режим работы с запросами: «Запрос»;

• режим работы с отчетами: «Отчет»;

• режим работы с формами: «Форма»;

(режимы работы с макросами и модулями в базовом курсе не рассматриваются). В свою очередь, в каждом из отмеченных режимов есть подрежимы: «Просмотр», «Конструктор» и «Создать». Например работая в режиме «Таблица — Просмотр», пользователь может просмотреть содержание таблицы, а также отредактировать некоторые ее поля. В режиме «Таблица — Конструктор» можно просмотреть описание структуры таблицы и внести в нее изменения. В режиме «Таблица — Создать» описывается и создается структура новой таблицы.

В учебнике [15] нет описания какой-либо конкретной СУБД. Применен следующий методический прием: рассматривается некоторая гипотетическая реляционная СУБД. Для нее определяется язык команд, в котором используются русские служебные слова. Система взаимодействует с пользователем в диалоговом режиме: на экран выводится приглашение в виде точки (так принято в dBASE и ей подобных СУБД). В ответ на приглашение пользователь вводит с клавиатуры очередную команду. После выполнения команды повторяется приглашение.

Основные типы решаемых задач. Подобно большинству тем базового курса, изучение темы «Базы данных» может происходить на разных уровнях. Обозначим два уровня изучения: минимальный и углубленный. Задача первого уровня: дать общие представления о базах данных, научить работе с готовой БД: осуществлять поиск информации; сортировку, удаление и добавление записей. Дополнительные задачи второго уровня: познакомить с основами проектирования БД; научить создавать структуру и заполнять БД.

Работа с СУБД начинается с запуска соответствующей программы, поэтому ученикам необходимо показать, где хранится программа и как ее запустить на исполнение.

Первое понятие, которое должны усвоить ученики: БД хранится в файле; чтобы начать с ней работать, необходимо открыть файл с БД. Затем учитель должен показать, как можно просмотреть на экране записи таблицы. Для этого должна быть заранее подготовлена демонстрационная БД. (В приложении к подразделу 5.4 задачника-практикума [3] содержатся разнообразные таблицы, которые можно использовать в этих целях.)

Представляя ученикам демонстрационную БД, необходимо обратить внимание на то, что наряду с самой таблицей в памяти компьютера хранится описание ее структуры, откуда пользователь может узнать параметры полей: имя, тип, формат и др. В СУБД Access это делается в режиме «Таблица — Конструктор».

Запросы на поиск данных. Основная задача любой информационной системы — поиск информации в БД. Поиск происходит по запросу пользователя. На языке гипотетической СУБД, используемом в учебнике [15], команда запроса имеет следующую структуру:

 

.справка < список выводимых полей> для < условие поиска>

 

В результате выполнения запроса получается таблица, состоящая из полей, указанных в команде. В эту таблицу включается информация из тех записей, которые удовлетворяют условию поиска. Условие поиска представляет собой логическое выражение. Здесь мы встречаемся еще с одной фундаментальной составляющей данной темы курса — с основами математической логики. Помимо прикладного применения в информатике эта тема имеет большое общеобразовательное значение.

Методические вопросы изучения элементов математической логики, применительно к БД, рассмотрены в подразделе 8.4. Там же обсуждены способы представления простых и сложных условий поиска в БД.

Переходя к работе с конкретной СУБД, учитель знакомит учеников с правилами формирования в ней команды запроса. Если отсутствует диалоговая оболочка и команды задаются посимвольным вводом, то нужно описывать синтаксис команд, обращая внимание на все детали. Например, на языке dBASE команда вывода на экран записей из БД «БИБЛИОТЕКА», относящихся к книгам Л.Н.Толстого, стоящим на 3-й полке, выглядит так:

.DISPLAY FOR AVTOR=" Толстой Л.Н." .AND. POLKA=3

 

При использовании диалоговой оболочки (например, работа в режиме ассистента в СУБД «Ребус») команда формируется в диалоге. Система подсказывает пользователю каждый шаг и предоставляет меню для выбора очередного элемента команды. При этом пользователь видит на экране формируемую команду.

В СУБД Access для создания запросов используется конструктор запросов. Формируемая команда оказывается скрытой от пользователя. Работа с конструктором требует определенных навыков, которые следует отрабатывать на упражнениях. Целесообразно поступать следующим образом: выполнение любого задания на поиск данных в БД начинать с записи в тетради команды на языке гипотетической СУБД, а затем, перейдя в режим создания запроса на выборку, соответствующим образом заполнить поля конструктора.

В СУБД Access используется своеобразный табличный способ представления условий поиска. В ячейках таблицы конструктора запросов записываются условия, накладываемые на значения соответствующих полей. Условия, стоящие в одной строке, должны выполняться одновременно, т.е. соединены между собой операцией И; условия в разных строках соединены операцией ИЛИ. Таблица играет роль фильтра при отборе записей из БД: сначала отбираются записи, удовлетворяющие условиям первой строки, затем к ним добавляются записи, удовлетворяющие условиям второй строки и т.д.

Вернемся к примеру из подраздела 8.4. Рассматривается формальная БД, представленная следующей таблицей (табл. 12.3):

Таблица 12.3

 

Записи	Поля
А	Б	С
R1		2
R2
R3
R4
R5

 

На языке конструктора запросов Access нужно сформулировать 10 условий поиска к этой базе, представленных в виде следующих логических выражений:

1)А=1 и В = 2; 2)А=1 или А=3;

3)А=1 или В-2; 4) А= 1 или В = 2 или С- 3;

5) А=1 и В = 2 и С = 3; 6) не А= 1;

7) А = 1 и В = 2 или С = 3; 8) А = 1 или В = 2 и С - 3;

9) не А- 1 или В = 2 и С = 3; 10) (А= 1 или В = 2) и С = 3.

Решения содержатся в следующей таблице (табл. 12.4):

Таблица 12.4

 

 

 

 

 

 

Условие	А	В	С	Условие	А	В	С
1) А=1 иВ=2	= 1	= 2		6) не А=1	< > 1
2) А— 1 или А— 3	= 1			7) А=1 и В=2 или С=3	=1	=2
=3					= 3
3) А=1 илиВ=2	=1			8) А=1 или В=2 и С=3	=1
	= 2			=2	=3
4) А-1 илиВ-2или С Ъ	=1			9)не А=1 или В=2 и С=3	< > 1
	= 2			=2	=3
		= 3
5) А-1 и В~2 и С=3	=1	= 2	= 3	10) (А=1 или В=2) и С=3	= 1		=3
				=2	=3

 

Обратите внимание на последнее условие. При записи в таблицу фактически произошло раскрытие скобок, и данное логическое выражение заменилось эквивалентным выражением:

А=1 и С = З или В = 2 и С = 3.

В ячейках конструктора условий отбора можно непосредственно записывать логические операции. Например, условие поиска в БД «Библиотека», представленное логическим выражением:

(АВТОР = «Толстой Л.Н.» или АВТОР = «Беляев А.Р.») и ПОЛКА> =2 и ПОЛКА< =5, в конструкторе запроса на выборку может быть реализовано следующими двумя способами (табл. 12.5):

Таблица 12.5

АВТОР	ПОЛКА
= «Толстой Л.Н.»	> = 2 and < = 5
= «Беляев А. Р.»	> =2and< =5
АВТОР	ПОЛКА
= «Толстой Л.Н.» ог = «Беляев А.Р.»	> = 2 and < = 5

Запросы на удаление данных. Условия поиска в форме логических выражений используются и в командах удаления записей из таблицы. Команда имеет следующую структуру:

 

. удалить для < логическое выражение>

 

В Access с помощью конструктора формируется запрос на удаление и условие для отбора удаляемых записей задается в табличной форме, так же как и в запросе на выборку.

Запросы на сортировку. Еще один важный вид манипулирования информацией в базе данных — сортировка записей. Здесь основными понятиями, которые должны усвоить ученики, являются «ключ сортировки» и «порядок сортировки». Ключ сортировки — это поле, по значению которого происходит упорядочение записей в таблице. Порядок сортировки имеет два варианта: по возрастанию значений ключа и по убыванию значений.

Например, на языке гипотетической СУБД команда сортировки базы данных «Библиотека» в алфавитном порядке по ключевому полю АВТОР выглядит так:

.сортировать Библиотека по АВТОР/возрастание

 

Если ключей несколько, то среди них устанавливается иерархия: первичный ключ, вторичный ключ и т.д. В первую очередь записи сортируются по значению первичного ключа; внутри группы записей с одинаковыми значениями первичного ключа происходит сортировка по вторичному ключу и т.д. Например, если предыдущую задачу сортировки уточнить следующим образом: записи с одинаковым значением поля АВТОР упорядочивать по убыванию года издания книги, то соответствующая команда будет выглядеть так:

 

. сортировать Библиотека по АВТОР/возрастание по ГОД/ убывание

 

СУБД Access позволяет сортировать записи как во всей исходной таблице, так и в таблицах, получаемых в результате выполнения запроса на выборку.

Проблемы проектирования реляционных баз данных, которые могут быть рассмотрены в варианте углубленного изучения, обсуждаются в подразделе 10.3.

Рекомендации по организации практической работы

 

Практические задания делятся на три типа:

1) задачи: теоретические задания для закрепления основныхпонятий;

2) упражнения: практические задания для работы в среде СУБД с целью отработки отдельных навыков;

3) индивидуальные работы: зачетные задания, требующие от учеников комплексного владения теоретическими знаниями и практическими навыками.

Задания трех таких типов приведены в подразделе 5.4 задачника-практикума [3]. Задачи могут быть предметом коллективного разбора на уроке, использоваться в контрольных и домашних заданиях.

Упражнения выполняются на компьютере. Учитель может использовать материал упражнений в ходе объяснений для демонстрации приемов работы с базой данных средствами изучаемой СУБД. После такого объяснения следует предложить ученикам коллективно выполнить другие упражнения того же типа. Рабочий материал для упражнений (файлы с таблицами) учитель должен подготовить заранее.

Варианты индивидуальных работ учитель распределяет среди учеников по своему усмотрению. Возможен вариант, когда все делают одно и то же задание. В таком случае учителю легче осуществлять контроль, оказывать помощь ученикам. По результатам выполнения работы каждый ученик получает оценку.

Подбор практического материала в подразделе 5.4 [3] позволяет организовать изучение темы «Базы данных» на разных уровнях, использовать различные СУБД. Весь комплект заданий ориентирован на углубленное изучение темы, на использование развитых версий реляционных СУБД, в том числе MS Access. Задача учителя — сделать выборку заданий для организации практической работы в соответствии с поставленными целями обучения, резервом учебного времени, имеющимися техническими и программными средствами.

Электронные таблицы

 

Методические рекомендации по изучению темы

 

Изучаемые вопросы:

ª Области применения электронных таблиц (ЭТ).

ª Среда табличного процессора (ТП).

ª Режимы работы ТП.

ª Система команд.

ª Данные в ячейках ЭТ.

ª Методы адресации в ЭТ.

Области применения электронных таблиц. Появление ЭТ исторически совпадает с началом распространения персональных компьютеров. Первая программа для работы с ЭТ — табличный процессор, была создана в 1979 г., предназначалась для компьютеров типа Apple II и называлась VisiCalc. В 1982 г. появляется знаменитый табличный процессор Lotus 1-2-3, предназначенный для IBM PC. Lotus объединял в себе вычислительные возможности ЭТ, деловую графику и функции реляционной СУБД. Популярность табличных процессоров росла очень быстро. Появлялись новые программные продукты этого класса: Multiplan, Quattro Pro, SuperCalc и др. Одним из самых популярных табличных процессоров сегодня является MS Excel, входящий в состав пакета Microsoft Office.

Что же такое электронная таблица? Это средство информационных технологий, позволяющее решать целый комплекс задач.

1. Прежде всего, выполнение вычислений. Издавна многие расчеты выполняются в табличной форме, особенно в области делопроизводства: многочисленные расчетные ведомости, табуляграммы, сметы расходов и т.п. Кроме того, решение численными методами целого ряда математических задач удобно выполнять в табличной форме. Электронные таблицы представляют собой удобный инструмент для автоматизации таких вычислений. Решения многих вычислительных задач на ЭВМ, которые раньше можно было осуществить только путем программирования, стало возможно реализовать на электронных таблицах.

2. Математическое моделирование. Использование математических формул в ЭТ позволяет представить взаимосвязь между различными параметрами некоторой реальной системы. Основное свойство ЭТ — мгновенный пересчет формул при изменении значений входящих в них операндов. Благодаря этому свойству, таблица представляет собой удобный инструмент для организации численного эксперимента: подбор параметров, прогноз поведения моделируемой системы, анализ зависимостей, планирование. Дополнительные удобства для моделирования дает возможность графического представления данных.

3. Использование электронной таблицы в качестве базы данных. Конечно, по сравнению с СУБД электронные таблицы имеют меньшие возможности в этой области. Однако некоторые операции манипулирования данными, свойственные реляционным СУБД, в них реализованы. Это поиск информации по заданным условиям и сортировка информации.

На уроках ученикам предстоит освоить конкретный табличный процессор. Как и в предыдущих темах курса, рассматривающих информационные технологии, рекомендуется придерживаться методической схемы виртуального исполнителя, элементами которой является изучение среды, режимов работы, системы команд, данных.

Среда табличного процессора. При работе с табличным процессором на экран выводится рабочее поле таблицы и панель диалога. Электронная таблица представляется в виде матрицы, состоящей из строк и столбцов. Строки нумеруются сверху вниз, начиная от 1. Столбцы именуются латинскими буквами (одно- и двухбуквенными именами) в алфавитном порядке в направлении слева направо. Число строк и столбцов зависит от конкретного типа ТП.

На пересечении строк и столбцов образуются ячейки (клетки), каждая из которых имеет свое обозначение (имя, адрес), состоящее из имени столбца и номера строки: А1, С5, АВ356 и т.п. На экране дисплея видна не вся электронная таблица (документ), а только ее часть (рис. 12.4).

 

Рис. 12.4. Структура электронной таблицы

 

Документ в полном объеме хранится в оперативной памяти, а экран можно считать «окном», через которое пользователь имеет возможность просматривать его. Кроме основного раздела памяти, где хранится электронная таблица, используются еще дополнительные разделы:

• буфер для хранения копируемых фрагментов таблицы;

• раздел памяти для размещения справочной информации. Важным элементом электронной таблицы является табличный курсор — прямоугольник, выделенный цветом или рамкой. Ячейка таблицы, которую в данный момент занимает курсор, называется текущей ячейкой. При перемещении курсора по таблице происходит перемещение «окна» по документу, в результате чего становятся видны различные его части. Часть таблицы, заполненная информацией, называется активной таблицей.

У разных табличных процессоров может различаться расположение на экране рабочего поля и панели диалога. На рис. 12.5 отображена среда табличного процессора SuperCalc, работающего в операционной системе MS-DOS.

Рис. 12.5. Среда табличного процессора SuperCalc

На панели диалога меню команд постоянно не отражается и вызывается нажатием клавиши «\» — слеш. Для табличных процессоров, работающих в ОС Windows (в том числе Excel), свойственно наличие панели инструментов, линеек прокрутки. На рис. 12.6 показана характерная структура среды для таких ТП.

Рис. 12.6. Среда табличного процессора Excel

Строка ввода предназначена для отражения вводимых в текущую ячейку данных. В этой строке можно просмотреть и отредактировать хранимую в ячейке формулу; в самой ячейке пользователь видит результат вычисления по формуле.

Главное меню содержит основные команды управления электронной таблицей; представляет собой иерархическую систему команд. Команды, вызывающие открытие подменю, можно назвать режимами. Исполняемые команды инициируют определенные действия над электронной таблицей.

Строка подсказки используется для вывода сообщений, подсказывающих пользователю возможные действия при данном состоянии таблицы.

Вспомогательная область управления включает в себя панель инструментов, линейки прокрутки, строку состояния.

Основные режимы работы. Режим готовности. В этом режиме происходит выбор текущей ячейки или выделение блока ячеек.

Режим ввода данных. Происходит посимвольный ввод данных с клавиатуры в текущую ячейку.

Режим редактирования. Используется при необходимости отредактировать содержимое ячейки без полной его замены.

Командный режим. Режим выбора и исполнения команд из иерархической системы меню. После выполнения команды происходит возврат к режиму готовности.

Кроме перечисленных основных режимов работы ТП, можно говорить о режимах отображения таблицы и режимах управления вычислениями.

Режимы отображения таблицы. В ячейках, хранящих формулы, могут отображаться результаты вычисления по формулам или сами формулы. Первый режим называется режимом отображения значений, второй — режимом отображения формул. Рабочим состоянием таблицы является режим отображения значений. Режим отображения формул может использоваться при формировании и отладке таблицы.

Режим управления вычислениями. Табличный процессор производит вычисления по формулам, сканируя таблицу в определенном порядке. Такое сканирование всегда начинается с клетки А1. Порядок вычислений может быть установлен по строкам или по столбцам. Некоторые ТП позволяют устанавливать этот порядок по желанию пользователя.

⇐ Предыдущая33343536373839404142Следующая ⇒

Поделиться: