kanin. 2.1. Pag-aayos ng data sa GIS
Kasama sa data na ginamit sa GIS ang mapaglarawang impormasyon na nakaimbak sa isang database tungkol sa mga bagay (punto, linya, polygon) na matatagpuan sa mapa. Ang impormasyong naglalarawan ay tinatawag katangian.
Data ng katangian– di-posisyonal na bahagi ng data na nagpapakilala sa mga katangian ng mga bagay (data tungkol sa mga katangian at katangian ng mga spatial na bagay, maliban sa impormasyon tungkol sa kanilang spatial na lokasyon).
Sa pormal, ang lahat ng mga bagay ay kinakatawan ng kanilang paglalarawan sa pamamagitan ng isang hanay ng mga katangian, at ang kanilang imbakan ay nasa kaukulang graphical at parametric na mga database. Mayroong tatlong pangkat ng mga tampok (mga katangian) para sa paglalarawan ng mga bagay: pagkakakilanlan, pag-uuri, output.
Mga katangian ng pagkakakilanlan nagsisilbing malinaw na matukoy ang lokasyon ng isang bagay sa mapa at makilala ito. Kabilang dito ang pangalan ng isang heograpikal na bagay, mga coordinate, uri ng bagay, atbp.
Mga katangian ng pag-uuri nagsisilbi para sa isang quantitative at qualitative na paglalarawan ng isang bagay, at gamitin ang mga ito upang makakuha ng impormasyon tungkol sa mga bagay. Ang mga ito ang batayan para sa pagkuha ng mga nagmula na katangian sa pamamagitan ng pagpoproseso ng matematika (qualitative at quantitative analysis, pagmomodelo, atbp.).
Mga katangian ng output naglalaman ng impormasyon tungkol sa mga mapagkukunan at petsa ng pagtanggap ng mga nauugnay na data para sa bawat isa sa mga katangian para sa anumang bagay. Ang layunin ng pangkat ng mga tampok na ito ay upang magbigay ng kakayahang matukoy ang pagiging maaasahan ng papasok na impormasyon.
Ang isa sa mga pangunahing ideya na nakapaloob sa tradisyonal na GIS ay ang pagpapanatili ng koneksyon sa pagitan ng spatial at attribute na data kapag nakaimbak nang hiwalay at bahagyang naproseso nang hiwalay.
Kapag nagsasagawa ng mga spatial na query, nakakatulong ang mga attribute para mas tumpak na matukoy ang isang bagay. Ang kagustuhan sa GIS ay ibinibigay sa dalawang anyo ng mga katangian ng query: SQL query language (Structured Query Language) at template. Ang mga rekord na tumutugma sa mga query na ito ay naka-highlight: QBE (Query By Example) Maaari mong ayusin ang pagpili ng mga bagay sa mapa sa pamamagitan ng mga query sa attribute table, dahil ang pagpili ng mga graphic na object ay nauugnay sa pagpili ng kanilang mga attribute record.
Ang mga identifier ay inilaan upang ikonekta ang cartographic at attribute data, dahil sa karamihan ng GIS ang mga katangian ng mga bagay na ito ay pinoproseso nang hiwalay. Maaaring ituro ng user ang isang bagay, halimbawa, gamit ang isang cursor, at tutukuyin ng system ang identifier nito, kung saan makakahanap ito ng isa o higit pang mga database na nauugnay sa object at, sa kabilang banda, ay tutukuyin ang isang graphic na bagay batay sa impormasyon sa ang database.
Tulad ng nabanggit, ang spatial na data sa modernong GIS ay ipinakita sa dalawang pangunahing anyo: vector at raster.
Modelo ng vector ang data ay batay sa representasyon ng mapa sa anyo ng mga punto, linya at flat closed figure.
Modelo ng raster ang data ay batay sa representasyon ng mapa gamit ang isang regular na grid ng mga elemento ng parehong hugis at lugar.
Mayroong dalawang uri ng istraktura ng data topology At mga layer.
Topology ginagamit upang i-highlight ang mga spatial na koneksyon sa pagitan ng mga bagay. Mga layer nakasanayan na rin istraktura datos.
Topology– pamamaraan tumpak na kahulugan at ang paggamit ng mga spatial na relasyon na likas sa geometry ng mga bagay. Sinusuportahan ng coverage ang tatlong pangunahing topological na relasyon: pagkakakonekta, pagtukoy sa mga lugar, at katabi. Tinutukoy ng mga saklaw ang topology, at ang mga ugnayang ito ay tiyak na naitala sa mga espesyal na file.
Ang topological na impormasyon ay naglalarawan kung paano matatagpuan ang mga bagay na may kaugnayan sa isa't isa sa espasyo, at kadalasang hindi binago ng operator. Ang GIS ay nangangailangan ng tumpak na kahulugan ng topology upang maisagawa ang spatial analysis
Kasama sa topology impormasyon, aling mga simbolo ang tumutugma sa ilang partikular na bagay, kung paano konektado ang mga punto sa isa't isa, at aling mga punto at linya ang bumubuo ng mga polygon. Ang topological information ay nagbibigay-daan sa GIS user na kumuha ng impormasyon tulad ng kung gaano kalaki ang overlap ng ilang polygon, kung ang isang linya ay nasa loob ng polygon, at kung gaano kalapit ang isang feature sa isa pa.
Limitado ang pagmamanipula at pagsusuri ng data ng mga non-topological GIS system (gaya ng mga CAD system).
Pinahihintulutan ka ng karamihan sa GIS na paghiwalayin ang impormasyon ng mapa sa mga lohikal na kategorya na tinatawag mga layer ng cartographic. Ang mga layer ay karaniwang naglalaman ng impormasyon tungkol sa isang uri lamang ng feature, gaya ng uri ng lupa ng isang parsela, o isang maliit na grupo ng mga nauugnay na feature, gaya ng mga linya ng pampublikong transportasyon (mga linya ng telepono, kuryente, at gas).
Hinahati ang data sa mga layer ng mapa upang mamanipula at masuri ang mga ito nang spatial, isa-isa man o kasabay ng iba pang mga layer. Upang makakuha ng mas makabuluhang analytical na mga resulta, ang mga layer sa isang GIS ay dapat na konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng karaniwang sistema mga coordinate ng database.
Ang mga database ay nahahati sa hierarchical, network At pamanggit.
Database (DB)– isang set ng magkakaugnay na data na inayos ayon sa ilang mga patakaran
Hierarchical database magtatag ng mahigpit na subordination sa pagitan ng mga talaan at binubuo ng isang ordered set ng mga puno (isang ordered set ng ilang pagkakataon ng parehong uri ng puno). Ang isang uri ng puno ay binubuo ng isang uri ng record na "ugat" at isang nakaayos na hanay ng zero o higit pang mga uri ng subtree (bawat isa ay isang uri ng puno Ang isang uri ng puno sa kabuuan ay isang hierarchically organized na hanay ng mga uri ng record (Figure 2.2).
Dito, ang Quarter ay ang ninuno ng Land Plot, at ang Land Plot ay ang inapo ng Quarter. Pinapanatili ang mga relasyon sa pagitan ng mga uri ng talaan. Ang integridad ng mga link sa pagitan ng mga ninuno at mga inapo ay awtomatikong pinananatili.
Ang isang tipikal na kinatawan ng mga hierarchical system ay ang Information Management System (IMS) mula sa IBM. Ang unang bersyon ay lumitaw noong 1968. Maraming mga database ang sinusuportahan pa rin sa sistemang ito, na lumilikha ng mga makabuluhang problema sa paglipat, kapwa sa bagong teknolohiya DB, at para sa mga bagong kagamitan.
kanin. 2.2. Halimbawa ng isang uri ng puno (hierarchical database schema)
Mga Database ng Network ginagamit kung ang istraktura ng data ay mas kumplikado kaysa sa isang regular na hierarchy, i.e. ang pagiging simple ng hierarchical database structure ay nagiging kawalan nito. Ang organisasyon ng network at hierarchical database ay dapat na mahigpit. Ang mga hanay ng mga relasyon at istraktura ng mga talaan ay dapat na tukuyin nang maaga.
Ang isang tipikal na kinatawan ng mga network system ay ang Integrated Database Management System (IDMS) mula sa CuHinet Software, Inc., na idinisenyo para gamitin sa mga mainstream na makina ng IBM na nagpapatakbo ng karamihan sa mga operating system. Ang arkitektura ng system ay batay sa mga panukala mula sa Data Base Task Group (DBTG) ng Conference on Data Systems Languages (CODASYL) Committee on Programming Languages.
 |
Ang diskarte sa network sa organisasyon ng data ay isang extension ng hierarchical. Sa mga hierarchical na istruktura, ang isang rekord ng bata ay dapat na may eksaktong isang ninuno; sa isang istraktura ng data ng network, ang isang bata ay maaaring magkaroon ng anumang bilang ng mga ninuno. Ang database ng network ay binubuo ng isang set ng mga record at isang set ng mga relasyon sa pagitan ng mga record na ito. Ang uri ng koneksyon ay tinutukoy para sa dalawang uri ng mga talaan: ninuno at inapo (Larawan 2.3).
kanin. 2.3. Halimbawa ng diagram ng network ng database
Ang pagbabago sa istraktura ng database ay nagsasangkot ng muling pagtatayo ng buong database, at upang makakuha ng sagot sa isang query, kailangan mong magkaroon ng isang espesyal na programa sa paghahanap ng data. Samakatuwid, ang pagpapatupad ng mga custom na kahilingan ay tumatagal ng maraming oras.
Ang mga pagkukulang ng hierarchical at network na mga modelo ay humantong sa paglitaw ng database ng relasyon. Ang relational model ay isang pagtatangka na gawing simple ang istraktura ng database. Ang lahat ng data ay ipinakita sa form mga simpleng mesa, nahahati sa mga linya At mga hanay.
Sa isang relational database, ang impormasyon ay nakaayos sa mga talahanayan na nahahati sa mga hilera at haligi, sa intersection kung saan ang mga halaga ng data ay nilalaman. Ang bawat talahanayan ay may natatanging pangalan na naglalarawan sa mga nilalaman nito. Ang istraktura ng talahanayan ay ipinapakita sa Figure 2.4. Ang bawat pahalang na hilera ng talahanayang ito ay kumakatawan sa isang hiwalay na pisikal na bagay - isang administratibong rehiyon din ito ay kinakatawan sa mapa bilang isang hiwalay na graphic na bagay. Ang lahat ng mga hilera ng talahanayan ay kumakatawan sa lahat ng mga distrito ng isang rehiyon. Ang lahat ng data na nilalaman sa isang partikular na row ng talahanayan ay nauugnay sa lugar na inilalarawan ng row na iyon.
Ang lahat ng mga halaga na nilalaman sa parehong column ay parehong uri ng data. Halimbawa, ang column ng District Center ay naglalaman lamang ng mga salita, ang Area column ay naglalaman ng mga decimal na numero, at ang ID column ay naglalaman ng mga integer na kumakatawan sa user-defined feature code. Ang koneksyon sa pagitan ng mga talahanayan ay isinasagawa ng mga patlang.
 |
kanin. 2.4. Relasyonal na istraktura ng talahanayan ng database
Ang bawat mesa ay may sariling, isang paunang natukoy na hanay pinangalanang column(mga patlang). Ang mga patlang ng talahanayan ay karaniwang tumutugma sa mga katangian ng mga bagay na kailangang maimbak sa database. Ang bilang ng mga hilera (record) sa talahanayan ay hindi limitado, at bawat talaan ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa isang bagay.
Ang konsepto ng "uri ng data" sa modelo ng relational data ay ganap na sapat sa konsepto ng "uri ng data" sa mga programming language. Karaniwan, pinapayagan ng mga modernong relational database ang pag-iimbak ng character, numeric data, bit string, specialized numeric data (tulad ng "pera"), pati na rin ang espesyal na "temporal" na data (petsa, oras, agwat ng oras). Ang isang diskarte sa pagpapalawak ng mga kakayahan ng mga relational system na may mga abstract na uri ng data ay aktibong umuunlad (halimbawa, ang mga system ng pamilyang Ingres/Postgres ay may kaukulang mga kakayahan). Sa aming halimbawa, nakikitungo kami sa tatlong uri ng data: mga string ng character, integer, at "pera".
Ang mga relational database ay ang pinakasikat na istraktura para sa pag-iimbak ng data dahil pinagsama-sama nila ang kalinawan ng presentasyon ng data sa kamag-anak na kadalian ng pagmamanipula sa kanila.
Sistema ng file at mga format ng pagtatanghal
Graphic na data
Mula sa punto ng aplikasyon ng view file ay isang pinangalanang lugar ng panlabas na memorya kung saan ang data ay maaaring isulat at basahin mula sa Mga Panuntunan para sa pagbibigay ng pangalan sa mga file, kung paano naa-access ang data na nakaimbak sa isang file, at ang istraktura ng data na iyon ay nakasalalay sa partikular na sistema ng pamamahala ng file at ang uri nito. . Ang sistema ng pamamahala ng file ay naglalaan ng panlabas na memorya, nagmamapa ng mga pangalan ng file sa kaukulang mga address sa panlabas na memorya, at nagbibigay ng access sa data.
Ginagamit ng mga sistema ng heyograpikong impormasyon ang mga sumusunod na paraan ng pagpapangalan ng file:
1. Pamamaraan nakahiwalay file system. Maraming mga sistema ng pamamahala ng file ay nangangailangan na ang bawat archive ng mga file (isang kumpletong puno ng direktoryo) ay ganap na matatagpuan sa isang pakete ng disk (o lohikal na drive, isang seksyon ng isang pisikal na pakete ng disk na kinakatawan gamit ang mga tool ng operating system bilang isang hiwalay na disk). kaso, ang buong pangalan ng file ay nagsisimula sa pangalan ng disk device kung saan naka-install ang kaukulang disk. Ang paraan ng pagbibigay ng pangalan na ito ay ginagamit sa mga DEC file system, at ang mga personal computer file system ay napakalapit dito.
2. Pamamaraan sentralisado file system. Sa pamamaraang ito, ang buong koleksyon ng mga direktoryo at file ay kinakatawan bilang isang puno. Ang buong pangalan ng file ay nagsisimula sa pangalan ng direktoryo ng ugat, at ang user ay hindi kinakailangang mag-alala tungkol sa pag-install ng anumang partikular na mga disk sa disk device. Ang system mismo, na naghahanap ng isang file sa pamamagitan ng pangalan nito, ay humiling ng pag-install ng mga kinakailangang disk. Ang opsyong ito ay ipinatupad sa mga file system ng Muitics operating system. Sa maraming paraan, ang mga sentralisadong file system ay mas maginhawa kaysa sa mga nakahiwalay: ang sistema ng pamamahala ng file ay tumatagal ng mas karaniwang gawain. Ngunit sa ganitong mga sistema, ang mga makabuluhang problema ay lumitaw kung ang isang subtree ng file system ay kailangang ilipat sa isa pang pag-install ng computing.
3. Magkakahalo paraan. Sinusuportahan ng paraang ito ang mga nakahiwalay na file archive sa isang pangunahing antas sa mga file system na ito. Ang isa sa mga archive na ito ay idineklara bilang root file system. Pagkatapos magsimula ng system, maaari mong "i-mount" ang root file system at ilang mga nakahiwalay na file system sa isang karaniwang file system. Ang solusyon na ito ay ginagamit sa UNIX OS file system. Sa teknikal, ito ay ginagawa sa pamamagitan ng paglikha ng mga espesyal na walang laman na direktoryo sa root file system. Ang isang espesyal na UNIX OS courier system call ay nagpapahintulot sa iyo na ikonekta ang root directory ng tinukoy na file archive sa isa sa mga walang laman na direktoryo na ito. Sa sandaling naka-mount ang isang nakabahaging file system, ang pagpapangalan ng file ay ginagawa sa parehong paraan na parang ito ay sentralisado mula sa simula. Isinasaalang-alang na ang file system ay karaniwang naka-mount sa panahon ng system spin-up, ang mga gumagamit ng UNIX OS ay hindi man lang iniisip ang tungkol sa orihinal na pinagmulan ng shared file system.
Dahil ang mga file system ay nakabahaging storage ng mga file na pagmamay-ari ng iba't ibang user, ang mga file management system ay dapat magbigay ng pahintulot para sa pag-access sa mga file. SA pangkalahatang pananaw Ang diskarte ay na, na may kaugnayan sa bawat rehistradong gumagamit ng isang ibinigay na sistema ng computer, para sa bawat umiiral na file, ang mga aksyon na pinapayagan o ipinagbabawal para sa user na ito ay ipinahiwatig. May mga pagtatangka na ipatupad ang pamamaraang ito nang buo. Ngunit nagdulot ito ng labis na overhead, kapwa sa pag-iimbak ng kalabisan na impormasyon at sa paggamit ng impormasyong ito upang kontrolin ang pagiging karapat-dapat sa pag-access.
Samakatuwid, sa karamihan makabagong sistema Ang Pamamahala ng File ay gumagamit ng isang diskarte sa proteksyon ng file na pinasimunuan sa UNIX. Sa system na ito, ang bawat nakarehistrong user ay nauugnay sa isang pares ng integer identifier: ang identifier ng pangkat kung saan kabilang ang user na ito, at ang kanyang sariling identifier sa grupo. Alinsunod dito, para sa bawat file, ang buong identifier ng user - ang gumawa ng file na ito ay naka-imbak at nabanggit kung anong mga aksyon ang maaari niyang gawin sa file, anong mga aksyon ang magagamit sa ibang mga user ng parehong grupo, at kung ano ang mga user ng maaaring gawin ng ibang mga grupo sa file. Ang impormasyong ito ay napaka-compact, nangangailangan ng ilang mga hakbang sa panahon ng pag-verify, at ang paraan ng kontrol sa pag-access ay kasiya-siya sa karamihan ng mga kaso.
Kung sinusuportahan ng operating system ang multi-user mode, posible para sa dalawa o higit pang mga user na sabay-sabay na subukang gumana sa parehong file. Kung babasahin lang ng lahat ng user na ito ang file, hindi ito magiging problema. Ngunit kung kahit isa man lang sa kanila ang magpalit ng file, kinakailangan ang mutual synchronization para gumana nang tama ang pangkat na ito.
Maaari Mga lugar ng paggamit mga file:
· para sa pag-iimbak ng data ng teksto: mga dokumento, mga teksto ng programa, atbp. Ang ganitong mga file ay karaniwang nilikha at binago gamit ang iba't ibang mga text editor. Ang istraktura ng mga text file ay kadalasang napakasimple: ito ay alinman sa isang pagkakasunod-sunod ng mga talaan na naglalaman ng mga linya ng teksto, o isang pagkakasunod-sunod ng mga byte, kung saan mayroong mga espesyal na character (halimbawa, mga end-of-line na character);
· upang makabuo ng mga input text para sa mga compiler, na kung saan, bumuo ng mga file na naglalaman ng object modules (mga file na may mga program text). Ang mga object file ay mayroon ding napakasimpleng istraktura - isang pagkakasunud-sunod ng mga talaan o byte. Bina-overlay ng programming system ang istrukturang ito ng mas kumplikado at tukoy sa system na istraktura ng object module;
· para sa pag-iimbak ng mga file na naglalaman ng graphic at audio na impormasyon, pati na rin ang mga file na nabuo ng mga editor ng link at naglalaman ng mga larawan ng mga executable na programa. Ang lohikal na istraktura ng naturang mga file ay nananatiling kilala lamang sa editor ng link at ang loader - ang operating system program.
Ang mga file system ay karaniwang nagbibigay ng imbakan ng semi-structured na impormasyon, na nag-iiwan ng karagdagang pag-istruktura sa mga application program. Ito ay may positibong epekto dahil kapag bumubuo ng anumang bagong system ng aplikasyon (batay sa simple, karaniwan at medyo murang mga tool sa file system), posibleng ipatupad ang mga istrukturang iyon ng imbakan na pinaka natural na tumutugma sa mga detalye ng lugar ng aplikasyon na ito.
Ang anyo ng pagtatala ng impormasyon sa isang file sa bawat partikular na sistema ng impormasyon sa heograpiya ay hindi pareho. Sa kasaysayan, ang mga kumpanyang nag-specialize sa mga computer graphics ay lumikha ng kanilang sariling mga graphic data format na tila sa kanila ang pinakamatagumpay.
Format ng file tinatawag na template kung saan ito nilikha. Inilalarawan ng template kung anong data (mga string, solong character, integer, fraction, delimiter) at kung anong pagkakasunud-sunod ang dapat ilagay sa file.
Ang mga katangian ng format ay: bilis magbasa/magsulat; ang dami ng posibleng file compression; pagkakumpleto ng paglalarawan ng impormasyon.
Ang ilang mga format ay pinagtibay bilang pamantayan batay sa mga desisyon ng mga komisyon ng mga pamantayan. Kaya, ang format ng SDTS, na may katayuan ng pambansang pamantayan ng US, ay pinagtibay internasyonal na organisasyon Standardisasyon ng ISO.
Kinakailangang makilala sa pagitan ng mga panloob na format ng system at mga format ng palitan, ibig sabihin, mga format na ginagamit upang makipagpalitan ng impormasyon sa pagitan ng iba't ibang mga user, kabilang ang mga nagtatrabaho sa iba't ibang sistema. Ang kakayahan ng isang GIS na mag-import ng data mula sa isang format ng file ng isa pang system at bigyang-kahulugan ito ng tama at, sa kabaligtaran, upang ipasok ang sarili nitong data sa format na ito ay nagbibigay-daan para sa pagpapalitan ng data sa pagitan ng mga system.
Ang suporta para sa pag-import/pag-export ng isang malaking bilang ng mga karaniwang format ng exchange ay mahalaga sa isang GIS, dahil ang mga volume ng mga graphics na naipasok na ay malaki bilang isang resulta ng labor-intensive information entry work. Posible rin na ang spatial na data ay ipinasok sa isang independiyenteng sistema ng pag-input na may sariling format, naiiba sa format ng GIS na ginamit. Hindi ipinapayong iwanan ang isang gumagana at pamilyar na sistema format at pabalik. Maaari kang magpasok ng data sa iyong sariling format at palitan ito, isalin ito sa nais na format. Sa kasong ito, ang sumusunod na kundisyon ay umiiral: ang format ng imbakan ay dapat sapat na kumpleto; dahil, hindi tulad ng mga coordinate, na madaling ma-convert mula sa mga integer patungo sa mga fraction, imposibleng i-convert ang mga nawawalang katangian at paglalarawan sa format kung saan kinakailangan ang mga ito.
Pamamahala ng database
Epektibong paggamit Ang digital data ay nangangailangan ng pagkakaroon ng software na nagbibigay ng mga function para sa kanilang imbakan, paglalarawan, pag-update, atbp. Depende sa mga uri at format ng kanilang presentasyon, sa antas ng software ng GIS at ilang mga katangian ng kapaligiran at mga kondisyon para sa kanilang paggamit, ito ay posible iba't ibang mga pagpipilian organisasyon ng imbakan at pag-access sa spatial na data, at ang mga pamamaraan ng organisasyon ay naiiba para sa kanilang posisyonal (graphical) at semantiko na mga bahagi.
Hindi kasama ang simpleng software ng GIS tiyak na paraan organisasyon ng imbakan, pag-access ng data at pagmamanipula, o ang mga function na ito ay ipinatupad ng operating system sa loob ng file organization nito.
Karamihan sa umiiral na mga tool ng software ng GIS ay gumagamit ng mga sopistikado at mahusay na mga diskarte para sa mga layuning ito, batay sa pag-aayos ng data sa anyo ng mga database na pinamamahalaan ng mga tool ng software na tinatawag na mga sistema ng pamamahala ng database(DBMS). Ang DBMS ay karaniwang nauunawaan bilang isang hanay ng mga programa at mga tool sa wika na idinisenyo upang lumikha, magpanatili at gumamit ng mga database.
Ang mga modernong DBMS, kabilang ang mga ginagamit sa GIS software, ay naiiba sa mga uri ng data modules na suportado, bukod sa mga ito ay hierarchical, network at relational at ang kanilang mga kaukulang DBMS software tool. Malawak na Aplikasyon Sa pagbuo ng software ng GIS, ginamit ang mga relational na DBMS.
Ang baligtad na listahan, hierarchical, at network database management system ay ang mga nangunguna sa mga relational na DBMS. Ang mga karaniwang katangian ng mga unang sistema ay kinabibilangan ng mga sumusunod:
1. Ang mga system na ito ay aktibong ginagamit sa loob ng maraming taon, mas mahaba kaysa sa alinman sa mga relational na DBMS. Nakaipon sila ng malalaking database at samakatuwid ang isa sa mga pinipindot na problema ng mga sistema ng impormasyon ay ang kanilang paggamit kasabay ng mga modernong sistema.
2. Ang mga sistema ay hindi batay sa anumang abstract na mga modelo. Ang mga abstract na representasyon ng mga naunang sistema ay lumitaw sa ibang pagkakataon sa batayan ng pagsusuri at pagkakakilanlan ng mga karaniwang tampok sa mga iba't ibang sistema kasama ng isang relational approach.
3. Ang pag-access sa database ay isinagawa sa antas ng record. Ang mga gumagamit ng mga system na ito ay nag-navigate sa database gamit ang mga programming language na pinahusay ng mga function ng DBMS. Ang interactive na pag-access sa database ay suportado lamang sa pamamagitan ng paglikha ng naaangkop na mga application program na may sariling interface.
4. Pagkatapos ng pagdating ng mga relational system, karamihan sa mga unang sistema ay nilagyan ng mga relational na interface. Gayunpaman, sa karamihan ng mga kaso hindi nito ginawa ang mga ito na tunay na relational system, dahil posible pa ring manipulahin ang data sa natural na paraan nito.
Ang ilan sa mga pinakakilalang system batay sa mga nakabaligtad na listahan ay ang Datacom/DB mula sa Apptied Data Research, Inc. (ADR), na nakatuon sa paggamit ng mga pangunahing computer mula sa IBM, at Adabas mula sa Software AC.
Ang pag-access ng data ay batay sa mga baligtad na listahan, na likas sa halos lahat ng modernong relational na DBMS, ngunit sa mga sistemang ito ang mga gumagamit ay walang direktang access sa mga baligtad na listahan (mga indeks). Ang mga panloob na interface ng mga system batay sa mga inverted na listahan ay napakalapit sa mga user interface ng mga relational na DBMS.
Ang mga bentahe ng mga DBMS batay sa mga baligtad na listahan ay ang pagbuo ng mga tool sa pamamahala ng data sa panlabas na memorya, ang kakayahang manu-manong bumuo ng mga epektibong sistema ng aplikasyon, ang kakayahang mag-save ng memorya sa pamamagitan ng paghihiwalay ng mga subobject (sa network system).
Ang mga disadvantage ng mga DBMS na ito ay ang pagiging kumplikado ng paggamit, ang pangangailangan para sa impormasyon tungkol sa pisikal na organisasyon kung saan nakasalalay ang mga programa ng application, at labis na karga ng lohika ng system na may mga detalye ng pag-aayos ng access sa database.
Ang mga bentahe ng relational na diskarte sa pag-aayos ng isang DBMS ay kinabibilangan ng:
· ang pagkakaroon ng isang maliit na hanay ng mga abstraction na ginagawang posible na imodelo ang pinakakaraniwang mga paksa sa isang medyo simpleng paraan at nagbibigay-daan sa tumpak na mga pormal na kahulugan habang nananatiling intuitive,
· ang pagkakaroon ng isang simple at kasabay na makapangyarihang kasangkapang pangmatematika, pangunahing batay sa set theory at mathematical logic at pagbibigay ng teoretikal na batayan para sa relational na diskarte sa pag-aayos ng mga database,
· ang posibilidad ng non-navigational data manipulation nang hindi kailangang malaman ang partikular na pisikal na organisasyon ng mga database sa external memory.
Nagbibigay-daan sa iyo ang mga relational type na DBMS na magpakita ng data tungkol sa mga spatial na bagay (mga punto, linya at polygon) at ang kanilang mga katangian (mga katangian) sa anyo ng isang kaugnayan o talahanayan, ang mga hilera kung saan (mga naka-index na tala) ay tumutugma sa isang hanay ng mga halaga ng katangian ng bagay, at ang mga column (column) ay karaniwang nagtatakda ng uri ng katangian, laki at pangalan nito. Ang mga katangian ay hindi kasama ang mga geometric na katangian na naglalarawan sa kanilang geometry at topology. Ang mga tala ng vector ng mga coordinate ng bagay ay iniutos at inayos gamit ang mga espesyal na paraan. Ang koneksyon sa pagitan ng geometric na paglalarawan ng mga bagay at ang kanilang mga semantika sa relational table ay itinatag sa pamamagitan ng mga natatanging numero - mga identifier.
Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing kawalan ng mga relational na DBMS ay ilang mga limitasyon (isang direktang bunga ng pagiging simple) kapag ginamit sa mga tinatawag na di-tradisyonal na mga lugar (ang pinakakaraniwang mga halimbawa ay ang mga sistema ng automation ng disenyo), na nangangailangan ng napakasalimuot na mga istruktura ng data, ang kawalan ng kakayahang sapat. sumasalamin sa mga semantika ng paksa, dahil ang kaalaman sa representasyon ay napakalimitado.
Ang modernong DBMS ay maaaring uriin ayon sa modelo ng data na ginamit [hierarchical, network, relational, object, hybrid (mga elemento ng object at relational)], depende sa dami ng mga sinusuportahang database at bilang ng mga user [high level, middle level, low antas, desktop DBMS (Larawan 2.5)].
Pinakamataas na antas Sinusuportahan ng mga DBMS ang malalaking database (daan-daan at libu-libong GB o higit pa) na nagsisilbi sa libu-libong user, halimbawa ORACLE7, ADABAS 532, SQL SERVER11.
Relational DBMS Oracle7, corp. Ang Oracle ay may malawak na hanay ng functionality, kabilang ang suporta para sa two-phase commit, data replication, stored procedures, triggers, at online backup. Sinusuportahan ng DBMS na ito ang isang database na sumasakop sa ilang mga pisikal na disk, nag-iimbak ng mga bagong uri ng data, at gumagamit ng halos lahat ng mga platform ng hardware at software, pati na rin ang mga protocol ng paglilipat ng data.
SQL Server 10, comp. Ang Sybase ay isang produkto na sumusuporta sa real-time na pagproseso at mga proseso ng pagpapasya. Ito ay isang DBMS sa parehong antas ng Oracle7, ngunit may ilang mga limitasyon sa mga tuntunin ng scalability at gumagamit ng isang limitadong bilang ng mga platform ng hardware at software. Ang average na antas ng DBMS ay sumusuporta sa mga database hanggang sa ilang daang GB at nagsisilbi sa daan-daang user. Mga Kinatawan: InterBase 3.3, Informix-OnLme7.0, Microsoft SQL Server 6 0.
Kabilang sa mga relational na DBMS na Informix-OnLine 7.0, comp. Sinusuportahan ng software ang ganoon makabagong teknolohiya tulad ng pagtitiklop ng data, pag-synchronize ng mga distributed database, at mga blobs. Maaari itong magamit upang magpatakbo ng mga aplikasyon ng OLTP (high-speed transaction processing), ngunit ang bilis ng pagproseso sa kasong ito ay mas mabagal kaysa sa mga nangungunang produkto. Posible ang pag-install sa limitadong bilang ng mga platform.
 |
kanin. 2.5. Pag-uuri ng mga modernong sistema ng pamamahala ng database
Microsoft SQL Server 6.0, corp. Ang Microsoft ay isang magandang DBMS na isinama sa Windows NT, na umaayon dito. Mga disadvantages: hindi sapat na scalability, maliit na bilang ng mga sinusuportahang software platform.
Ang mas mababang antas ng DBMS ay binubuo ng mga system na sumusuporta sa mga database hanggang sa 1 GB at may mas mababa sa 100 mga gumagamit. Karaniwang ginagamit ang mga ito sa maliliit na yunit. Mga Kinatawan: NetWare SQL 3.0, Gupta SQL-Base Server.
Desktop DBMS idinisenyo para sa isang user, na ginagamit upang mapanatili ang isang desktop database o bilang isang kliyente upang kumonekta sa isang database server. Mayroon silang napaka limitadong pagkakataon para sa pagproseso ng data, at nailalarawan din sa kakulangan ng posibilidad ng pag-install sa network. Mga Kinatawan: FoxPro 2.6, congr. Microsoft, Paradox 5.0, comp Bortand.
Kapag gumagamit ng isang partikular na DBMS, tatlong pangunahing salik ang dapat isaalang-alang: ang arkitektura ng pakikipag-ugnayan ng kliyente/server; paraan o paraan ng pagpapatupad ng mga pangunahing tungkulin; antas ng suporta para sa mga distributed database.
Ang isa sa mga pangunahing kondisyon na tumutukoy sa pangangailangan na gumamit ng teknolohiya ng database kapag lumilikha ng isang GIS ay ang suporta ng modernong DBMS para sa mga kakayahan sa imbakan ng network at paggamit ng mga teknolohiya. mga lokal na network(LAN) at mga malalayong network sa tinatawag na mga distributed database. Tinitiyak nito ang pinakamainam na paggamit ng mga mapagkukunan sa pag-compute at ang posibilidad ng sama-samang pag-access ng user sa mga hiniling na database.
Ang data analysis unit, bilang isa sa tatlong malalaking GIS modules (input, processing at output), ay bumubuo sa core ng geographic information technologies na tinitiyak na magagawa ng system ang pangunahing analytical at modeling function nito; Ang nilalaman ng analytical block ng mga modernong tool ng software ay nabuo sa proseso ng pagpapatupad ng tukoy na GIS sa anyo ng isang itinatag na hanay ng mga operasyon o mga grupo ng mga operasyon, ang pagkakaroon, kawalan o pagiging epektibo (kawalan ng bisa) kung saan sa loob ng isang GIS ay maaaring magsilbing tagapagpahiwatig ng kalidad nito.
Ang mga numero sa isang computer ay iniimbak alinsunod sa format. Ang format ay isang kumbensyon o mga panuntunan para sa pagkatawan ng isang numero bilang isang pagkakasunud-sunod ng mga bit.
Ang minimum na unit ng data storage sa isang computer ay 1 byte. Ang mga sumusunod na format para sa kumakatawan sa mga integer ay umiiral: byte (kalahating salita), salita (kasama ang 2 byte), dobleng salita (4 byte), pinalawak na salita (8 byte). Ang mga bit na bumubuo sa mga format na ito ay tinatawag na mga bit. Kaya, ang isang byte ay may 8 bits, ang isang salita ay may 16 bits, at ang isang double word ay may 32 bits. Sa kaliwa ay ang mga senior digit, at sa kanan ay ang mga minor. Ang bawat isa sa mga format na ito ay maaaring pirmahan (Larawan 5.1) upang kumatawan sa mga positibo at negatibong numero, o hindi pirmahan (Larawan 5.2) upang kumatawan sa mga positibong numero.
kanin. 5.1. Mga nilagdaang integer na format
Ang pinakamahalagang digit ay makabuluhan. Sa Fig. 5.1, ang sign digit ay itinalaga ng simbolong S. Kung ito ay katumbas ng 0, kung gayon ang numero ay itinuturing na positibo, at kung ang digit ay katumbas ng 1, kung gayon ang numero ay itinuturing na negatibo.
kanin. 5.2. Mga unsigned integer na format
Sa pangkalahatan, ang hanay ng mga halaga na kinakatawan ng mga nilagdaang format para sa kumakatawan sa mga integer (Talahanayan 5.1) ay tinutukoy ng formula
–2 n–1 £ X £ 2 n–1 – 1,
at para sa unsigned format ito ay tinutukoy ng formula
0 £ X £ 2 n – 1,
kung saan ang n ay ang bilang ng mga digit sa format.
Talahanayan 5.1. Mga format para sa kumakatawan sa mga integer sa isang computer
5.1.2. Direkta at karagdagang mga code
mga representasyon ng binary number
Sa isang direktang code, ang pinaka makabuluhang bit ay nag-e-encode ng tanda ng numero (0 para sa positibo, 1 para sa negatibo), at ang natitirang mga bit ay naka-encode sa modulus ng numero.
Halimbawa 5.1. Ang numero 11 sa direktang kodigo ay kakatawanin bilang 0|1011 p, at ang bilang –11 – bilang 1|1011 p
Sa complement code ng dalawa, ang isang positibong numero ay naka-encode sa parehong paraan tulad ng sa direktang isa. Upang kumatawan sa isang negatibong numero sa dalawang's complement, mayroong dalawang paraan. Kapag kinakatawan ang mga numero sa complement code ng dalawa, ginagamit ang inversion operation - pinapalitan ng kaunti ang kabaligtaran nito, iyon ay, 0 by 1, at 1 by 0.
Panuntunan 5.1. (bitwise na representasyon ng negatibong numero sa complement code ng dalawa) Kinakatawan ang modulus ng negatibong numero sa direktang code at baligtarin ang lahat ng digit sa kaliwa ng hindi gaanong makabuluhan (kanan).
Halimbawa 5.2. Kinakatawan ang numero -11 sa dalawang's complement gamit ang bitwise notation.
Solusyon. I-convert natin ang modulus ng numerong ito sa binary system: 11 = 1011 2 at ipakita ito sa direktang code: 0|1011 p. Larawan 5.3).
Bilang resulta, makakakuha tayo ng 1|0101 d – ang representasyon ng numero –11 sa komplementaryong code. □
kanin. 5.3. Representasyon ng bilang –11 sa komplemento ng dalawa
Panuntunan 5.2. (aritmetikong representasyon ng negatibong numero sa komplementaryong code) Magdagdag ng 2 m sa negatibong numero, kung saan ang m ay ang bilang ng mga digit sa binary na representasyon o format na ito, at i-convert ang resultang numero sa binary number system. Para sa byte 2 8 = 256, para sa salita 2 16 = 65,536, para sa dobleng salita 2 32 = 4,294,967,296.
Mula sa mga panuntunang ito maaari nating tapusin na ang mga positibong numero, sa kaso ng pagtaas ng bilang ng mga digit, ay pupunan sa kaliwa ng mga zero, at mga negatibong numero na may mga isa.
Halimbawa 5.3. Ibigay ang bilang na –11 sa complement ng dalawa gamit ang notation ng arithmetic.
Solusyon. Hayaan itong kinakailangan upang makakuha ng m = 5 bits ng karagdagang code. Kalkulahin natin ang terminong 2 m = 2 5 = 32. Idagdag at i-convert natin sa binary number system:
–11 + 32 = 21 = 10101 2 .
Ang resulta na nakuha ay tumutugma sa representasyon ng numero -11 sa komplementaryong code.
Para sa m = 8, 2 8 = 256:
–11 + 256 = 245 = 11110101 2 .
Ang representasyon ng numero -11 ay dinagdagan ng mga yunit sa kaliwa hanggang 8 digit. □
Posible rin ang reverse conversion ng mga negatibong numero na nakasulat sa two's complement.
Panuntunan 5.3. (bitwise na pagtukoy ng halaga ng negatibong numero na nakasulat sa complement code ng dalawa) Ang algorithm para sa pagtukoy ng halaga ng negatibong numero sa complement code ng dalawa ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang.
1. Baligtarin ang lahat ng mga digit sa kaliwa ng hindi gaanong makabuluhang (kanan) na yunit.
2. I-convert ang isang numero mula sa binary number system patungo sa decimal system ayon sa panuntunan 4.1.
3. I-multiply ang resulta sa –1.
Halimbawa 5.4. Tukuyin kung aling decimal na numero ang naka-encode ng numero 1|0101 d gamit ang bitwise na kahulugan.
Solusyon. Baligtarin natin ang mga digit ng numero:
1010|1 d ® 0101|1 p.
I-convert natin ang numero mula sa binary number system patungo sa decimal number system:
I-multiply ang resulta sa –1 at kunin ang numero –11. □
Panuntunan 5.4. (arithmetic definition ng isang negatibong numero na nakasulat sa two's complement) I-convert ang binary number sa decimal number system at ibawas ang numerong 2 m mula sa resultang numero, kung saan ang m ay ang bilang ng mga digit sa binary na representasyon.
Halimbawa 5.5. Tukuyin kung aling decimal na numero ang naka-encode ng numero 1|0101 d gamit ang kahulugan ng aritmetika.
Solusyon. I-convert natin ang numero mula sa binary number system patungo sa decimal number system:
Ibawas natin ang bilang na 2 m = 2 5 = 32 mula sa resultang resulta ng pagsasalin, dahil ang binary na numero ay binubuo ng 5 digit:
21 – 32 = –11.
Ang resulta ay ang decimal na numero -11. □
Ang mga numero sa mga naka-sign na format ay nakasulat sa dalawang komplemento code, at sa hindi nilagdaan na mga format - sa direktang code.
Kinakailangan ang complement notation ng Two upang magdagdag at magbawas ng positibo at mga negatibong numero walang pagbabago.
Halimbawa 5.6. Magdagdag ng 21 at –11 sa binary number system.
Solusyon. Isalin natin ang mga tuntunin sa karagdagang code:
21 = 0|10101 d; –11 = 1|10101 d.
Gagamitin namin ang mga patakaran ng binary arithmetic:
1 + 0 = 0 +1 = 1;
1 + 1 = 10 (na ang unit ay dinadala sa susunod na digit).
Magdagdag tayo ng dalawang binary na numero sa isang hanay, na isinasaalang-alang na ang paglipat ng isa mula sa sign bit ay hindi pinansin:
110101 2
Ang resulta ay ang bilang 10 - ang kabuuan ng 21 at -11 nang walang karagdagang pagbabago. □
Ang mga format ng integer na salita at dobleng salita ay iniimbak sa memorya ng computer sa baligtarin ang pagkakasunod-sunod, ibig sabihin, ang mababang byte muna, at pagkatapos ay ang mataas na byte. Halimbawa, ang salitang B5DE 16 ay matatagpuan sa memorya tulad ng ipinapakita sa Fig. 5.4.
kanin. 5.4. Lokasyon ng salitang B5DE 16 sa memorya ng computer
Ang pag-aayos na ito ng mga byte ay maginhawa para sa mga operasyon na may mga numero, dahil ang mga kalkulasyon ay nagsisimula sa hindi bababa sa makabuluhang mga digit, kaya sila ay matatagpuan muna.
5.2. Representasyon ng mga tunay na numero
sa kompyuter
Ang mga tunay na numero ay kinakatawan sa anyo ng isang floating point number (tuldok) ng form:
kung saan ang M ay ang mantissa (makabuluhang bahagi ng numero); n – base ng sistema ng numero; P – pagkakasunud-sunod ng numero.
Halimbawa 5.7. Ang bilang na 2.5 × 10 18 ay may mantissa na 2.5 at isang exponent na 18. □
Ang mantissa ay tinatawag na normalized kung ang ganap na halaga nito ay nasa hanay:
1/n £ |M|< 1,
kung saan ang n ay ang base ng sistema ng numero.
Ang kundisyong ito ay nangangahulugan na ang unang digit pagkatapos ng decimal point ay hindi zero, at ang absolute value ng mantissa ay hindi lalampas sa isa.
Ang isang numero na may normalized mantissa ay tinatawag na normalized.
Halimbawa 5.8. Kinakatawan ang mga numero -245.62 at 0.00123 sa floating point form.
Solusyon. Ang numerong –245.62 ay maaaring katawanin sa anyo ng isang numero na may pagkakasunod-sunod na –245.62 × 10 0. Ang mantissa ng numerong ito ay hindi na-normalize, kaya hinahati namin ito sa 10 3, pinatataas ang pagkakasunud-sunod:
–0.24562 × 10 3 .
Bilang resulta, ang bilang –0.24562 × 10 3 ay na-normalize.
Ang numerong 0.00123 sa anyo ng isang numero na may order na 0.00123 × 10 0 ay hindi na-normalize dahil ang mantissa ay hindi na-normalize. I-multiply natin ang mantissa sa 10 2, na binabawasan ang pagkakasunod-sunod:
0.123 × 10 –2.
Bilang resulta, ang bilang na 0.123 × 10 –2 ay na-normalize. □
Sa halimbawang ito, upang gawing normal ang mantissa, inilipat ang kuwit sa kanan o kaliwa. Samakatuwid, ang mga naturang numero ay tinatawag na mga floating point na numero. Hindi tulad ng mga fixed-point na numero, ang mga ito ay makabuluhang nagpapabilis sa mga operasyon ng aritmetika, at ang mantissa ng mga floating-point na numero ay dapat na gawing normal sa bawat oras.
Para sa representasyon ng isang tunay na numero sa isang computer batay sa pamantayan ng IEEE-754, ginagamit ang m + p + 1 bits, na ipinamamahagi tulad ng sumusunod (Larawan 5.5): 1 bit ng mantissa sign; p order digit; m digit ng mantissa.
kanin. 5.5. Istraktura ng karaniwang format ng numero ng floating point
Ang representasyong ito ay tinatawag na (m, p)-format.
Ang hanay ng representasyon ng mga numero sa X (m, p) na format ay tinutukoy mula sa hindi pagkakapantay-pantay:
£ X £ (1 – 2 – m –1) » .
Sa kasong ito, ang pagkakasunud-sunod ng numero P ay dapat matugunan ang kondisyon
–2 p – 1 + 1 £ P £ 2 p – 1 – 1
Para sa mga tunay na numero, ang pamantayang IEEE-754 ay gumagamit ng (23,8) at (52,11) na mga format, na tinatawag na single at double real format, ayon sa pagkakabanggit (Talahanayan 5.2).
Upang magbigay ng ideya sa kahalagahan ng mga order ng magnitude na ito, ang bilang ng mga segundo na lumipas mula nang mabuo ang planetang Earth ay 10 18 lamang.
Panuntunan 5.5. (pagsasalin ng mga decimal na numero sa (m, p)-format) Ang algorithm para sa pag-convert ng decimal na numero X sa (m, p)-format ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang.
1. Kung X = 0, kunin ang sign bit, order at mantissa bilang zero at tapusin ang algorithm.
2. Kung X > 0, pagkatapos ay tanggapin ang sign bit 0, kung hindi ay tanggapin ang 1. Ang sign bit ay nabuo.
3. Isalin nang buo at praksyonal na bahagi absolute value ng number X sa binary number system. Kung fractional ang numero, pagkatapos ay kumuha ng m + 1 digit. Kunin ang order na katumbas ng zero.
Talahanayan 5.2. Mga katangian ng paghahambing
tunay na mga format
4. Kung X ³ 1, pagkatapos ay ilipat ang kuwit sa kaliwa sa pinaka makabuluhang digit at dagdagan ang pagkakasunud-sunod, kung hindi, ilipat ang kuwit sa kanan sa unang di-zero (unit) na digit at bawasan ang pagkakasunud-sunod.
5. Kung ang bilang ng mga digit ng fractional na bahagi ay mas mababa sa m, pagkatapos ay dagdagan ang fractional na bahagi na may mga zero sa kanan hanggang sa m digit. Alisin ang isa sa buong bahagi. Nabuo ang mantissa.
6. Idagdag ang offset 2 p – 1 – 1 sa order at i-convert ang order sa binary number system. Nabuo na ang order. Ang code kung saan kinakatawan ang pagkakasunud-sunod ay tinatawag na offset. Pinapadali ng inilipat na pagkakasunud-sunod ang paghambing, pagdaragdag, at pagbabawas ng mga order sa mga pagpapatakbo ng aritmetika.
7. Isulat ang sign bit, order at mantissa sa naaangkop na mga piraso ng format.
Halimbawa 5.9. Kinakatawan ang numero –25.6875 sa isang tunay na format.
Solusyon. Sa halimbawa 4.7, ang ganap na halaga ng numero -25.6875 ay na-convert sa binary system at nakuha ang 9 na digit:
25,6875 = 11001,1011 2 .
Normalize namin ang numero sa pamamagitan ng paglipat ng decimal point sa kaliwa at pagtaas ng pagkakasunud-sunod:
1.10011011 2 × 2 4 .
Matapos itapon ang integer na bahagi, 23 bits ng fractional na bahagi ang nananatili (ayon sa format (23,8)), na isinulat bilang mantissa:
10011011000000000000000.
Ang pagkakasunud-sunod ay 4 (kapangyarihan ng dalawa pagkatapos ilipat ang decimal point sa kaliwa). Ilipat natin ito at i-convert ito sa binary number system:
4 + 127 = 131 = 10000011 2 .
Ang numero -25.6875 ay negatibo, samakatuwid ang sign bit ay 1.
Ang lahat ay handa na upang kumatawan sa numero -25.6875 sa isang tunay na format gamit ang sign digit + exponent + mantissa scheme:
1 10000011 10011011000000000000000.
Hatiin natin ang numerong ito sa 8 bits, bumuo ng mga byte at isulat ang mga ito sa mga numerong hexadecimal:
| C1 | CD |
Kaya, ang numerong –25.6875 ay maaaring isulat bilang C1CD8000. □
Tulad ng mga integer na format, ang mga real number na format ay iniimbak sa memorya ng computer sa reverse byte order (mababa muna ang pagkakasunud-sunod, pagkatapos ay mataas ang pagkakasunud-sunod).
Ang mga pagpapatakbo ng aritmetika sa mga numero ng floating point ay isinasagawa sa sumusunod na pagkakasunud-sunod.
Kapag nagdadagdag (nagbabawas) ng mga numero na may parehong mga order, ang kanilang mga mantissa ay idinaragdag (binabawas), at ang resulta ay itinalaga ng isang order na karaniwan sa mga orihinal na numero. Kung ang mga order ng orihinal na mga numero ay naiiba, pagkatapos ay una ang mga order na ito ay equalized (isang numero na may mas mababang pagkakasunud-sunod ay nabawasan sa isang numero na may mas mataas na pagkakasunud-sunod), at pagkatapos ay ang operasyon ng pagdaragdag (pagbabawas) ng mantissas ay ginanap. Kung ang isang overflow ay nangyari sa panahon ng pagdaragdag ng mantissa, ang kabuuan ng mga mantissa ay inililipat sa kaliwa ng isang lugar, at ang pagkakasunud-sunod ng kabuuan ay tataas ng 1.
Kapag ang mga numero ay pinarami, ang kanilang mga mantissa ay pinarami, at ang kanilang mga order ay idinagdag.
Kapag naghahati ng mga numero, ang mantissa ng dibidendo ay hinahati sa mantissa ng divisor, at upang makuha ang pagkakasunud-sunod ng quotient, ang pagkakasunud-sunod ng divisor ay ibabawas mula sa pagkakasunud-sunod ng dibidendo. Bukod dito, kung ang mantissa ng dibidendo ay mas malaki kaysa sa mantissa ng divisor, kung gayon ang mantissa ng quotient ay magiging mas malaki kaysa sa 1 (maganap ang overflow) at ang kuwit ay dapat ilipat sa kaliwa, sabay-sabay na pagtaas ng pagkakasunud-sunod ng quotient.
Representasyon ng mga simbolo sa isang computer
Sa isang computer, ang bawat character (halimbawa, isang titik, isang numero, isang bantas) ay naka-encode bilang isang unsigned binary integer. Ang pag-encode ng character ay isang convention na ang bawat character ay may one-to-one na pagsusulatan sa isang unsigned binary integer number, na tinatawag na character code.
Mayroong ilang mga pag-encode para sa alpabetong Ruso (Talahanayan 5.3).
Talahanayan 5.3. Mga pag-encode ng mga titik ng alpabetong Ruso
Sa mga pag-encode 866, 1251, KOI-8 at Unicode, ang unang 128 na character (mga numero, upper at lowercase na Latin na titik, punctuation marks) na may mga halaga ng code mula 0 hanggang 127 ay pareho at tinukoy ng ASCII standard (American Standard). Code para sa Pagpapalitan ng Impormasyon). Ang mga numerong 0, 1, ..., 9 ay may mga code na 48, 49, ..., 57, ayon sa pagkakabanggit; malaking Latin na letrang A, B, ..., Z (26 na letra sa kabuuan) – mga code 65, 66, ..., 90; maliliit na letrang Latin na a, b, ..., z (26 na letra sa kabuuan) - mga code 97, 98, ..., 122.
Ang pangalawang 128 na character na may mga halaga ng code mula 128 hanggang 255 na pag-encode 866, 1251, KOI-8 ay naglalaman ng mga pseudographic na character, mga pagpapatakbo sa matematika at mga character ng mga alpabeto maliban sa Latin. At saka iba't ibang simbolo ang iba't ibang mga alpabeto ay may parehong code. Halimbawa, sa 1251 encoding, ang character ng Russian alphabet B ay may parehong code sa character na Á sa karaniwang ASCII encoding. Ang kalabuan na ito ay nagdulot ng mga problema sa pag-encode ng teksto. Samakatuwid, iminungkahi ang two-byte na Unicode encoding, na nagpapahintulot sa mga character mula sa maraming hindi Latin na alpabeto na ma-encode.
Ang mga desimal na halaga ng mga code ng mga titik ng alpabetong Ruso sa mga pag-encode 866, 1251 at Unicode ay ibinibigay sa talahanayan. 5.4.
Talahanayan 5.4. Mga kahulugan ng mga code ng titik ng alpabetong Ruso
Sa pag-encode ng KOI-8 (Talahanayan 5.5), ang mga code ng mga titik ng alpabetong Ruso ay iniutos hindi ayon sa lokasyon ng mga titik sa alpabeto, ngunit sa pamamagitan ng kanilang mga sulat sa mga titik ng alpabetong Latin. Halimbawa, ang mga code ng mga letrang Latin na A, B, C ay may mga decimal na halaga 65, 66, 67, ayon sa pagkakabanggit, at ang mga letrang Ruso A, B, C ay may mga halaga na 225, 226, 227.
Talahanayan 5.5. Mga kahulugan ng mga code ng titik ng alpabetong Ruso
sa KOI-8 encoding
| A | SA | X | A | Upang | X | ||||||
| B | L | C | b | l | ts | ||||||
| SA | M | H | V | m | h | ||||||
| G | N | Sh | G | n | w | ||||||
| D | TUNGKOL SA | SCH | d | O | sch | ||||||
| E | P | Kommersant | e | P | ъ | ||||||
| E | R | Y | e | R | s | ||||||
| AT | SA | b | at | Sa | b | ||||||
| Z | T | E | h | T | eh | ||||||
| AT | U | YU | At | sa | Yu | ||||||
| Y | F | ako | ika | f | ako |
Mayroong dalawang mga format para sa pagpapakita ng graphic na impormasyon:
l raster;
l vector.
Sa isang format na raster, ang isang imahe ay naka-imbak sa isang file bilang isang mosaic na hanay ng maraming mga tuldok na tumutugma sa mga pixel ng imahe na ipinapakita sa screen ng display. Ang file na nilikha ng scanner ay nasa format na raster sa memorya ng computer (ang tinatawag na bitmap). Hindi posibleng i-edit ang file na ito gamit ang karaniwang text at graphic editor, dahil hindi gumagana ang mga ito sa mosaic na representasyon ng impormasyon.
Sa format ng vector, ang impormasyon ay nakikilala sa pamamagitan ng mga katangian ng mga font, mga code ng character, mga talata, atbp. Ang mga karaniwang word processor ay idinisenyo upang gumana nang tumpak sa representasyong ito ng impormasyon.
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga format ng vector at mga format ng raster ay maaaring ipakita sa sumusunod na halimbawa: sa isang format ng vector, ang isang bilog ay nakikilala sa pamamagitan ng radius nito, ang mga coordinate ng sentro nito, ang kapal at uri ng linya; Ang format ng raster ay nag-iimbak lamang ng mga sunud-sunod na hilera ng mga tuldok na geometriko na bumubuo ng isang bilog.
Mga format ng Raster graphics
PSD format– sariling format ng programa Adobe Photoshop, pag-edit ng larawan (sinusuportahan ang lahat ng mga modelo ng kulay, mga layer na walang mga paghihigpit, at ang bawat layer ay maaaring maglaman ng hanggang 24 na alpha channel).
BMP na format(bitmap) o DIB(device-independent bitmap) - isang format para sa pag-iimbak ng mga graphic na larawan. Ang lalim ng kulay mula 1 hanggang 48 bits bawat pixel - na idinisenyo para sa Windows, ay nagbibigay-daan sa paggamit ng mga palette ng 2, 16, 256 o 16 milyong kulay. Mayroong ilang mga uri ng format na ito:
Regular, may extension .bmp;
Naka-compress, pinalawak .rle; Ang compression ay nangyayari nang walang pagkawala, ngunit sinusuportahan
4- at 8-bit na kulay lamang;
Device Independent Bitmap na may extension .dib.
TGA format(Truevision Graphic Adapter) - para sa mga imahe ng video, na pinakamaraming inangkop sa mga pamantayan sa telebisyon, pati na rin para sa pag-save ng mga graphics sa mga computer na may operating system ng MS DOS, ay sumusuporta sa 32-bit na kulay.
Format ng TIFF(Tagged Image File Format) ay isang unibersal na graphic file format para sa mga digital na larawan, ang pinakamalawak na hanay ng pagpaparami ng kulay mula sa monochrome hanggang sa 24-bit na RGB na modelo at ang 32-bit na CMYK na modelo, at ito ay portable sa iba't ibang platform. Format TIFF sumusuporta LZW- compaction nang walang pagkawala ng impormasyon.
JPEG na format(Joint Photographic Experts Group) - ang pinakasikat na format para sa pag-iimbak ng mga photographic na larawan, kabilang ang isang pamantayan para sa Internet, ay nagbibigay ng compression ng mga raster na larawan hanggang 100 beses (halos 5 hanggang 15 beses).
GIF format(Graphics Interchange Format) - isang format para sa pagpapalitan ng graphic na impormasyon, nagbibigay ng maliit na laki ng file, ginagamit sa Internet, at pangalawa lamang sa format sa mga tuntunin ng compression ratio JPEG. Ang format ay limitado sa isang 256 color palette at hindi masyadong angkop para sa pag-iimbak ng mga photographic na larawan.
PNG na format(Portable Network Graphics) – portable network graphics, batay sa isang variation ng lossless compression algorithm (kumpara sa GIF nag-compress ng mga raster na imahe nang pahalang at patayo), sumusuporta sa mga color graphics na may lalim ng kulay na hanggang 48 bits, nagbibigay-daan sa iyo na mag-imbak buong impormasyon tungkol sa antas ng transparency sa bawat punto ng imahe sa anyo ng isang tinatawag na alpha channel.
Flashpix (FPX) na format– isang format ng graphic na nagbibigay-daan sa iyong mag-save ng mga larawan sa maraming mga resolusyon para sa pagtatanghal sa CD-ROM o sa Internet, na nagpapahintulot sa iyo na magtrabaho kasama ang mga de-kalidad na larawan nang hindi gumagamit ng malaking halaga ng memorya at espasyo sa disk. Ang ilan mga digital camera i-save ang mga larawan sa ganitong format.
Ang isang bitmap ay nangangailangan ng isang napakalaking halaga ng memorya upang maiimbak ito. Kaya, ang isang bitmap mula sa isang sheet ng isang A4 na dokumento (204297 mm) na may resolusyon na 10 tuldok/mm at walang halftone transmission (line image) ay sumasakop ng humigit-kumulang 1 MB ng memorya, at kapag nagpaparami ng 16 na kulay ng grey - 4 MB, kapag pagpaparami ng de-kalidad na larawang may kulay (HighColor standard - 65,536 na kulay) - 16 MB.
Upang bawasan ang dami ng memorya na kinakailangan para mag-imbak ng mga bitmap, iba't-ibang paraan pag-compress ng impormasyon. Ang pinakakaraniwang raster compression algorithm, na iminungkahi ng International Telegraph and Telephone Consultative Committee CCITTGroup 4, ay nagbibigay ng ratio ng compression ng impormasyon na hanggang 40:1 (depende sa nilalaman ng file - ang mga graphics ay na-compress nang mas mahusay kaysa sa teksto).
Iba pang mga format ng compression na ginamit: CTIFF(CompressedTagged Image File Format) Group 3, MPEG family (Multimedia Photographics Experts Group), JPEG (Joint Photographics Experts Group), GIF (Graphics Interchange Format) at iba pa.
Mga hindi naka-compress na format: Hindi naka-compress na TIFF (Tagged Image File Format), BMP(BitMaP) at iba pa.
Ang scanner ay karaniwang ginagamit kasabay ng mga programa sa pagkilala ng imahe - OCR (Optical Character Recognition). Kinikilala ng OCR system ang bit (mosaic) contours ng mga character na binabasa ng scanner mula sa isang dokumento at ine-encode ang mga ito ng mga ASCII code, na isinasalin ang mga ito sa isang format na maginhawa para sa mga text editor.
Ang ilang mga sistema ng OCR ay dapat munang sanayin - ang mga template at prototype ng mga kinikilalang character at ang kanilang mga kaukulang code ay dapat ipasok sa memorya ng scanner. Ang mga paghihirap ay lumitaw kapag nakikilala ang mga titik na may parehong estilo sa iba't ibang mga alpabeto (halimbawa, sa Latin (Ingles) at sa Russian - Cyrillic) at iba't ibang mga set ng font. Ngunit karamihan sa mga system ay hindi nangangailangan ng pagsasanay: ang mga kinikilalang karakter ay nakaimbak na sa kanilang memorya. Kaya, isa sa mga pinakamahusay na OCR - FineReader - kinikilala ang mga teksto sa dose-dosenang mga wika (kabilang ang Basic, C++, atbp. programming language), gumagamit ng isang malaking bilang ng mga electronic na diksyunaryo, sinusuri ang pagbabaybay sa panahon ng pagkilala, naghahanda ng mga teksto para sa publikasyon sa Internet , atbp.
SA mga nakaraang taon Ang mga programa ng matalinong pagkilala sa imahe tulad ng Omnifont (halimbawa, Cunei Form 2000) ay lumitaw, na kinikilala ang mga character hindi sa pamamagitan ng mga puntos, ngunit sa pamamagitan ng indibidwal na katangian ng topology ng bawat isa sa kanila.
Kung mayroong isang sistema ng pagkilala sa imahe, ang teksto ay nakasulat sa memorya ng PC hindi sa anyo ng isang bitmap, ngunit sa anyo ng mga code, at maaari itong i-edit gamit ang mga ordinaryong editor ng teksto.
Makatuwirang mag-imbak ng mga file sa format na raster kung:
l ang mga dokumento at kaukulang mga file ay hindi dapat i-edit habang ginagamit ang mga ito;
l ang dokumento ay dapat na naka-imbak sa anyo ng mga facsimile na kopya ng orihinal (mga larawan, mga guhit, mga dokumento na may mga resolusyon, atbp.);
l may mga teknikal na kakayahan para sa pag-iimbak at pagtingin sa isang malaking bilang ng malalaking (1–20 MB) na mga file.
Mga pangunahing salik na dapat isaalang-alang kapag pumipili ng scanner:
l ang laki, kulay at hugis (sheet, bound, atbp.) ng mga dokumentong i-scan ay dapat na tumutugma sa mga kakayahan ng scanner;
l ang resolution ng scanner ay dapat tiyakin ang pagpaparami ng mataas na kalidad na mga kopya ng mga dokumento mula sa kanilang mga elektronikong larawan;
l ang pagganap ng scanner ay dapat na sapat na mataas na may katanggap-tanggap na kalidad ng resultang imahe;
l isang minimum na error sa mga sukat ng nagreresultang elektronikong imahe na may kaugnayan sa orihinal ay dapat matiyak kung ang mga sukat ng imahe mula sa elektronikong dokumento ay nagsisilbing batayan para sa paggawa ng mga kalkulasyon;
l pagkakaroon ng software para sa pag-compress ng mga raster file kapag iniimbak ang mga ito sa memorya ng computer;
l pagkakaroon ng image recognition software (OCR) kapag nag-iimbak ng mga vector file sa memorya ng computer;
l pagkakaroon ng software at hardware upang mapabuti ang kalidad ng imahe sa mga raster file (tinataas ang contrast at liwanag ng imahe, inaalis ang "ingay" sa background);
l ang kalidad at uri ng papel ng carrier, sa loob ng ilang partikular na limitasyon, ay hindi dapat lubos na makakaapekto sa kalidad ng nagreresultang elektronikong imahe;
l ang operasyon ng scanner ay dapat na maginhawa at simple at alisin ang mga error kapag nag-scan dahil sa maling pag-load ng media;
l gastos ng scanner.
Ang scanner ay maaaring kumonekta sa isang PC sa pamamagitan ng parallel (LPT) o serial (USB) na mga interface. Upang gumana sa scanner, ang PC ay dapat magkaroon ng isang espesyal na driver, mas mabuti ang isang driver na sumusunod sa pamantayan ng TWAIN. Sa huling kaso, posible na magtrabaho kasama isang malaking bilang Mga scanner at pagpoproseso ng file na tugma sa TWAIN na may mga program na sumusuporta sa pamantayan ng TWAIN, halimbawa, mga karaniwang graphic editor na CorelDraw, Adobe Photoshop, MaxMate, Picture Publisher, Photo Finish, atbp.
Mga digitizer
Ang digitizer, o graphics tablet, ay isang device na ang pangunahing layunin ay i-digitize ang mga larawan (Fig. 14.5).
Larawan 14.5. Digitizer.
Binubuo ito ng dalawang bahagi: isang base (tablet) at isang target na designation device (panulat o cursor) na inilipat sa ibabaw ng base. Kapag pinindot mo ang pindutan ng cursor, ang posisyon nito sa ibabaw ng tablet ay naayos at ang mga coordinate ay inililipat sa computer.
Maaaring gumamit ng digitizer para maglagay ng drawing na ginawa ng user sa isang computer: inililipat ng user ang cursor pen sa ibabaw ng tablet, ngunit hindi lumalabas ang larawan sa papel, ngunit kinukunan ito sa isang graphic na file. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng digitizer ay batay sa pag-aayos ng lokasyon ng cursor gamit ang isang grid ng mga manipis na conductor na nakapaloob sa tablet na may medyo malaking pitch sa pagitan ng mga katabing conductor (mula 3 hanggang 6 mm). Ang mekanismo ng pagpaparehistro ay nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang lohikal na hakbang para sa pagbabasa ng impormasyon, na mas maliit kaysa sa grid step (hanggang sa 100 linya bawat 1 mm).
Kapag nagtatrabaho sa mga numero, maaaring tukuyin ng user ang iba't ibang mga format para sa kanilang presentasyon. Maaari mong baguhin ang format ng output ng mga resulta ng pagkalkula sa pamamagitan ng pagpili sa utos ng Mga Kagustuhan sa File. Bubuksan nito ang dialog box ng Preferences.
Tiyaking ang Command Window ay napili mula sa listahan sa kaliwang pane. Sa kasong ito, ang panel ng Command Window Preferences ay ipapakita sa kanan. Ang format ng numero ay pinili mula sa drop-down na listahan ng Numeric format na matatagpuan sa Text display area ng panel na ito. Ang default na format para sa drop-down na listahan na ito ay maikli.
Upang tukuyin ang ibang format para sa pagpapakita ng mga resulta ng pagkalkula, piliin ang pangalan nito sa listahan ng Numeric Format at i-click ang OK. Gagamitin ang format na ito upang ipakita ang mga resulta ng lahat ng kasunod na kalkulasyon hanggang sa baguhin mo ito.
Ang mga format na available sa drop-down na listahan ng Numeric Format ay inilarawan sa talahanayan
Halimbawa: kumakatawan sa numerong 3/7 sa iba't ibang format:
Maikli ang format - 0.4286
Mahaba ang format – 0.42857142857143
I-format ang maikling e – 4.2857e-001
Mahaba ang format e – 4.285714285714286e-001
I-format ang maikling g - 0.42857
Format long g – 0.428571428571429
Format ng bangko - 0.43
Format na makatwiran - 3/7
Dapat tandaan na ang mga numero na masyadong malaki o masyadong maliit kapag ang maikling format ay nakatakda ay maaaring ipakita sa exponential form, i.e. sa floating point format.
Maaari mo ring itakda ang format ng numero sa pamamagitan ng pagpasok ng sumusunod na command sa command line.
>> format pormat
Dito pormat ay ang pangalan ng kinakailangang format. Halimbawa, upang kumatawan sa isang numero sa hexadecimal form, ilagay ang sumusunod na command sa command line.
>> format hex
At para itakda ang mahabang representasyon ng isang numero sa floating point na format, ilagay ang sumusunod na command.
>> mahaba ang format
Kung ipinasok mo ang command sa command line
>> format ng tulong
maaari mong ipakita sa command window ang impormasyon tungkol sa lahat ng mga format na magagamit sa MATLAB
Ang pagpapalit ng format ng output ng numero ay nakakaapekto lamang sa pagpapakita ng mga numero sa screen at hindi sa anumang paraan makakaapekto sa kanilang mga tunay na halaga.
