Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ X
ГЛАВА I. ОБРАБОТКА ДАННЫХ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕ
МАХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ 10
1.1 Основные черты системы управления дан
ными АСНИ 10
1.2 Требования к средствам обработки струк
тур данных . . . . . 1%
ВЫВОДЫ . . . . Л?
ГЛАВА 2. СРІІЩСТВА ОПИСАНИЯ СТРУКТУР ДАННЫХ ц
2.1 Структуры и типы данных %%
2.2 Методы формальных спецификаций структур
данных 33
2.3 Эквационально-инициальное описание
структур данных 4.0
ВЫВОДИ ...... S3
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ НИКОТОРЫХ СТРУКТУР
ДАННЫХ ft
3.1 Язык спецификаций. Примеры ft
3.2 Формальные спецификации файлов СУБД
СЕТОР S
3.3 Реализация абстрактных типов конкретными.75
вывода 7?
ГЛАВА 4. СРВДСТВА ПРОГРіШНОИ РЕАЛИЗАЦИИ СОВОКУПНОСТИ
СТРУКТУР ДАННЫХ 7?
4.1 Краткое описание специализированной
АИПС "Стекло" ЭД
4.2 Методология работы пользователя с
структурами данных в системе управления
данными и
4.3 Программная реализация совокупности
структур данных оь
ВЫВОДИ 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ S3
ЛИТЕРАТУРА 9S
ПРИЛОЖЕНИЯ ЮІ
Введение к работе
Современные научно-исследовательские работы практически во всех областях науки и техники характеризуются резко возрастающим объемом перерабатываемой информации - информации, описывающей исследуемые явления. Часто для выработки какой-либо гипотезы, а тем более для ее проверки, необходимо провести большое количество опытов, поставить разнообразные эксперименты, обработать большое количество проб, проанализировать ранее накопленный тактический материал. Труд по обработке подобных данных в большинстве своем носит рутинный,механический характер.
Вместе с тем широко развиваются методы и средства научно-технических исследований, ориентированные на широкое использование вычислительной техники. Значителнный объем анализируемой информации в подобных исследованиях просто невозможно переработать без применения электронно-вычислительных машин. Все это способствовало появлению автоматизированных систем научных исследований /АСНИ/, автоматизирующих процессы сбора и обработки данных, выполняющих большой объем механической работы. Информационный фундамент таких систем - запоминание, хранение, поддержание данных в адекватном состоянии, поиск и выдача информации в систему обработки данных -реализуется средствами систем управления баз данных /СУБД/.
Однако системы управления базами данных поддерживают лишь жестко фиксированные структуры, в то время как в научно-технических работах структура исследуемых данных заранее не может быть фиксирована, поскольку очень часто сама является предметом изучения [і]. Кроме того, ряд работ, касаю-
- s -
щихся, например, вопросов протекания технологических процессов, характеризуется большим объемом поступающей в систему разнородной информации и требующей ее хранения. Эта информация может иметь различную структуру, требовать разнообразные правила обработки /например, информация, собираемая различными датчиками о каком-либо технологическом процессе/. Поэтому мы не можем заранее фиксировать структуру хранения данных, а должны иметь возможность достаточно гибко ее менять.
В настоящее время существует резкая граница между возможностями языков программирования и средствами, представляемыми СУБД в области структурирования данных. Считаемся, что структура данных в идеале должна соответствовать решаемой задаче, вытекать из структуры самой задачи [з]. В языках программирования с введением абстрактных типов данных произошел заметный сдвиг в направлении расширения набора представляемых пользователю структур данных. Но после того, как новые структуры созданы, может возникнуть необходимость сохранить эти данные для последующего использования, то есть преобразовать их в структуры хранения. Однако для хранения данных мы можем использовать лишь команды языка манипулирования данными - здесь и проявляется разительное несоответствие между средствами представления структур в языках программирования и структурами хранения данных.
В настоящее время это несоответствие устраняется проектировщиками систем обработки данных или программистами, что называется, "вручную". Структуры данных, полученные в результате работы программ содержательной обработки данных, преобразовываются в хранимые структуры. Подобные преобразования возникают еще на этапе рроектирования программ содержательной
- є -
обработки данных и существенно усложняют этот этап и последующий - этап программирования. Введение преобразований в программы содержательной обработки данных ухудшает и такую важную характеристику программы, как легкость ее понимания.
РІзучение вопросов обработки структур данных необходимо и должно носить методологический и практический характер. Поэтому в настоящей работе решается задача создания и реализации средств обработки совокупности структур в системы управления данными, опираясь на структуры данных языков программирования высокого уровня и систем управления базами данных. Предлагаемый подход позволяет значительно упростить процесс обращения к данным, хранящимся под управлением СУБД, и последующее их использование процедурами содержательной обработки данных.
Средства обработки структур данных основывается на алгебраическом подходе к их описанию.
Впервые в нашей стране понятие "алгебра структур данных" введено академиком В.М.Глушковьтм [4] и затем было развито в работах [5, б]. Из зарубежных основополагающей является работа [І]. Обзор работ в данном направлении содержится в недавно вышедшей статье [8].
Целью диссертационной работы является:
выбор средств описания произвольных структур данных, используемых в программах содержательной обработки данных;
построение общей схемы реализации преобразований структур данных;
разработка алгоритмов реализации методов преобразования структур данных в структуры хранения;
постановка задачи автоматизации преобразований структур
- f -
данных.
Научная новизна. Развит оригинальный подход к включению средств обработки совокупности структур в системы управления данными. Обоснована и практически продемонстрирована применимость алгебраических спецификаций для описания структур данных, формализована технология проектирования алгебраических спецификаций абстрактных и конкретных типов данных.
исследованы основные требования, которым долима удовлетворять система обработки совокупности структур в системах управления данньми, ее основные функции и разработана исходя из этого общая схема функционирования системы обработки структур, проведен анализ средств обработки структур данных в системах.
Практическая ценность. Предлагаемый в работе подход к введению средств обработки совокупности структур может использоваться в ряде случаев при разработке систем управления данньми, ориентированных на обработку данных различной структуры и характеризуемых не очень большим объемом хранимой информации.
Реализованные средства обработки структур данных входят в состав специализированных автоматизированных информационно-поисковых систем /АИПС/ и поддерживают преобразование структур данных /хранимых/ в структуры содержательной обработки данных.
Реализация средств обработки совокупности структур может быть проведена с использованием различных языков программирования и разных систем управления базами данных.
Использование разработанного подхода позволяет в ряде случаев упростить процесс обработки данных за счет выделения,
- і -
унификации и частичной автоматизации преобразований структур данных в структуры хранения.
Реализация результатов. Разработанные алгоритмы и программы включены в состав математического обеспечения АШС "Палинолог" и АШС "Стекло" [б5,об] .
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
технических совещаниях с представителями заказчиков в 1981-1983 г.г.;
межвузовской конференции "Развитие фундаментальных и прикладных исследований" в г. Ленинграде в 1983 г.;
У Всесоюзном симпозиуме "Проблемы системотехники" в г. Ленинграде в 1983 г.;
семинарах кафедры автоматизации сложных систем ЛГУ в 1981-1983 г..
Публикации. Содержание работы изложено в статьях Грі -54].
Объем и структура работы. Диссертация содержит 106 страниц и включает 3 рисунка. Список использованной литературы включает 56 наименований.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.
Во введении показана актуальность темы, рассмотрена общая структура работы. В первой главе диссертации исследованы вопросы обработки данных в АСНЙ. Вторая глава посвящена изучению средств описания структур данных. В третьей главе построены абстрактные спецификации совокупности структур и конкретной системы управления базами данных. Четвертая глава посвящена рассмотрению вопросов программной реализации средств
- д -
обработки совокупности структур. В заключении приводятся основные результаты диссертации. Приложения содержат блок-схему описанных в работе алгоритмов и тексты программ, реализующих работу основных блоков системы.
^ІО -
