Табличные информационные модели

Особенности табличной модели

Таблицы как средство моделирования широко применяются во многих отраслях интеллектуальной деятельности: в научных исследованиях, экономике, государственной отчетности, образовании и т.п.

Рисунок 1. Фрагмент математических таблиц Брадиса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Достоинством таблиц является их наглядность. Данные, упорядоченные по однотипным строкам, легко собирать и анализировать. Разработано большое количество математических методов, делающих табличные вычисления эффективными (например, теория матриц). Удобны таблицы и с точки зрения графического представления. Сформировались эффективные приемы их оформления: строки, колонки, заголовочная часть, линии, разделяющие данные.

Область применения табличных моделей

Применение таблиц связано с областями деятельности, в которых исследуемые предметы или явления однотипны, обладают преимущественно повторяющимися характеристиками. Например, при продаже железнодорожных билетов имеют значение следующие характеристики:

• номер поезда;
• дата отправления;
• номер вагона;
• тип вагона (плацкарт, купе, СВ);
• номер места.

В реальной жизни во время железнодорожной поездки могут иметь место всевозможные вариации, например, вагон, в который куплен билет, может находиться ближе к локомотиву или в хвосте поезда, место пассажира может быть оборудовано электророзеткой или не оборудовано и т.п. Однако при применении табличной модели от несущественных характеристик принято абстрагироваться. При учете слишком большого количества характеристик приходится заводить дополнительные колонки, что может привести к потере наглядности таблицы, снижению ее эффективности как модели.

Иногда описать предметную область исследуемого объекта или явления в рамках единственной таблицы невозможно. Например, если описывать с помощью таблицы библиотеку, то обнаружится, что хранимые объекты различаются по характеристикам: у книг, например, есть код ISBN, а у журналов и газет он отсутствует. У периодических изданий, в свою очередь, есть регулярность публикации: ежедневные, ежемесячные, ежеквартальные и т.п., отличающая их от книг. Наконец, такие издания, как альманахи (ежегодники) можно отнести как к книгам (по оформлению), так и к периодике. При попытке объединить эти признаки в единую таблицу, в ней может появиться много незаполненных клеток (например, поле ISBN для журналов и газет окажется пустым).

С другой стороны, если разнести информацию об объектах по разным таблицам - может затрудниться поиск, например, тематический, когда читателя интересуют как книжные, так и газетные, журнальные публикации. Из этого можно сделать следующие выводы:

1. хранение и обработка информации в форме табличной модели требует предварительного проектирования;
2. для описания сложных структур колонки таблиц иногда разбивают на подколонки;
3. при моделировании объектов с нерегулярной структурой следует рассмотреть варианты использования альтернативных моделей (иерархических, сетевых и т.п.).

Рисунок 2. Структура типографской таблицы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Табличная модель в компьютерных технологиях

В компьютерном программном обеспечении активно применяются табличные модели. Приведем некоторые примеры:

• таблицы файловых систем; содержат информацию о сегментах жесткого диска, в которые записаны данные формируемых ими файлов;
• табличная верстка веб-страниц: способ формирования контента, когда его компоновка представляет собой фрагменты, разнесенные по ячейкам таблицы;
• электронные таблицы (например, Microsoft Excel): программное обеспечение, позволяющее не только оформлять данные наглядно, но и динамически вычислять содержимое ячеек, снабжать данные графиками, готовить к печати и т.п.;
• реляционные базы данных: программное обеспечение для хранения данных в форме взаимосвязанных таблиц с возможностями быстрого изменения и эффективного поиска.

электронной таблицы Excel. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ" />

Рисунок 3. Лист электронной таблицы Excel. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Поскольку реляционные базы данных стали одной из самых распространенных реализаций табличной модели, на описании их особенностей следует остановиться подробнее.

Табличная модель и реляционные базы данных.

Строго говоря, реляционные базы данных имеют дело с отношениями, а не с таблицами. Таблицы - лишь частный случай более широкого и строгого математического понятия отношение (отсюда и название "реляционные", от английского relation - отношение).

Поля ("колонки") таких баз данных не просто хранят данные о тех или иных характеристиках строк, но и обладают рядом дополнительных особенностей:

• типом хранимых данных (например, в ячейку для хранения чисел программа не позволит записать текст);
• допустимостью или недопустимостью пустых значений;
• требованием уникальности значений в колонке или отсутствием такового;
• ограничениями (например, в поле, где хранятся значения угловых синусов или косинусов, все значения должны быть в диапазоне от 0 до 1);
• наличием ключевых признаков: одна или несколько колонок могут быть назначены ключевыми, т.е. содержащими уникальные в рамках таблицы идентификаторы, по которым легко найти строку.

Ключевые колонки (поля) полезны для организации связей между таблицами, когда конкретизирующая (подчинённая таблица) содержит т.н. внешний ключ, благодаря которому можно легко найти информацию об объекте, к которому относятся помеченные определенным идентификатором строки.

Таким образом, реляционные базы данных - это не просто наборы таблиц, но наборы взаимосвязанных отношений, позволяющие моделировать более сложные объекты, чем те, информацию о которых можно сформировать с помощью обычных "двухмерных" строк и колонок.