Информационные технологии развиваются весьма стремительно, а вместе с ними возрастает объем данных. Все собираемые электронные материалы необходимо грамотно обрабатывать. Это позволит эффективно использовать информацию в тех или иных целях.
В данной статье речь зайдет об операциях с данными, а также об их видах и сферах применения. Предложенный материал пригодится как новичкам, так и опытным работникам сферы IT. Особенно если учитывать, что объем данных растет с каждым годом, а технологический прогресс предоставляет больше инструментом для дальнейшей обработки собранных электронных материалов.
Данные – это…
Данные – своеобразная диалектическая составляющая часть всей существующей информации. Представляет собой зарегистрированные сигналы на носителе.
Данные – совокупность сведений, которая зафиксирована на конкретном носителе в форме, пригодной для дальнейшего хранения, обработки, передачи и конструктивного восприятия. Сами по себе никакой выгоды «по умолчанию» не несут. Информацией они не являются.
Структура
Структура данных – контейнер, хранящий данные в определенном макете. Этот «шаблон» дает возможность всей системе быть эффективной при некоторых операциях. О последних речь зайдет позже.
Структуры данных бывают:
- Линейными. В них компоненты будут образовывать последовательность или список линейного типа. Обход узлов тоже линеен. Пример – массивы.
- Нелинейными. Электронные материалы здесь будут выступать в качестве непоследовательных. Примеры – графы и деревья.
Перед тем, как говорить об операциях с данными, стоит более подробно рассмотреть понятие информации и ее структуру. Без понимания соответствующей базы добиться прогресса в изучаемой теме никак не получится.
Ключевые структуры
Перед тем, как осуществлять разнообразные манипуляции с электронными материалами, нужно хорошо разбираться в их структурах. Далеко не все действия будут эффективными с конкретной информацией.
Сейчас в информатике и IT выделяют следующие ключевые структуры данных:
- стек;
- массив;
- хэш таблица;
- префиксное дерево;
- деревья;
- графы;
- массивы.
Это – основные компоненты, в которых должен хорошо разбираться человек, планирующий работу с IT и информацией. Для полноты картины каждый элемент далее будет разобран более подробно.
Массивы
Массив – элементарная и наиболее распространенная единица структурных данных. Другие подобные компоненты – массивные производные.
Каждый элемент электронных материалов получает индекс – положительное значение. Он будет соответствовать позиции компонента в массиве. В большинстве языков программирования начальный индекс – это 0.
Массив может быть:
- одномерным;
- двумерным – один, «вложенный» в другой.
Здесь основные операции – это:
- вставка элемента по заданному индексу;
- возврат компонента в массиве;
- удаление;
- получение общего количества элементов в массиве.
Но это – только начало. Работать с рассмотренной структурой информации не слишком трудно. Особенно если хорошенько выучить заранее выбранный язык программирования.
Стек
Стек – это обратный тип данных, который представляет собой список элементов, организованных по принципу LIFO. Он трактуется как «последним пришел – первым вышел». Пример – книги, расположенные вертикально.
Очереди
Очередь – тоже хранит информацию (элемент) последовательно. Напоминает стек. Отличается тем, что тут применяется методика FIFO.
Пример – очередь, состоящая из людей. Последний, кто занял ее – будет стоять в конце. Первый, кто встал в очередь, будет еще и первым, кто ее покинет.
Связанные списки
Связанные списки – массивы, в которых каждый элемент – это отдельный объект. Он состоит из двух компонентов: данных и ссылки на последующий узел. Обладает структурной гибкостью. Здесь порядок элементов может не совпадать в расположении компонентов в памяти задействованного устройства.
Связанный список может быть:
- Однонаправленным. Каждый узел в нем будет хранить адрес или ссылки на следующие узлы в списке. Последний узел имеет следующий адрес или ссылку в виде NULL.
- Круговым. Узлы соединяются, представляя собой круг. NULL в самом конце отсутствует.
- Двунаправленным. Две ссылки, связанные с каждым узлом. Один из опорных пунктов на следующий узел, а один – к предыдущему.
Этого достаточно на первых порах для того, чтобы разобраться с информации и манипуляциях с ней.
Граф
Графы – наборы вершин (или узлов), которые будут соединяться друг с другом при помощи дуг в общие сети ребрами.
Бывают ориентированными. Здесь ребра обладают направляющими. Существует только одно доступное направление между двумя соседними вершинами. Есть неориентированные модели. Каждое из ребер может переходить в любом направлении.
Дерево
Информатика также предусматривает такую информационную единицу, как дерево. Представляет собой иерархическую структуру электронных материалов, включающую в себя узлы и ребра. Это – связанные графы, не имеющие циклов.
Префиксное дерево – тип дерева, который применяется для строк и быстрого поиска. Пример – словари и Т9 в современных устройствах.
Хэш таблица
Хэширование – процесс, который используется для уникальной идентификации объектов и хранения каждого из них в заранее рассчитанном уникальном индексе (так называемом ключе).
Компонент будет храниться в виде пары «ключ-значение». Коллекция таких элементов – это «словарь». Каждый объект можно отыскать без проблем через установленный ключ. Хэш таблица – массив, в котором ключ выступает хэш-функцией.
Основные операции
Выше приведены основные структуры информации. С их изучения необходимо начать погружение в ключевые операции с электронными материалами. Обработка информации предусматривает огромное множество разного рода манипуляций. По мере развития научно-технологического прогресса и общего усложнения связей в обществе людей затраты на выполнение тех или иных действий значительно возрастают. Это связано с тем, что носители данных стремительно улучшаются и совершенствуются, усложняются. Доставка и хранение информации становятся более сложными.
Существуют различные операции с информацией в 21 веке. Наиболее распространенными для принятия тех или иных решений выделяют:
- сбор данных;
- формализацию;
- фильтрацию;
- сортировку;
- группировку;
- архивацию;
- защиту;
- транспортировку;
- преобразование.
У каждого предложенного информационного процесса есть свои особенности и нюансы. Далее каждая операция с информацией будет рассмотрена более подробно. А еще – предложены технологии доступа к электронным материалам.
Получение
Получение – это сбор информации в человеческом или IT-мире. Целью процесса является обеспечение достаточной полноты данных для дальнейшего принятия необходимых решений.
Получить информацию можно различными способами. Пример – найти в интернете или обнаружить в базе данных.
Формализация
Формализация данных – это приведение собранных электронных материалов к одному виду для того, чтобы они были сопоставимы друг с другом. Представление информации, поступающей из разных источников, к одинаковой форме представления.
Формализация преследует одну единственную цель – это увеличение доступности соответствующих электронных материалов.
Фильтрация
Это – отсеивание лишней информации. Избавление от того, в чем нет никакого смысла для принятия решения в интересующем вопросе. Предусматривает уменьшение уровня шума. Достоверность и адекватность данных должны возрастать.
При фильтрации остаются только полезные и актуальные электронные материалы. Без этой основной операции работа с данными была бы невозможна.
Сортировка
Сортировка – это упорядочение информации. Осуществляется специалистом или устройством по заданным заранее признакам.
Это – своеобразное преобразование уже имеющихся электронных материалов с целью повысить их доступность. Делает дальнейшую работу с информацией более комфортной и эффективной.
Архивация
Название операции говорит собой за себя. Архивация – организация хранения данных в удобной и доступной без особых затруднений форме. Служит для снижения затрат (экономических, иногда – физических) по сохранению электронных материалов.
За счет архивации повышается общая надежность информационного процесса. Можно рассматривать соответствующую манипуляцию как одно из средств обеспечения безопасности собранным ранее электронным материалам.
Защита
Защита – своеобразный комплекс мер, направленный на предотвращение утраты, воспроизведения, модификации данных. Соответствующие манипуляции обеспечивают безопасность. Необходимы для того, чтобы никто не мог несанкционированно завладеть или откорректировать имеющиеся электронные материалы.
В качестве примера защиты информации может выступать любой антивирус или система поиска и устранения компьютерных шпионов.
Транспортировка
Отдельно стоит выделить транспортировку. Это – прием и передача (поставка и доставка) данных между удаленными участниками информационного процесса. Здесь:
- сервером будет выступать непосредственный источник электронный материалов;
- клиентов – потребитель (пример – принимающее устройство).
Наиболее распространенный вариант представления – это клиент-серверная модель в коде на заданном языке. Сейчас она является важной и стремительно развивающейся составляющей научно-технического прогресса и IT.
Преобразование
Преобразование – перевод данных из одной формы или структуры в другую. Оно часто имеет связь с изменением типа носителя. Пример – обычные книги. Их хранят в бумажной форме, но при желании можно перевести информацию в электронную или на микрофотопленку.
Необходимость в многократном преобразовании данных возникает при транспортировке, особенно когда соответствующий процесс обеспечивается средствами, не предназначенными для «перемещения» выбранного типа электронных материалов.
Пример – для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (хотя изначально они были направлены только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) требуется провести преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов. Этим будут заниматься специализированные устройства. Они носят название телефонных модемов.
Кодирование
Обработка данных и управление ими в ходе развития технологического прогресса может оказаться весьма трудоемким процессом. Перечисленные выше операции с информацией выступают основными. Также стоит обратить внимание на такой процесс, как кодирование.
Двоичным кодом
Кодирование данных двоичным кодом – это унифицирование формы представления собранных электронных материалов. Информатика предусматривает постоянную работу с так называемыми двоичными кодами. Это – «язык машин».
Унификация формы представления информации в технике и ЭВМ – это двоичное кодирование. Базируется на представлении электронных материалов в виде двух знаков: 0 и 1. Соответствующие символы носят название «бит».
Одним битом выражаются два понятия:
- 0 – нет, черное, ложь;
- 1 – да, белое, истина.
При увеличении битов до двух, можно выразить несколько различных понятий. А за счет трех – провести кодировку 8 значений.
Целые и действительные числа
Целые числа принято кодировать при помощи двоичного «приема». Для этого остается взять целочисленное значение, а затем осуществлять деление пополам до тех пор, пока частное не сравняется с единицей. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа-налево вместе с последним частным – это двоичный аналог десятичного числа.
Текст
На практике при работе с компьютером часто требуется производить кодирование текстовой информации. Сделать это не слишком трудно, если знать, с чего начинать.
Здесь стоит запомнить следующее:
- Если каждая буква в алфавите получит в качестве сопоставления отдельное число, можно через двоичный код провести кодирование текстовой информации.
- Для простоты использования соответствующего приема в США был введен собственный стандарт. Он помогает вычислительной технике кодировать текст.
- Стандарт информационного обмена США носит название ASCII. Предусматривает несколько таблиц – базовую и расширенную.
- В базовой табличке ASCII значения кодов от 0 до 127Ю в расширенной – от 128 до 255.
- Для удобства использования первые 32 бита ASCII таблицы отданы производителям аппаратных устройств. Там размещаются управляющие коды. Им не соответствуют никакие символы языков. Присвоенные «значения» необходимы для выполнения разнообразных команд. Пример – с их помощью преобразуются имеющиеся электронные материалы или осуществляется вывод на экран.
- С 32 по 127 код – английский алфавит, знаки препинания, цифры, символы арифметических действий.
Аналогичные кодировки были придуманы в разных странах. Но для данного вида информации в IT принято использовать ASCII. Он выступает в качестве «международного стандарта».
Звук
Кодирование звуковой информации – еще один важный и сложный процесс. Он появился позже работы с графикой, числами и текстом. Методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от существующей стандартизации. Множество компаний разработали собственные корпоративные стандарты. Обычно выделяют два ключевых направления:
- Метод FM. Сложный звук можно разложить на последовательность из простейших гармонических сигналов разной частотности. Каждый из них – это правильная синусоида. Она может быть описана числовыми параметрами.
- Таблично-волновой метод. Лучшим образом соответствует развитию IT. Где-то в заранее подготовленных табличках хранятся образы звуков для множества инструментов. В технике они носят название «сэмплов». Числовые коды отвечают за выражение типа инструмента, номера его модели, высоты тона, интенсивность и продолжительность звуков, динамики его корректировки и некоторые параметры окружения.
Среди главных методов работы информацией также стоит отметить графику. Она тоже является немаловажным моментов в современных технологиях.
Графика
Назовите хотя бы одно устройство из 21 века, которое не использует графику. Работа с ней – это тоже операции с данными. В случае с цифровыми электронными графическими материалами применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие. В качестве них задействованы основные цвета:
- красный – red;
- зеленый – green;
- синий – blue.
Практика показывает, что любой цвет, заметный человеческому глазу, можно получить из соответствующей палитры. Такая система кодирования носит имя RGB. Это – основной стандарт, применяемый в рассматриваемой области.
Есть и «специальные палитры». Они хорошо известны всем графическим редакторам и фотографам.
О технологиях
Возможных операций с электронными материалами достаточно много. Существуют также различные технологии их обработки:
- Добавление. В этом случае массив будет пополняться новыми компонентами в виде записи файла или документа. Речь идет как о структурированной, так и неструктурированной информации. В запросе кроме соответствующих сведений предстоит привести и новый компонент. Объем исходного массива будет увеличен.
- Удаление. Назовите хотя бы одного человека, который не знаком с процессом удаления. Это – процедура «стирания» той или иной записи: двоичного кода, графики, файла. Обратное действие, которое влечет за собой исключение упомянутых ранее данных. Уменьшает информационный объем. Второй важный технологический момент.
- Изменение. Среди операций, проводимых с данными, можно выделить их изменение. Это – корректировка. Относится не к элементу, а к его компонентам. Сведения будут преобразованы должны образом. Массив получит дополнительные электронные материалы, при необходимости – обновит значения. Объем может остаться неизменным.
- Просмотр. Предоставление данных пользователю на устройстве вывода компьютера или иного оборудования. Обычно – на мониторе или дисплее. В запросе нужно дополнительно указать, какие составляющие хочется посмотреть. Иными словами – «назовите то, что показать в системе».
Это – ключевые операции с имеющимися данными. Разобраться во всей предложенной информации не слишком трудно. Здесь – больше материала о запросах и обработке электронных сведений.
Для того, чтобы запись двоичных разрядов, а также соответствующих кодов, преобразование информации и дальнейшая работа с ней не вызывала никаких трудностей, стоит закончить дистанционные компьютерные курсы. Там с нуля смогут научить азам и секретам обработки электронных материалов. А еще – помогут попрактиковаться, отточить навыки и собрать первое портфолио. Преобразование данных с курсами – это информатика в доступной каждому форме. В конце обучения выдается сертификат, подтверждающий полученные знания и навыки документально.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
