Графические изображения в памяти компьютера

 

Кодирование изображения

 

Представьте себе рисунок, на который наложена сетка с квадратными ячейками. В каждую ячейку попадает маленький фраг­мент рисунка. Если брать сетку все гуще (ячейки - все меньше), то, в конце концов, в каждой ячейке окажется одноцветная точка. Тогда весь рисунок представляется как мозаика из таких точек.

Идея представления изображения как совокупности точек ис­пользуется в машинной графике. В графическом режиме можно получать любые изоб­ражения, управляя состоянием любой точки экрана.

Точечный элемент экрана компьютера называется пикселем (от английского слова pixel - picture element). Совокупность пикселей на экране образует графическую сетку. Очевидно, чем гуще эта сет­ка, тем лучше будет качество изображения.

Информация о графическом изображении хранится в специаль­ном разделе оперативной памяти компьютера, который называется видеопамятью. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана. Если каждый пиксель может принимать только два состояния: светится - не светится (белый - черный), то для кодировки достаточно одного бита памяти (1-белый, 0-черный). Если нужно кодировать большее количество состояний (различную яркость свечения или различные цвета), то одного би­та на пиксель недостаточно.

Цвет точки на экране формируется из трех основных цветов: красного, синего, зеленого. Различные цвета получаются в ре­зультате наложения световых пятен, возникающих под действием лучей трех электронных пушек. Цветовая палитра увеличивается, если имеется возможность управлять интенсивностью (яркостью) основных цветов.

Различные комбинации красного, зеленого и синего дают нам 8 главных и 8 фоновых (с пониженной яркостью) цветов. Палитра может включать 64 цвета. В этом случае также ис­пользуются три составляющие (красный, зеленый, синий). Однако каждый цвет теперь кодируется не одним, а двумя независимыми сигналами - основным (большей интенсивности) и дополнительным (меньшей интенсивности).

Необходимый размер видео­памяти зависит от размера графической сетки (количества пиксе­лей), и от количества цветов, которые требуется получать на эк­ране.

Графический редактор

 

Для получения графических изображений на ЭВМ используется специальное программное обеспечение – графический редактор (ГР).

Рисовать изображение можно в режиме ручной прорисовки или из базовых инструментов (примитивов).

При помощи графического редактора можно строить изображения путем компоновки их из других, ранее созданных изображений, объединяя их с текстом и изменяя цвета. Поэтому в графическом редакторе реализуются функции, позволяющие:

- «вырезать», «склеивать» и «стирать» произвольные части изображения;

- применять для рисования произвольные «краски» и «кисти»;

- запоминать рисунки на внешних носителях, осуществлять их
поиск и воспроизведение;

- увеличивать фрагмент изображения для проработки мелких
деталей;

- добавлять к рисункам текст.

Графический редактор позволяет также масштабировать (из­менять размер) изображения, выполнять его перемещение и поворот.

Аппаратные средства

При получении графического изображения на ЭВМ задействова­ны все основные аппаратные компоненты компьютера. Графический адаптер представляет собой единство двух ком­понент: видеопамяти и дисплейного, процессора.

Назначение видеопамяти – хранить видеоинформацию.

Функция дисплейного процессора – выводить содержимое виде­опамяти на экран. Если изображение на экране постоянно не подновлять, то оно гаснет (за время порядка нескольких миллисе­кунд). Таким образом, изображение должно выводиться на экран с такой частотой, чтобы глаз не успевал заметить угасание картин­ки. Дисплейный процессор непрерывно просматривает видеопамять и выводит ее содержимое на экран 50-60 раз в секунду

Существенным моментом является то, что видеопамять нахо­дится под непосредственным управлением центрального процессора. Это такая же оперативная память, как и вся остальная. Централь­ный процессор может читать и изменять ее содержимое. Таким об­разом, с видеопамятью одновременно работают сразу два процессо­ра - центральный и дисплейный (последний – только на чтение).

Графический дисплей обеспечивает отображение графической информации на экране электронно-лучевой трубки. В настоящее время широкое распространение получили растровые дисплеи. Экран растрового дисплея разбит на фиксированное число точек, которые образуют матрицу ("растр") из фиксированного числа строк и столбцов.

Слово "растр" восходит к латинскому слову «rastrum» - грабли, мо­тыга. Растром обычно называют чередование прозрачных и непроз­рачных полос по сходству со следом граблей, имеющим вид парал­лельных борозд. Растровые дисплеи работают в прямоугольной де­картовой системе координат. Каждый пиксель характеризуется ко­ординатами - парой чисел (X, Y). Первое число X задает расс­тояние от начала координат до заданной точки экрана по горизон­тали (в пикселях), второе число Y - по вертикали.

При работе с графическим редактором в качестве устройств ввода данных и команд используется клавиатура, а также манипуляторы "мышь" или "джойстик" (рычаг).

Графические редакторы позволяют напечатать рисунок на бумаге с по­мощью принтера. Принтер печатает картинку по строкам и никогда не возвра­щается в ту часть картинки, которая уже напечатана.

В комплекте аппаратуры профессиональных моделей персональ­ных компьютеров могут использоваться сканеры. Сканер позволяет вводить в ЭВМ изображения с репродукций. Затем введенное изоб­ражение может подвергаться обработке с помощью графического ре­дактора.

Программные средства ГР

 

Среда графического редактора. Пользовательский интерфейс большинства графических редакторов организуется следующим обра­зом. С левой стороны экрана располагается набор пиктограмм (ус­ловных рисунков) с изображением инструментов, которыми можно пользоваться в процессе редактирования изображений. В нижней части экрана - палитра, из которой художник выбирает краски требуемого цвета. Оставшаяся часть экрана представляет собой пустой "холст" (рабочее поле). Над рабочим полем находится меню, позволяющее изменять режимы работы ТР. На левом крае палитры выводится квадрат, окрашенный в фоновый цвет. В нем поме­щаются еще два квадрата, верхний из которых окрашен в первый рабочий цвет, а нижний - во второй рабочий цвет. В левом нижнем углу экрана выводится калибровочная шкала, которая позволяет устанавливать ширину рабочего инструмента (кисти, резинки и т.д.).

Режимы работы графического редактора

 

Режимы ГР определяют возможные действия художника, а также команды, которые художник может отдавать редактору в данном ре­жиме.

1. Режим работы с рисунком (рисование). В этом режиме на
рабочем поле находится изображение инструмента. Художник наносит рисунок, редактирует его, манипулирует его фрагментами.

2. Режим выбора и настройки инструмента. Курсор – указатель находится в поле экрана с изображениями инструментов (меню инструментов). Кроме того, с помощью меню можно настроить инструмент на определенный тип и ширину линии, орнамент закраски.

3. Режим выбора рабочих цветов. Курсор находится в поле экрана с изображением цветовой палитры. Здесь можно установить цвет фона, цвет рисунка. Некоторые ГР дают возможность пользователю изменять палитру.

4. Режим работы с внешними устройствами. В этом режиме можно выполнять команды записи рисунка на диск, считывания рисунка с диска, вывода рисунка на печать.

 

Система команд графического (СКИ) редактора

 

В каждом из перечисленных выше режимов художник может ра­ботать, с определенным набором команд графического редактора, совокупность которых и составляет СКИ графического редактора. В различных графических редакторах на разных компьютерах системы команд могут сущест­венно различаться. Во всех вариантах характерно использование принципа меню для выбора и инициализации команд.

В систему команд входят:

· команды выбора инструмента;

· команды настройки инструмента (ширина линий, шрифт букв);

· команды выбора цветов;

· команды масштабирования рисунка;

· команды ввода/вывода рисунка на внешние устройства.

 

Меню команд представляются в форме пиктограмм, а также в текстовой форме.

Данные графического редактора (графическая информация):

· рисунки,

· фрагменты рисунков.

Контрольные вопросы

 

1. В чем суть точечного принципа представления изображения?

2. Что такое пиксель?

3. Для чего нужна видеопамять?

4. Из каких трех цветов получаются все остальные краски?

5. Сколько различных цветов можно закодировать, если в видеопамяти выделяется на 1 пиксель: 1 бит; 2 бита; 3 бита; 4 бита?

1. Какова роль бита интенсивности?

2. От чего зависит необходимый объем видеопамяти?

3. Каким должен быть объем видеопамяти, если графический дисплей работает в режиме 640 х 480 пикселей, 16 цветов?

4. Какие устройства входят в состав графического адаптера?

5. Что делает графический процессор?

6. С какой частотой выводится содержимое видеопамяти на экран?

7. Какие устройства используются для ввода и вывода графического изображения?

8. Как устроен экран растрового дисплея?

9. Что такое «графический редактор»?

10. Какие основные виды работ с изображением можно выполнить с помощью графического редактора?

11. Перечислить основные режимы работы графического редак­тора.

12. Как отдаются команды графическому редактору? Что такое пиктограмма?

13. Перечислить основные типы команд ГР.

 

Базы данных (БД)

 

В информатике совокупность взаимосвязанных данных называ­ется информационной структурой или структурой данных. 

Прямоугольная таблица – одно из возможных представлений структуры данных. Каждую строку такой таблицы называют записью, а каждый столбец – полем записи. Очевидно, что у одной записи может быть несколько полей.

Другой вид структурированной информации – дерево. Объекты в дереве разделены на уровни. На первом уровне находится единственный объект, называемый корнем дерева. На каждом следующем уровне количество объектов может увеличиваться, их называют ветвями. Объекты самого последнего уровня называ­ются листьями.

В форме дерева описываются системы объектов, имеющие ие­рархическую структуру. Для таких структур характерна подчинен­ность объектов нижнего уровня объектам верхнего уровня.

Третья разновидность структуры данных называется сетью.

 

Структурная организация данных об объектах позволяет получить дополнительную информацию, помимо той, что непосредственно указана в атрибутах.

Важно не только собрать вместе нужную информацию, но и удачно структурировать ее. Самым ярким примером удачной информационной структуры в на­уке является таблица Д.И.Менделеева. Она показывает, как в структуре данных могут отражаться законы природы.

Всякая информационная структура создается для дальнейшего извлечения из нее нужной информации. Поэтому, построение струк­туры данных производится в следующей методической последова­тельности:

- определяются объекты описания;

- определяются атрибуты этих объектов;

- выбирается тип структуры, отображающий связи между объ­ектами (таблицы, деревья, сети);

- строится конкретный экземпляр информационной структуры.

 

Реляционные базы данных

Информацию, структурированную определенным образом, можно хранить в журналах, книгах, на плакатах, на стендах и пр., то есть в письменном виде. С появлением ЭВМ возникла возможность хранения информации в компьютерной памяти. Очевидно, для этих целей применяется внешняя магнитная память ЭВМ, так как информацию нужно хранить, долго и, часто, большого объема. Преимущества такого способа хранения очевидны: нет расхода бумаги; программным путем можно организовать изменения и дополнения информации; с помощью спе­циальных программ поиска компьютер отыщет нужные сведения го­раздо быстрее, чем это можно сделать, перелистывая страницы.

Информационные структуры, содержащие взаимосвязанные дан­ные о реальных объектах и хранящиеся во внешней памяти ЭВМ, на­зываются базами данных (БД).

Прямоугольные таблицы - наиболее часто встречающийся на практике тип информационных структур. Можно привести массу при­меров: расписание поездов, телефонная книга, таблица футбольного чемпионата и многое дру­гое.

Базы данных, содержащие информацию в виде прямоугольных таблиц, называются реляционными. Это слово происходит от анг­лийского слова «relation» - отношение. В этом подходе таблица, как совокупность атрибутов объекта называется отношением.

Таблицы хранятся на магнитном диске в виде файлов.

Различные таблицы связаны между собой через общие атрибуты. Пусть, например, в базе данных учреждения хранятся две следую­щие таблицы:

 

Таблица 1

 

Ф.И.О.	адрес	отдел	должность	оклад
Абрамов А.В.	Мира 30-45	310	программист	4000
Савин Р.Н.	Геологов 5-13	315	инженер	5500
Ярцев К.С.	Крылова 26-46	302	инженер	6000
Березников И.П.	Геологов 13-24	310	бухгалтер	4500

 

Таблица 2

 

отдел	офис	начальник
302	124	Иванов И.И.
310	250	Петров П.П.
315	222	Козлов К.К.

 

Эти две таблицы связаны между собой общим полем «отдел». Через эту связь можно, например, узнать:

в каком офисе работает Абрамов А.В.;

сколько инженеров трудится в отделе, руководимом П.П. Петровым;

работают ли в 222 офисе программисты и пр..

 

В терминологии реляционных БД таблица 1 и таблица 2 представляют собой экземпляры двух различных отношений, состав­ляющих базу данных. Каждое из этих отношений должно иметь свое имя. Пусть таблица 1 есть отношение с названием СОТРУДНИК, а таблица 2 - отношение с названием ОТДЕЛ. Тогда структура БД, содержащая два типа отношений, опишется так:

СОТРУДНИК (Ф.И.О., адрес, номер отдела, должность, оклад)

ОТДЕЛ (номер отдела, офис, начальник).

 

Подчеркнутые поля называются ключевыми. Ключ должен удов­летворять требованию однозначной идентификации записи (строчки в таблице). В первом отношении таким полем является Ф.И.О. сот­рудника, во-втором - номер отдела.

Реляционные базы данных обладают целым рядом преимуществ.

Во-первых - это наглядность и понятность для пользователя. Именно с табличной формой структур данных мы чаще всего сталки­ваемся на практике.

Во-вторых, к реляционной форме можно свести любой тип структуры данных (деревья, сети).

В-третьих, для получения ответов на различные запросы к базе данных существует разработанный математический аппарат, который называется исчислением отношений или реляционной алгеб­рой.

Ответы на запросы получаются путем «разрезания» и «склеи­вания» таблиц по строкам и столбцам. При этом ясно, что ответы будут иметь также форму таблиц.

БД - это, собственно, хранилище информации, но для чего хранится информация? Очевидно, для того, чтобы извлекать из нее по мере необходимости нужные сведения. Иначе говоря - осущест­влять поиск нужной информации. Такой поиск в БД производится с помощью специальных программ, обслуживающих запросы пользовате­ля. Кроме того, в распоряжении пользователя имеются программы, позволяющие модифицировать БД (удалить устаревшую информацию, добавить новую информацию, изменить значение отдельных полей и т.п.).

Вся совокупность программных средств, с помощью которых создаются и обрабатываются базы данных, называется системой уп­равления базами данных(СУБД). Следовательно, СУБД - это прог­раммное обеспечение для работы с базами данных.

СУБД обычно ориентируются на один из типов структур дан­ных: деревья (иерархические СУБД), сети (сетевые СУБД), отноше­ние (реляционные СУБД). На современных персональных компьютерах наибольшее распространение получили реляционные СУБД.

Аппаратные средства баз данных

 

Базы данных бывают самого разного назначения и масштаба: от БД индивидуального пользования на ПК до многопользователь­ских банков данных, работающих в глобальных сетях. Соответс­твенно, различаются и технические средства, применяемые в этих случаях.

При работе с БД индивидуального пользования задействованы все аппаратные средства ПК. Особая роль здесь принадлежит уст­ройствам внешней памяти, от их информационной емкости, скорости и надежности работы зависят эксплуатационные качества БД.

 

Работа с реляционной СУБД

 

В отличие от других средств компьютерных информационных технологий (текстовые и графические редакторы, электронные таблицы), различные системы управления базами данных не имеют унифицированной среды работы пользователя. Поэтому единообразно описать работу с различными СУБД весь­ма затруднительно. И все же, безусловно, в работе с различными реляционными базами данных есть сходство.

Можно определить типичные режимы работы с БД:

· режим создания БД.

· режим редактирования БД.

· режим манипулирования БД.

· режим поиска в БД.

Для работы в каждом режиме существует своя система команд. Поэтому всякая работа пользователя с БД строится в форме алго­ритма, составленного из этих команд.

Такие алгоритмы могут выполняться в режиме прямого испол­нения (отдается команда и сразу выполняется) и в программном режиме. Не все СУБД реализуют программный режим, некоторые мо­гут работать только в режиме прямого исполнения команд.

Режим создания БД

Работа в этом режиме происходит в такой последовательности:

1. отдается команда создать БД;
2. на запрос системы пользователь сообщает имя базы данных;
3. запрашивается общее количество полей (столбцов) записи. Затем по соответствующему запросу вводятся характеристики полей БД.

К характеристикам полей относятся:

· имя поля;

· тип поля;

· ширина (количество символов);

· формат числовых данных.

 

1. после определения структуры записей производится ввод информации в БД. Ввод также происходит в диалоге - значение каждого поля, каждой записи запрашивается отдельно.

Для каждого поля (столбца) таблицы должен быть определен тип. Понятие типа свя­зано с тремя свойствами данных:

- множество возможных значений;

- форма представления в памяти ЭВМ;

- допустимые действия над данными.

Различаются символьные и числовые типы данных. Поле может быть символьной строкой. При описании полей для символьных строк указывается максимальная длина.

Символьная строка – это любая последовательность любых пе­чатаемых символов из алфавита ЭВМ. Над символьными строками можно выполнять следующие действия:

· соединять несколько строк в одну;

· выделять (вырезать) подстроку;

· удалять или вставлять символы;

· сравнивать две строки на совпадение или несовпадение и некоторые другие.

Числовые данные представляются в памяти ЭВМ в двоичной системе счисления, однако вводятся и выводятся в десятичной форме. Различаются целые и вещественные (десятичные) числа. Обычно для вещественных чисел указывается количество цифр, сох­раняемых после запятой (в дробной части). С числовыми данными можно выполнять математические операции, а также операции срав­нения =,<>,<,>;<=,>=.

В большинстве СУБД используются поля логического типа. Ве­личины логического типа принимают всего два значения: «да» (ис­тина), «нет» (ложь). Для кодирования такой величины в памяти ЭВМ достаточно одного бита.

 

Режим редактирования БД. Под редактированием понимается внесение любых изменений в уже созданную базу данных. Типичные операции редактирования:

- добавление новых записей в базу (в конец или вставка внутрь);

- удаление записей из базы;

- редактирование значений полей;

Под манипулированием базой данных будем понимать некоторые действия, выполняемые с БД в целом. К этой группе, можно отнести следующие команды:

· просмотр всей базы на экране;

· копирование файла БД в новый файл;

· сортировка записей БД по значениям некоторого поля (столбца) и создание файла с отсортированными записями;

· активизация файла БД для обработки всех видов и некоторые другие.

База данных может быть использована как справочная систе­ма, если СУБД обеспечивает режим поиска. Очевидно, любая СУБД должна поддерживать такой режим. Поиск - это выбор из базы данных записей, удовлетворяющих заданным условиям поис­ка. Поля, по значениям которых осуществляется поиск, называются ключами поиска.

Условие поиска представляет собой логическое выражение, в котором ключи сравниваются с некоторыми значениями. Результатом вычисления такого выражения является логическая величина «исти­на» (true), «ложь» (false).    

Сравнения на равенство, неравенство, больше, меньше и пр. представляют собой простые условия. Вот примеры таких условий:

должность = «инженер»

отдел <> 310

оклад < 5000

возраст >= 45.

Слева от знака сравнения пишутся имена полей, справа значения, с которыми происходит сравнение. Подобные выражения отражают условия поиска по одному ключу. Если требуется осу­ществить поиск по нескольким ключам или на значение одного клю­ча накладывается несколько условий, то условие поиска будет представлять собой сложное (комбинированное) логическое выражение. Например, нужно выбрать всех людей с возрастом в диапазоне от 35 до 45 лет; или получить сведения обо всех инженерах и прог­раммистах из 301 отдела; или получить сведения обо всех сотрудни­ках, кроме лаборантов.

Для формулировки сложных логических выражений используются логические операции. Их три: отрицание (не - not) логическое умножение (и - and); логическое сложение (или - or).

Напри­мер, сформулированные выше сложные условия могут быть записаны в форме следующих логических выражений:

возраст > 30 и возраст <= 45

должность = «инженер» или должность = «программист» и отдел = 301

не (должность = «лаборант»).

Операция отрицания (не) применяется к одному логическому операнду (отношению или логической величине) и изменяет его значение на противоположное. Операции «и», «или» действуют меж­ду двумя операндами. Операция логического умножения («и») дает в результате значение «истина», если оба операнда есть «исти­на». Во всех других случаях в результате получается «ложь». Операция логического сложения («или») дает «истина», если хотя бы один операнд равен «истина».

Контрольные вопросы

 

1. Что называется информационной структурой данных?

2. Какие существуют виды информационных структур?

3. Что такое "реляционная база данных"?

4. Что такое "отношение"?

5. Почему реляционные БД является наиболее распространен­ный типом баз данных?

6. Какие две основные операции используются для извлечения информации из реляционных таблиц?

7. Что такое "СУБД"?

8. Назовите основные режимы работы СУБД?

9. В чем назначение режима создания БД?

10. Какие характеристики данных определяются в режиме создания БД?

11. Что такое "тип данных"? С какими свойствами данных связано это понятие?

12. Какие действия можно выполнять с символьными данными, с числовыми данными?

13. Что такое "логическая величина"?

14. Что такое "простое и сложное логическое выражение"?

15. Какие существуют логические операции и как они выпол­няются?

16. Какие действия выполняются в режиме манипулирования данными?

17. По каким командам происходит поиск в БД?

18. В какой форме отражаются результаты поиска?

19. В чем состоят основные этапы работы с целью создания БД?

20. В чем состоят основные этапы работы с целью получения информации по запросу к БД?

 

Табличные расчеты и электронные таблицы (ЭТ)

 

Электронная таблица, также как реляционная база данных, есть матрица. Она состоит из пронумерованных строк и столбцов. Обычно строкам ставятся в соответствие целочисленные номера, начиная от единицы, а столбцы именуются (нумеруются) латинскими буквами в алфавитном порядке. Приведенная выше структура данных в форме электронной таблицы выглядит так:

Каждая клеточка в таблице, стоящая на пересечении столбца номер X и строки номер N, обозначается (идентифицируется) XN, подобно символике, используемой при обозначении клеток на шах­матной доске.

Например: А2, В4, S3 и т.п.

В клеточки с независимыми данными заносятся сами значения этих данных, а в клетки с вычисляемыми полями заносятся формулы для вычисления их значений.

Однако, пользователь на экране, обычно видит результаты вычислений по этим формулам. И при каждом изменении исходных данных автоматически пересчитываются формулы.

Мы уже отметили, что электронная таблица подобна реляцион­ной базе данных. Но если реляционную БД можно назвать статичес­кой информационной структурой, то электронная таблица - это ди­намическая информационная структура. Слово «динамическая» в данном случае обозначает тот самый автоматический пересчет вы­числяемых данных с изменением исходных данных.

Если в реляционной базе данных все строки однотипны, то для электронной таблицы это совсем не обязательно. На экране компьютера на месте формул будут числа, получен­ные вычислениями по этим формулам.

Табличные расчеты – очень распространенная форма расчетных работ. Наверняка все видели, как производится расчет квар­тирной платы в таблицах на специальных бланках в расчетных книжках. Расчеты заработной платы, которые выполняет бухгалтер, производятся по таблицам. Сметы расхода материалов для изготов­ления какого-то изделия имеют табличную форму. Можно привести иного других примеров.

При работе с табличными процессорами (ТП) создаются доку­менты, которые также будем называть электронными таблицами (ЭТ). Электронная таблица (документ) создается в памяти компь­ютера. В дальнейшем ее можно просматривать, изменять, записы­вать на магнитный диск для хранения, печатать на принтере.

Аппаратные средства

 

Минимальный набор периферийных устройств, позволяющих эф­фективно работать с электронными таблицами, составляют: клавиа­тура, дисплей, оперативная память компьютера, внешние запомина­ющие устройства на магнитных дисках. Эти аппаратные средства были рассмотрены в предыдущих темах (текстовые и графические редакторы, базы данных).

 

Среда ТП

 

Рабочим полем табличного процессора является экран дисп­лея, на котором электронная таблица представляется в виде мат­рицы, состоящей из строк и столбцов. Строки нумеруются сверху вниз. Столбцы обозначаются в направлении слева направо. На пе­ресечении строк и столбцов образуются клетки, имеющие свое обозначение (адрес). Максимальное количество строк и столбцов таблицы зависит от конкретной реализации табличного процессора. На экране дисплея видна не вся электронная таблица (документ), а только часть ее. Документ в полном объеме хранится в опера­тивной памяти, а экран можно считать «окном», через которое пользователь имеет возможность просматривать его. Кроме основ­ной памяти, где хранится электронная таблица, существуют еще дополнительные листы памяти:

· буфер для хранения копируемых строк, столбцов, диапазонов клеток;

· область памяти, где хранится "помощь" для пользователя.

При заполнении таблицы и при ее просмотре большую роль иг­рает табличный курсор - прямоугольник, выделенный цветом. Таб­личный курсор всегда занимает клетку таблицы, которая называет­ся текущей клеткой. Перемещая курсор по таблице, мы тем самым перемещаем "окно" по документу, хранящемуся в оперативной памя­ти, и делаем видимым ту или иную его часть.

Важным элементом среды табличного процессора является меню команд. С его помощью управляют работой электронной таблицы.

Следует обратить внимание на панель диалога, которая обеспечивает взаимодействие пользователя с табличным процессором и мо­жет содержать следующие строки: сороку состояния, строку запро­са, строку ввода и строку помощи, расположенные в нижней части экрана. Вид панели диалога в значительной мере зависит от типа табличного процессора.

Строка состояния предназначена для выдачи информации о те­кущей клетке.

Строка запроса содержит возможные варианты ответа на зап­росы табличного процессора. Если пользователь не ведет диалог с табличным процессором, то строка запроса содержит некоторую до­полнительную информацию: ширина текущего столбца, объем свобод­ной памяти, размер таблицы с данными (активной таблицы).

Строка ввода предназначена для индикации данных, которые пользователь набирает перед вводом в клетки таблицы.

Строка помощи может содержать расшифровку текущей команды, индикатор состояния табличного процессора (не путать со строкой состояний). Можно выделить несколько основных состояний:

"ожидание" - ожидание набора данных или команд;

"меню" - ожидание выбора команды из меню команд;

"ввод" - ввод данных;

"редактирование" - редактирование данных в строке ввода.

 

Режимы работы и система команд ТП

 

Режим формирования электронных таблиц предполагает запол­нение и редактирование документа. Базовые команды формирования таблиц можно разбить на две группы:

– команды, изменяющие' содержимое клеток (очистить, редактировать, копировать).

– команды, изменяющие структуру таблицы (удалить, вста­вить, переместить).

Режим управления вычислениями. Все вычисления начинаются с клетки, расположенной на пересечении первой строки и первого столбца электронной таблицы. Вычисления проводятся в естествен­ном порядке, т.е. если в очередной клетке находится формула, включающая адрес еще не вычисленной клетки, то вычисления по этой формуле откладываются до тех пор, пока значение в клетке, от которой зависит формула, не будет определено.

При каждом вводе новых данных в клетку документ пересчитывается заново - автоматический пересчет.

Режим отображения формул задает индикацию содержимого кле­ток на экране. Обычно этот режим выключен и на экране отобража­ются значения, вычисленные на основании содержимого клеток.

Режим обмена с внешними устройствами позволяет сохранять электронную таблицу на диске в виде файла или извлекать ее из файла в оперативную память; распечатывать таблицу на принтере.

Графический режим дает возможность отображать числовую ин­формацию в графическом виде, чаще всего - в виде диаграмм. Ко­манды графического режима можно разбить на две группы:

– команды описания диаграмм (задают данные, которые будут выведены в графическом виде, задают тип диаграмм и т.д.);

– команды вывода диаграмм.

 

Данные

 

Данные для текстовых процессоров есть информация, содержа­щаяся в электронной таблице, представленная в определенной сим­вольной форме.

Здесь мы снова встречаемся с такими свойствами данных, как тип и структура, знакомыми из темы о базах данных. Кроме того, появляются новые темы в разговоре о данных. Это понятия конс­танты и переменной, понятие арифметического и логического выра­жения, понятие адресации.

Содержимым клетки электронной таблицы могут быть формула или текст. Частным случаем формулы является числовая константа или переменная. Более общим - арифметическое или логическое выраже­ние.

Типы данных. Текстовый процессор должен «знать», какого типа данные хранятся в конкретной клетке таблицы для того, что­бы правильно интерпретировать ее содержимое. Так, например, признаком текстовых данных является символ " (двойные кавычки). Тип данных определяется множеством значений, принимаемых вели­чиной и совокупностью операций, применимых к величинам этого типа. Отсюда, например, следует, что нельзя применять арифмети­ческие операции к клеткам таблицы, в которых хранится текстовая информация.

Структуры данных. Минимальным структурным элементом данных, представленных в электронной таблице, является клетка. Ос­новная работа производится с клетками: их заполняют, редактиру­ют, очищают.

Клетки объединяются в структуры данных - столбцы и строки. Табличные процессоры позволяют оперировать со строками или столбцами как единым целым. Например, можно удалять или встав­лять строки (столбцы), менять местами.

Базовым структурным понятием в электронных таблицах являет­ся понятие диапазона клеток (блока). Оно используется во многих командах табличных процессоров и в некоторых функциях. Диапазон это множество клеток, образующих в таблице область прямоу­гольной формы (матрица). Минимальный диапазон - это клетка, строка и столбец также являются диапазонами клеток, максималь­ный диапазон - вся таблица. Числовые константы разделяются на целые и вещественные. Вещественные константы можно записывать двумя способами: в фор­ме с фиксированной точкой ив экспоненциальной форме (в форме с плавающей точкой).

Запись числовой константы с фиксированной точкой предпола­гает, что число содержит целую и дробную часть, разделенные де­сятичной точкой. Например, числовая константа -3,1415 записыва­ется, как -3.1415. При записи числовой константы в экспоненци­альной форме сначала записывается мантисса, затем - латинская буква Е (прописная или строчная), после нее - порядок. Мантисса может быть записана, как целая константа или константа с фикси­рованной точкой, а порядок - только как целая двузначная конс­танта. Числовая константа в экспоненциальной форме трактуется, как мантисса, умноженная на 10 в степени, равной порядку. Нап­ример, числа 0,0001 и 1000 000 могут быть записаны следующим образом: 1Е-4 или 0.1е-3 и 1е6 или 1Е+6.

Переменные. Мы уже договорились, что каждую клетку таблицы интерпретируем как ячейку памяти текстового процессора. Каждая клетка имеет свое имя, состоящее из имени столбца и номера строки. В каждой клетке может храниться информация того или иного вида. Здесь прослеживается полная аналогия с понятием переменной в языках программирования. Переменная - это поимено­ванное место в памяти (ячейка), куда можно записать значение. Переменная принимает различные значения определенного типа. Каждая переменная обозначается символическим именем (идентифи­катором). Клетку таблицы можно рассматривать, как переменную. Следовательно, А1, С5, G10 и пр. - имена переменных.

Выражения. В электронных таблицах используются выражения: арифметические и логические. Выражение, «определи способ вычисления некоторого числового значения по математичес­кой формуле», называется арифметическим выражением. Существуют определенные правила записи арифметических выражений.

Выражения могут содержать круглые скобки, стандартные (встроенные) функ­ции.

Например: 2.5*(G5+G2); SQRT(B4^2-4*B3*B5); SUM(C10:C20), где SQRT - функция вычисления квадратного кор­ня; SUM - функция суммирования; ^ - знак возведения в степень. Вычисление выражений осуществляется в соответствии с приорите­тами выполнения арифметических операций.

Логические выражения строятся с помощью операций отношения (<, >, <=, >=, <>, =) и логических операций (логическое «И», логическое «ИЛИ», логическое отрицание «НЕ»). Результатом вычисления логи­ческого выражения являются логические величины «истина» или «ложь». С логическими выражениями мы уже встречались при работе с базами данных.

С помощью логических выражений, в частности, задаются ус­ловия, проверку которых осуществляет условная функция. Форма записи условной функции в значительной мере зависит от типа табличного процессора. Если в клетку заносится условная функ­ция, то на экране отображается результат ее вычисления, т.е. то или иное числовое значение в зависимости от условия, заданного логическим выражением. Обычно, условная функ­ция имеет такую структуру:

IF(условие, действие1, действие2).

Если условие истинно, то выполняется действие1, иначе – действие2. Условная функция может иметь вложенную структуру.

Адресация. Следует обратить внимание на опреде­ленную родственность структуры электронной таблицы и оператив­ной памяти ЭВМ. В обоих случаях используется принцип адресации для хранения и поиска информации. Разница состоит в том, что в ОЗУ наименьшей адресуемой единицей является байт, а в таблице - клетка (ячейка).

Символические имена переменных являются, в то же время, их адресами в таблице. В таблице может быть установлен режим отно­сительной адресации или режим абсолютной адресации. В режиме относительной адресации всякие изменения в местоположении фор­мулы путем копирования блока, переноса блока, вставки или уда­ления строк или столбцов приводят к автоматическому изменению адресов переменных в формулах, находящихся в смещенных клетках.

Иначе говоря, формулы модифицируются в соответствии со своим новым положением. При отмене режима относительной адресации устанавливается режим абсолютной адресации. В этом случае при смещении клеток модификации формул не происходит. Для обозначения абсолютной адресации (абсолютной ссылки) используют знак $ (знак доллара) перед именем столбца или именем строки, а если это необходимо, то и перед обоими именами.

Например: $A1, A$1, $A$1.

 

Контрольные вопросы

 

1. В чем сходство и различие между реляционной базой данных и электронной таблицей (ЭТ)?

2. Почему информацию, представленную в ЭТ, можно назвать динамической информационной моделью объекта?

3. Что такое «математическая модель»?

4. В чем состоит назначение табличного процессора?

5. Как в ЭТ идентифицируется строки и столбцы?

6. Что такое «клетка» ЭТ? Как идентифицируется клетка?

7. Что такое «активная таблица», «полная таблица»?

8. Что такое «панель диалога»? Из чего она состоит?

9. Назвать основные режимы работы табличного процессора?

10. Чем отличается режим автоматического пересчета от режима ручного пересчета?

11. Для чего в ЭТ используется графический режим?

12. Какие возможности предоставляет пользователю режим баз данных?

13. Какие данные могут быть помещены в клетках ЭТ?

14. Как представляются числовые константы, текстовые конс­танты?

15. Что такое «переменная» с позиции табличного процессора?

16. Что такое «арифметическое выражение»?

17. Что такое «логическое выражение»?

18. Как представляется и выполняется условная функция?

19. В чек разница между абсолютной адресацией и относитель­ной адресацией?

20. Что такое «присваивание»? Как выполняется операция присваивания?

21. Что такое «линейный вычислительный алгоритм»?

 

Задачи

1. N - спортсменов-многоборцев принимают участие в соревнованиях по К видам спорта. По каждому виду спорта спортсмен набирает определенное количество очков. Вычислить сколько очков в сунне набрал каждый спортсмен после окончания соревнований. Вычислить разницу в очках для спортсменов, занявших первое и последнее места.

2. N учеников проходили тестирование по М тестам какого-либо предмета. Сколько очков набрал каждый ученик по всем темам. Вычислить средний балл, полученный учениками, и разницу между лучшим результатом и средним баллом.

3. На продовольственном складе хранятся продукты. Необходимо составить ведомость по учету продуктов. Ведомость должна содержать следующую информацию: название продукта, срок хранения, цена за 1 кг, количество продуктов (в кг). Вычислить, сколько кг продуктов хранится на складе, общую стоимость всех продуктов. Сколько стоит самый дешевый и самый дорогой продукт? Выяснить минимальный и максимальный сроки хранения.

4. В сельскохозяйственном кооперативе работает N сезонных рабочих, собирают помидоры. Оплата труда производится по коли­честву собранных овощей. Сбор 1кг помидоров стоит М руб. Если рабочим собрано за смену больше К кг помидоров, то сбор каждого кг сверх нормы оплачивается в 2 раза дороже. Посчитать сколько денег получит каждый рабочий за собранный урожай.

5. Компания по снабжению электроэнергией взимает плату с клиентов по тарифу:

8 рублей за 1 кВт/ч за первые 500 кВт/ч;

6 рублей за 1 кВт/ч, если потребление свыше 500 кВт/ч, но не превышает 1000 кВт/ч;

3 рубля за 1 кВт/ч, если потребление свыше 1000 кВт/ч. Услугами компании пользуются N клиентов. Подсчитать плату для каждого клиента. Какова максимальная и минимальная плата?

6. В таблице хранятся данные о расходе электроэнергии в школе за месяц. Выяснить среднемесячный расход электроэнергии. Минимальный и максимальный расход. На сколько процентов (X) от­личается ежедневный расход от среднемесячного?

7. В начале года 1 кг картофеля, 1 л молока, 1 десяток яиц стоил по А руб. Ежемесячно цена картофеля увеличивается на 30%, цена молоке - на 40%, цена яиц - в 2 раза. Проследить ежемесяч­ное изменение цены продуктов. Как изменится цена продуктов к концу года? Что будет самым дорогим и самым дешевым?

8. На аптечном складе хранятся лекарства. Сведения о лекарствах содержатся в специальной ведомости: наименование ле­карственного препарата; количество (в шт.); цена; срок хранения на складе (в месяцах). Выяснить сколько стоит самый дорогой и самый дешевый препарат; сколько препаратов хранится на складе более 3 месяцев; сколько стоят все препараты, хранящиеся на
складе?

9. В столовой предлагается N комплексных обедов, состоящих из Q блюд. Известна стоимость и калорийность каждого блюда. Сколько стоит самый дешевый и самый дорогой обед? Сколько кало­рий включает в себя самое калорийное блюдо?

10. Торговый склад производит уценку, хранящейся продукции. Если продукция хранится на складе дольше 10 месяцев, то она уценивается в 2 раза, а если срок хранения превысил 6 месяцев, но не достиг 10, то - в 1,5 раза. Ведомость уценки товаров должна содержать информацию: наименование товара, количество товара (шт.), цена товара до уценки, срок хранения товара, цена товара после уценки, общая стоимость товара до уценки, общая стоимость товаров после уценки. Выяснить максимальный и минимальный сроки хранения товаров на складе; максимальную и минимальную цену товаров до уценки и после уценки.

11. В доме проживает N жильцов. Подсчитать, сколько каждый из них должен платить за электроэнергию и определить суммарную плату для всех жильцов. Известно, что 1 кВт/ч электроэнергии стоит я рублей, а некоторые жильцы имеют скидку 50% при оплате.

12. Один доллар стоит N р. Одна немецкая марка стоит Q р. Киргизский сом - 1 р. Каждый месяц доллар дорожает на 10%, мар­ка дорожает на 7%, а сом дешевеет на 2%. Проследить, как изме­нится стоимость доллара, марки и сома в течение 6 месяцев. Что будет стоить дороже?