Вычисления в электронных таблицах
Правила выполнения указанных операций выравнивания справедливы и для так называемых объединений клеток, когда несколько соседних клеток рассматриваются как одна, что предоставляет широкие возможности для формирования сложных многоярусных головок (шапок) табличных документов. Кроме того, для вводимого текста возможен режим переноса слов, при котором текст представляется в ячейке заданной ширины в виде многострочного при соответствующем увеличении высоты ячейки (см. табл.
5.12).
Шрифтовое оформление. Шрифтовое оформление предполагает задание вида, размера, начертания и цвета шрифта, с помощью которого выводится значение ячейки.
Таблица 5.12
Выравнивание значений клеток электронной таблицы
Вид шрифта определяется его гарнитурой и выбирается из множества, предоставляемого операционной средой, в которой работает табличный процессор.
Размер шрифта определяется его высотой в пунктах и выбирается из множества, определенного для каждого вида шрифта, или устанавливается самим пользователем.
Начертание шрифта выбирается из предлагаемого множества вариантов, которое обычно включает в себя:
обычное;
курсивом',
полужирное;
с одинарным подчеркиванием;
с двойным подчеркиванием;
с зачеркиванием; в виде верхнего индекса;
В ВИДе нижнего индекса-
Некоторые варианты начертания могут быть применены одновременно (например, полужирный курсив с подчеркиванием).
Цвет шрифта выбирается из предлагаемого множества и используется для отображения некоторых значений в соответствии с правилами оформления табличных документов (например, во многих бухгалтерских документах отрицательные значения денежных сумм показываются красным цветом без указания знака минуса).
Оформление границ ячейки. Оформление границ ячейки предполагает задание вида, толщины и цвета линий, образующих обрамление (рамку) ячейки по каждой ее стороне.
Вид линий, из которых сформирована рамка ячейки, может быть выбран из следующего множества вариантов:
пунктирные с различной плотностью размещения составляющих точек;
штриховые с различными длиной и плотностью размещения составляющих штрихов;
штрихпунктирные с различными длиной и плотностью размещения составляющих штрихов и точек;
сплошные одинарные;
сплошные двойные.
При этом для каждого вида линий может быть задана та или иная толщина.
Цвет линии выбирается из предлагаемого множества и используется для оформления некоторых фрагментов таблицы в соответствии с правилами представления табличных документов.
Указанные характеристики обрамления ячейки задаются как для отдельных составляющих (левая, правая, верхняя, нижняя) ячеек фрагмента таблицы, так и для их сочетании.
Таблица 5.13
Операция копирования ячейки В 2 в ячейку D5 с использованием относительных адресов
Оформление фона ячейки. При оформлении фона (затенения) ячейки определяется рисунок и цвет графических элементов, из которых складывается соответствующая штриховка.
Рисунок и цвет штриховки выбирается из предлагаемого множества вариантов, достаточно богатого.
Вычисления в электронных таблицах
Каждая ячейка электронной таблицы характеризуется следующими параметрами:
адресом;
содержанием;
значением;
форматом.
Обычно при выполнении операций копирования фрагменту-копии передаются все свойства соответствующих ячеек фрагмента-оригинала, но возможна передача только содержания, значения или формата.
Адрес и формат ячейки уже были рассмотрены выше в разделах 3.3.3 и 3.3.6.
Содержание ячейки числовые и текстовые константы, а также выражения (формулы).
В качестве значения ячейки рассматриваются выводимые на экран представления числовых и текстовых констант, а также результатов вычисления выражений (формул).
Под выражением понимается совокупность операндов, соединенных знаками операций. Как операнды выступают числовые и текстовые константы, адреса ячеек и встроенные функции.
При этом числовые и текстовые константы используются непосредственно, вместо адресов ячеек применяются значения соответствующих клеток таблицы, а вместо встроенных функций возвращаемые ими значения.
Адреса ячеек в роли операндов и аргументов встроенных функций выступают в двух формах: относительной и абсолютной. Относительный адрес указывает на положение адресуемой ячейки относительно той ячейки, в содержании которой он используется, и записывается как обычно (имя столбца и номер строки, например F7).
Абсолютный адрес указывает на точное положение адресуемой ячейки в таблице и записывается со знаком $ перед именем столбца и номером строки (например $F$ 7). Возможна абсолютная адресация только столбца или строки ($F7 или F$ 7).
При редактировании объектов электронной таблицы относительные адреса соответствующим образом корректируются, а абсолютные адреса не изменяются.
Таблицы 5.13 и 5.14 иллюстрируют разницу между относительным и абсолютным адресами.
Встроенные функции имеют тот же смысл, что и в языках программирования высокого уровня, но в табличных процессорах их набор существенно больше. Существуют следующие группы встроенных функций:
для работы с базами данных и списками;
для работы с датами и временными значениями;
для инженерных расчетов;
проверки свойств и значений;
логические;
для работы со ссылками и массивами;
математические;
для статистических расчетов;
текстовые;
финансовые.
Встроенная функция как операнд выражения записывается в
виде:
FUNCTION (список аргументов)
Здесь FUNCTION представляет собой имя встроенной функции (зарезервированное слово табличного процессора), а список аргументов задается в виде перечня объектов (числовых и текстовых констант, адресов ячеек, диапазонов строк и столбцов, блоков ячеек, имен встроенных функций), разделенных принятым в конкретной операционной среде символом-разделителем.
Для встроенных функций современных табличных процессоров характерны вложенность (задание одной встроенной функции как аргумента другой) и рекурсивность (задание в качестве аргумента встроенной функции имени такой же функции).
Таблица 5.14
Операция копирования ячейки В 2 в ячейку D5 с использованием относительного и абсолютного адресов
Вывод и сохранение данных электронных таблиц
Созданные и заполненные электронные таблицы используются в двух направлениях:
1. Как табличные документы самостоятельного значения, требующие оформления в виде твердой копии на бумаге и выполнения операции вывода на печать.
2. Как составные компоненты других документов, или способ оперативного хранения данных, что предполагает сохранение таблиц в виде файлов различного формата на соответствующих накопителях информации.
Вывод электронных таблиц на печать. Подготовка табличных документов для вывода на печать включает в себя задание соответствующих параметров страничного оформления, которые содержат:
ориентацию (размещение таблицы вдоль листа или поперек);
масштаб изображения на листе (изменение размера изображения на бумаге относительно размера изображения на экране);
размер листа бумаги (либо выбирается из предлагаемого множества стандартных размеров, либо указывается нестандартный размер);
качество печати (для тех принтеров, у которых возможен выбор);
размер отступов от края листа (верхнего, нижнего, правого, левого) и полей для верхнего и нижнего колонтитулов;
содержание верхнего и нижнего колонтитулов;
режимы центрирования таблицы относительно краев листа (по горизонтали и вертикали);
строки и столбцы, используемые в качестве заголовков, т.е. повторяющиеся на каждой странице печатаемого документа;
при необходимости вывод на каждой странице имен столбцов и номеров строк;
порядок вывода примечаний (либо по месту расположения, либо в конце документа).
Для правильной установки параметров страничного оформления табличный процессор предлагает режим предварительного просмотра, в котором на экране отображаются страницы, формируемые для вывода на печать.
При реализации самой процедуры вывода на печать можно указать тип используемого устройства (принтера) и определить его свойства (с привлечением соответствующих средств операционной среды), задать диапазон выводимых страниц и число копий печатаемого документа.
При отсутствии или неисправности печатающего устройства допускается сохранение табличного документа в виде файла соответствующего формата, содержимое которого может быть распечатано при появлении возможностей.
Сохранение электронных таблиц. Для сохранения подготовленных и заполненных электронных таблиц на накопителе информации следует установить следующие параметры:
имя накопителя информации (имя накопителя на гибких магнитных дисках, имя логического устройства в рамках накопителя на жестких магнитных дисках, имя другого накопителя);
имя каталога или папки файловой системы выбранного накопителя информации;
имя файла, в котором сохраняется электронная таблица (точнее, книга или блокнот, в состав которого включена сохраняемая таблица);
формат сохранения (документ данного табличного процессора, документ более ранних версий того же табличного процессора, документ другого табличного процессора, текстовый документ, документ формата базы данных, другие стандартизированные форматы обмена информацией);
условия последующего доступа (пароль при открытии файла, режим внесения изменений).
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
5.4.1. Сущность и основные понятия систем управления базами данных
Практически в любой сфере человеческой деятельности приходится в той или иной мере собирать, хранить и использовать различные данные. При этом используются разные способы и технологии работы с ними: внешне бессистемные (но понятные владельцу) записи в личных записных книжках, упорядоченная регистрация информации в журналах, ведение систематизированных картотек, обработка документов в организованном комплексе делопроизводства и т. п.
При всем разнообразии упомянутых методов и средств можно выделить общие признаки, характеризующие работу с данными:
собираемые, хранимые и обрабатываемые данные относятся к определенной и ограниченной области деятельности, специфичной для людей, их использующих, и называемой предметной областью;
сами данные разбиваются на определенные компоненты, различным образом связанные друг с другом, т.е. они структурированы и упорядочены;
имеются определенные методы поиска и извлечения (выборки) необходимой информации и ее представления.
Совокупность структурированных и упорядоченных данных, относящихся к определенной предметной области, называется базой данных (БД), а система методов и средств сбора, регистрации, хранения, упорядочения, поиска, выборки и представления информации в БД носит название системы управления базой данных (СУБД).
При значительных объемах информации, хранящейся в БД, или при существенной ее значимости для деятельности возникает проблема надежности и скорости обработки данных. Эта проблема во многом может быть решена за счет использования компьютерных технологий.
Соответствующие СУБД получили довольно широкое распространение, и значительную их часть составляют системы, основывающиеся на реляционном подходе.
В рамках этого подхода объекты, входящие в предметную область, описываются как совокупности атрибутов (свойств), находящихся в определенных отношениях (связях) друг с другом (отсюда и название реляционный: от английского relation отношение). Конкретная форма представления этой совокупности часто принимает вид таблицы.
Рассмотрим пример. Данные о сотрудниках некоторой проектной организации включают в себя:
табельный номер сотрудника;
фамилию, имя и отчество;
дату рождения;
домашний адрес;
домашний телефон;
дату поступления на работу;
место работы;
служебный телефон;
должность; оклад;
надбавку за стаж работы; проект, в котором участвует сотрудник; надбавку за участие в проекте.
Эти данные можно представить в виде таблицы, в которой каждому виду данных соответствует свой столбец, а каждому конкретному сотруднику строка (табл. 5.15).
Каждая строка этой таблицы (отношения) называется записью, а ее отдельный элемент, отвечающий тому или иному столбцу, полем.
Табл. 5.15 представляет собой лишь небольшой фрагмент базы данных, но его свойства весьма показательны.
Во-первых, некоторые поля являются достаточно сложными и включают в себя данные, которые можно (и нужно) разбить на более мелкие компоненты (это поля, в которые входят фамилия, имя и отчество, дата рождения, адрес, место работы).
Во-вторых, по отдельным полям данные в различных записях дублируются, что не оправдано с точки зрения затрат на хранение (сведения о надбавках).
Так, второе поле должно быть разбито на три компонента, содержащие по отдельности фамилию, имя и отчество сотрудника; третье и шестое поля с датами также необходимо разбить на три с числом, месяцем и годом; в поле с домашним адресом надо выделить первый компонент, указывающий на регион (Москва или Московская область); а поле с указанием места работы разделить на два номер отдела и номер помещения.
Для исключения хранения излишней информации из табл. 5.15 необходимо убрать поля, касающиеся свойств объектов, отличных от персонала, и создать для них свои отношения: Отдел (табл. 5.17) и Проект (табл.
5.18), Надбавки (табл. 5.19). Тогда отношение Персонал будет описано в табл.
5.16.
Такие действия по представлению данных в теории и практике создания баз данных называют нормализацией.
В каждом отношении (таблице) одно из полей должно играть роль первичного ключа, однозначно идентифицирующего конкретную запись, т.е. имеющего уникальное значение для каждой записи. В отношении Персонал это табельный номер, в отношении Отдел номер отдела, в отношении Проект наименование проекта, в отношении Надбавки стаж работы.
Некоторые из остальных полей отношений могут выполнять роль вторичных ключей, по значениям которых будут осуществляться различные операции: поиск и выборка данных.
Представленные в табл. 5.16 5.19 отношения связаны друг с другом через отдельные поля: отношения Персонал и Отдел через поле Номер отдела (соответственно вторичный и первичный ключ); отношения Персонал и Проект через поле Название проекта (соответственно вторичный и первичный ключ).
Связь отношений Персонал и Надбавки осуществляется через поля Дата поступления на работу (составной вторичный ключ) и Стаж работы (первичный ключ), но не непосредственно, а с помощью процедуры вычисления стажа работы по значению даты поступления на работу.
Представленные в данном примере структурирование и упорядочивание данных в целом характерны для всех систем управления базами данных, и для различных программ отличается деталями.
Компьютерные системы управления базами данных
Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных, используемой при решении множества задач. Подобные системы служат для поддержания базы данных в актуальном состоянии и обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных пользователям полномочий.
К наиболее популярным СУБД для вычислительных систем класса персональных компьютеров относятся dBASE IV, Microsoft Access, FoxPro, Paradox. Для более мощных систем предназначены СУБД Oracle, Informix.
В определенной степени возможности управления данными имеются и у большинства современных табличных процессоров.
По степени универсальности различают два класса СУБД:
системы общего назначения;
специализированные системы.
СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе.
Специализированные СУБД разрабатываются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности применения СУБД общего назначения.
СУБД общего назначения это сложные программные комплексы, служащие для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией базы данных информационной системы. Распространенные в настоящее время СУБД обладают средствами обеспечения целостности данных и надежной безопасности, что дает возможность разработчикам гарантировать большую безопасность данных при меньших затратах сил на низкоуровневое программирование.
Продукты, функционирующие в среде WINDOWS, выгодно отличаются удобством пользовательского интерфейса и встроенными средствами повышения производительности.
Рассмотрим основные характеристики некоторых СУБД лидеров на рынке программ, предназначенных как для разработчиков информационных систем, так и для конечных пользователей.
Производительность СУБД. Производительность СУБД оценивается:
временем выполнения запросов;
скоростью поиска информации в неиндексированных полях;
временем выполнения операций импортирования базы данных из других форматов;
скоростью создания индексов и выполнения таких массовых операций, как обновление, вставка, удаление данных;
максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;
временем генерации отчета.
Производительность СУБД зависит от двух факторов. Во-первых, СУБД, которые следят за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие программы.
Во-вторых, производительность собственных прикладных программ в значительной степени определяется правильным проектированием и построением базы данных.
Обеспечение целостности данных на уровне базы данных. Эта характеристика подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Необходимо установить правила целостности, которые следует хранить вместе с базой данных и соблюдать на глобальном уровне.
Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы).
К средствам обеспечения целостности данных на уровне СУБД относятся:
встроенные средства для назначения первичного ключа, в том числе для работы с типом полей с автоматическим приращением, когда СУБД самостоятельно присваивает новое уникальное значение;
средства поддержания ссылочной целостности, которые обеспечивают запись информации о связях таблиц и автоматически пресекают любую операцию, приводящую к нарушению ссылочной целостности.
Некоторые СУБД имеют хорошо разработанный процессор СУБД, позволяющий реализовать такие возможности, как уникальность первичных ключей, ограничение (пресечение) операций и даже каскадное обновление и удаление информации. В таких системах проверка корректности, назначаемая полю или таблице, всегда проводится после изменения данных, а не только во время ввода информации с помощью экранной формы.
Это свойство можно настраивать для каждого поля и для записи в целом, что дает возможность контролировать не только значения отдельных полей, но и взаимосвязи между несколькими полями данной записи.
Обеспечение безопасности. Некоторые СУБД предусматривают средства, гарантирующие безопасность данных. Такие средства обеспечивают выполнение следующих операций:
шифрование прикладных программ;
шифрование данных;
защиту паролем;
ограничение уровня доступа (к базе данных, к таблице, к словарю для пользователя).
Работа в многопользовательских средах. Обработка данных в многопользовательских средах предполагает реализацию программным продуктом следующих функций:
блокировку базы данных, файла, записи, поля;
идентификацию станции, установившей блокировку;
обновление информации после модификации;
контроль за временем и повторение обращения;
обработку транзакций (транзакция последовательность операций пользователя над базой данных, которая сохраняет ее логическую целостность);
работу с сетевыми системами.
Импортэкспорт. Эта характеристика отражает возможность:
обработки СУБД информации, подготовленной другими программными средствами;
использования другими программами данных, сформированных средствами СУБД.
Выполнение запросов и инструментальные средства разработки прикладных программ. СУБД, ориентированные на разработчиков, обладают развитыми средствами для создания приложений. К элементам инструментария разработки приложений можно отнести:
мощные языки программирования;
средства реализации меню, экранных форм вводавывода данных и генерации отчетов;
средства генерации приложений (прикладных программ);
генерацию исполнимых файлов.
Функциональные возможности доступны пользователю СУБД благодаря ее языковым средствам.
Реализация языковых средств интерфейсов может быть осуществлена различными способами. Для высококвалифицированных пользователей (разработчиков сложных прикладных систем) языковые средства чаще всего представляются в их явной синтаксической форме. В других случаях функции языков могут быть доступны косвенным образом, когда они оформляются в виде различного рода меню, диалоговых сценариев или заполняемых пользователем таблиц.
По таким входным данным интерфейсные средства формируют адекватные синтаксические конструкции языка интерфейса и передают их на исполнение или включают в генерируемый программный код приложения. Интерфейсы с неявным использованием языка широко применяются в СУБД для персональных ЭВМ. Примером такого языка является QBE (Query-By-
Example).
Языковые средства служат для выполнения двух основных функций:
описания представления базы данных;
манипулирования данными.
Первая из этих функций обеспечивается языком описания (определения) данных (ЯОД). Описание базы данных средствами ЯОД называется схемой базы данных.
Оно включает в себя описание структуры базы данных и налагаемых на нее ограничений целостности в рамках тех правил, которые регламентированы моделью данных используемой СУБД. ЯОД некоторых СУБД позволяют также ограничивать доступ к данным или полномочия пользователей.
ЯОД не всегда синтаксически оформляется в виде самостоятельного языка. Он может быть составной частью единого языка данных, сочетающего возможности определения данных и манипулирования ими.
Язык манипулирования данными (ЯМД) предназначен для запрашивания предусмотренных в системе операций над данными из базы данных.
Имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих операции описания данных и манипулирования ими в единых синтаксических рамках. Популярным языком такого рода является реляционный язык SQL.
Организация взаимодействия пользователя с СУБД
Типовая структура интерфейса. При работе с СУБД на экран выводятся рабочее поле и панель управления. В панель управления при этом входят меню, вспомогательная область управления и строка подсказки.
Расположение этих областей на экране произвольно и зависит от особенностей конкретной программы. Некоторые СУБД могут выводить на экран окно директив (командное окно) или строку команд.
Строка меню содержит основные режимы программы. Выбрав один из них, пользователь получает доступ к ниспадающему подменю с перечнем входящих в него команд.
В результате выбора некоторых команд этого меню появляются дополнительные подменю.
Вспомогательная область управления включает в себя:
строку состояния;
панели инструментов;
вертикальную и горизонтальную линейки прокрутки.
В строке состояния (статусной строке) пользователь найдет сведения о текущем режиме работы программы, имени файла текущей базы данных и т. п. Панель инструментов (пиктографическое меню) содержит определенное число кнопок (пиктограмм), предназначенных для быстрой активизации выполнения определенных команд меню и функций программы. Чтобы представить на экране области таблицы базы данных, формы или отчета, которые на нем в настоящий момент не отображены, используют вертикальную и горизонтальную линейки прокрутки.
Строка подсказки служит для выдачи сообщений пользователю относительно его возможных действий в данный момент.
