Данные и алгоритмы

Программа состоит из алгоритма и обрабатываемых данных:

Программа = Данные + Алгоритм

Разработка программы включает параллельное проектирование этих двух ее компонентов. На каждом этапе проектирования сначала уточняется структура данных, а затем алгоритм, т.е. операции над данными.

Данные - это информация, представленная в форме, воспринимаемой устройствами ЭВМ.

Структура данных - определенным образом организованная совокупность данных. Структура данных состоит из элементов (полей) и определяется правилами, устанавливающими отношения (связи) между элементами. Элемент может состоять из более мелких элементов, т.е. сам может являться структурой данных. Таким образом, возможны иерархические (многоуровневые) структуры данных.

Иногда полем называют наименьший элемент, имеющий определенный смысл. Для этого используют также термины: реквизит, атрибут, терм, признак, скалярный элемент и др.

Пример. Структура данных "адрес человека" включает скалярные элементы: "фамилия", "имя", "отчество" и "домашний адрес", который сам является структурой данных и включает поля: "город", "улица", "дом", "квартира".

Первоначально применение ЭВМ ограничивалось в основном вычислительными задачами, и структуры данных были очень простыми - числа и числовые массивы. Основную трудность в создании программ представляло проектирование алгоритма.

В дальнейшем, сначала при разработке трансляторов и операционных систем, а затем и при создании прикладных программ, особенно систем с элементами искусственного интеллекта, экспертных систем, использовались все более сложные структуры данных и центр тяжести в разработке программ перемещался к данным.

Особенно наглядно это проявилось с появлением автоматизированных систем, построенных на основе концепции базы данных. База данных - это общая структура данных различных пакетов прикладных программ, составляющая основное ядро всей информационной системы.

Проектирование структуры данных является наиболее трудной и ответственной проблемой в создании сложных программ. Выбор структуры данных и способа их представления в памяти компьютера во многом (иногда почти однозначно) определяет структуру алгоритма. Овладение соответствующими методами стало обязательной частью образования не только системных, но и прикладных программистов.

В лекциях рассматриваются методы организации и обработки данных в оперативной памяти компьютера. Аналогичные методы лежат в основе проектирования баз данных во внешней памяти.