Structuri de Date

Scopul unităţii de curs

Prezentarea unor noţiuni despre informaţii şi a principalelor structurilor de date utilizate în prelucrări.

Obiective operaţionale

După studiul acestei unităţi, cursanţii vor avea posibilitatea:

- să identifice diferite tipuri de structuri de date;

- să cunoască modul de organizare a acestora in sistemul de calcul;

- să aprecieze tipul de structură de date potrivită fiecărei situaţii.

Cuprinsul unităţii de curs

4.1. Informaţii. Clasificarea informaţiilor

4.2. Date. Reprezentarea datelor

4.3. Clasificarea datelor

4.1. Informaţii. Clasificarea informaţiilor

Informaţia a existat dintotdeauna împreună cu materia şi este un atribut al materiei. Informaţia este un mesaj obiectiv care elimină nedeterminarea în legătură cu realizarea unui anumit eveniment. Informaţia are caracter de noutate şi poate fi reprezentată în forme diferite: articole de ziare şi reviste, comunicare prin telefon, telegraf, radio, televiziune şi sateliţi; comunicatele statistice; genele prin care se transmit caracterele ereditare; rezultatele unor experimente, rezultatele unor sondaje de opinie; bilanţul contabil al unor firme; legitimaţiile de călătorie etc. Prin definiţie, informaţia are un caracter obiectiv. Opinia nu este o informaţie pentru că este subiectivă, dar rezultatul unui sondaj de opinie este o informaţie deoarece, ca rezultantă de opinii, reflectă starea unui segment de populaţie.

Dezvoltarea activităţilor sociale care au ca obiect transmiterea, memorarea sau tratarea informaţiei au generat o diversificare fără precedent a naturii informaţiilor, concomitent cu creşterea exponenţială a volumului acesteia. Din multitudinea de criterii posibile de clasificare a informaţiilor, trei sunt mai importante: forma, natura şi suportul informaţiei.

Clasificarea informaţiei după forma sa

Din punct de vedere al formei concrete, informaţia poate fi:

- analogică: reprezentarea fenomenelor fizice, imaginilor, sunetelor şi imaginilor în mişcare aşa cum sunt ele percepute de dispozitivele tehnice de înregistrare, fără a fi necesară o conversie sau codificare a acestora înainte de transmitere sau memorare pe suporturile tehnice de informaţii. Exemple: înregistrarea cu ajutorul casetofonului a mesajelor sonore pe banda magnetică; filmarea unor procese cu ajutorul echipamentelor analogice de imagine şi sunet (videorecordere şi camere de luat vederi);

- digitală: pornind de la fenomenul real sau de la forma analogică a acestuia, are loc o codificare numerică. Pe suport tehnic, informaţia se reprezintă ca o succesiune de valori binare (0 şi 1) ordonate după un sistem de reguli, numit cod. Informaţia introdusă în sistemele de calcul, prin folosirea tastaturii sau a altor dispozitive de intrare, se transmite şi se memorează direct sub formă digitală, fără a mai fi necesară conversia. Pentru procesarea computerizată a informaţiei este necesară conversia din formă analogică în formă digitală, cu ajutorul unor dispozitive speciale (de exemplu, modem), care pot fi independente sau pot fi introduse în configuraţia sistemului de calcul. Digitizarea informaţiei analogice prezintă câteva avantaje esenţiale:

- înaltă fidelitate a înregistrării, memorării şi transmiterii informaţiei;

- posibilitatea folosirii sistemului de calcul pentru memorarea şi procesarea informaţiei digitale, cu toate avantajele ce decurg din aceasta: viteză mare de transfer, capacitate mare de memorare, regăsirea selectivă şi rapidă a informaţiei memorate;

- costul relativ redus al informaţiei memorate, procesate şi comunicate în formă digitală.

Clasificarea informaţiei după natura sa

După natura sa, informaţia se prezintă sub formă de:

- date (numerice, alfabetice, alfanumerice), care apar în toate domeniile: activitate economică, cercetare ştiinţifică, proiectare tehnologică, statistică, administraţie etc. Asupra datelor se aplică operaţii aritmetice şi logice şi diverse funcţii;

- texte, organizate sub formă de documente, pagini, paragrafe, fraze, cuvinte şi caractere. Această informaţie este destinată prelucrării cu programe de editare şi tehnoredactare a textelor, control gramatical (sintactic) al cuvintelor. Urmează punerea în formă şi apoi în pagină a textului redactat. O pagină de text ocupă circa 6 kB;

- documente grafice (imagini fixe), destinate perceperii vizuale de către utilizator, scrierii la imprimantă sau la alte dispozitive de realizare a desenelor (plotter), microfotografierii. Un astfel de document poate conţine, ca imagini prelucrate grafic, date sub formă de rapoarte şi situaţii, texte explicative, reprezentări grafice, desene, schiţe tehnice, imagini foto etc.;

- secvenţe audio, generate de vocea umană, fenomene ale naturii, instrumente muzicale sau sintetizatoare electronice. Astfel, 10 secunde de sunet de joasă calitate ocupă 200 kB; 10 secunde de sunet de înaltă fidelitate pot ajunge la 1,8 MB;

- secvenţe video de natură animată sau filme, percepute de camerele de luat vederi sau generate de programe de grafică bi- sau tridimensională. Acestea sunt de cele mai multe ori însoţite de informaţie sonoră (voce sau alte sunete). În acest caz, 10 secunde de imagine video fără sunet pot ocupa 5 MB, iar cu sunet, 7 MB.

Clasificarea informaţiei din punct de vedere al suportului acesteia

După acest criteriu, distingem:

- informaţie aflată pe suporturi tehnice de informaţii, clasificate la rândul lor în:

- magnetice: benzile, discurile, cartelele magnetice;

- optice: dispozitive de tipul CD-urilor.

Informaţia memorată pe suporturi tehnice este înregistrată şi poate fi citită numai cu ajutorul unor dispozitive tehnice de citire/scriere pe suporturi magnetice, sau a unităţilor de lectură optică.

- informaţie aflată pe suporturi grafice de informaţii, clasificate la rândul lor în:

- suporturi opace realizate din hârtie, pentru: documente clasice, documente informatice sau birotice obţinute la imprimantă, documente realizate cu ajutorul mesei de desen tip plotter. În locul hârtiei se pot utiliza înlocuitori sintetici cu caracteristici şi calităţi grafice asemănătoare sau superioare, toate având menirea de fi consultate vizual de către utilizator, sau multiplicate tipografic sau xerografic;

- suporturi transparente realizate din peliculă fotografică, de film, microfilm etc. Acest gen de suport poate fi utilizat numai după operaţia de mărire a imaginii înregistrate.

4.2. Date. Reprezentarea datelor

Orice fel de informaţie (numere, litere, desene, sunete) şi orice instrucţiune pe care trebuie să o execute procesorul calculatorului trebuie să fie codificate într-o secvenţă de cifre binare. Modalitatea concretă prin care diferite tipuri de informaţii sunt codificate variază în funcţie de tipul de calculator.

Datele sunt materia primă pe care o prelucrează calculatorul. Datele sunt reprezentarea fizică, pe un suport material, a entităţilor din care este formată informaţia (cifre, litere, semne speciale, desene, sunete etc.), pentru ca aceasta să poată fi prelucrată, transmisă sau stocată în calculator. Asociind aceste date cu realizarea pe care o reprezintă, putem spune că un calculator, prelucrând date, prelucrează de fapt informaţie. Deci:

Data este un model de reprezentare a informaţiei, accesibil unui procesor, model cu care se va putea opera pentru a se obţine noi informaţii.

Între informaţie şi dată există următoarele deosebiri:

- informaţia este obiectul;

- data este modelul de reprezentare al obiectului.

Din punct de vedere logic, data poate fi reprezentată printr-un triplet de forma:

dată = (identificator, valoare, atribute)

ale cărui elemente vor fi explicate în continuare.

Identificatorul datei este un nume care se asociază datei pentru a o putea distinge de altele şi pentru a se putea face referiri la ea în timpul procesului de prelucrare a datelor.

Valoarea datei poate fi precizată prin enumerare sau printr-o proprietate comună. În funcţie de valoare, datele se clasifică în:

- variabile: date care, pe parcursul procesului de prelucrare, pot lua orice valori din mulţimea de definiţie a datei;

- constante: date care, pe parcursul procesului de prelucrare, păstrează aceeaşi valoare din domeniul de definiţie al datei.

Atributele datei sunt proprietăţi ale acesteia şi determină modul în care ea poate fi tratată.

Exemple de atribute:

- tipul datei: defineşte apartenenţa acesteia la o anumită clasă de date, căreia îi corespunde un anumit model de reprezentare internă (în calculator). Principalele tipuri de date sunt:

- tipul alfanumeric;

- tipul numeric - întreg, real;

- tipul logic;

- precizia reprezentării interne: defineşte cât de fidel reproduce modelul intern de reprezentare, obiectul pe care îl reprezintă. Precizia depinde de zona de memorie afectată datei. O dată poate fi reprezentată în:

- simplă precizie;

- dublă precizie;

- încadrarea valorilor datei în zona afectată: determină modul în care este aliniată data, de exemplu:

- aliniat la dreapta;

- aliniat la stânga.

Operaţia de transformare a informaţiei, din forma de reprezentare externă, care este inteligibilă pentru om, în forma de reprezentare internă pe care o înţelege calculatorul, se numeşte codificare internă a informaţiei.

A codifica informaţia înseamnă a atribui fiecărei entităţi informaţionale o secvenţă unică de cifre binare.

Operaţia de codificare presupune existenţa unui cod. Codul reprezintă mulţimea de asocieri entitate informaţională - secvenţă de cifre binare. Numărul n de simboluri folosite într-o secvenţă de cod determină lungimea secvenţei de cod. Secvenţa de cod se mai numeşte şi cuvânt de cod.