Логический файл - поименованная совокупность всех экземпляров записей заданного типа.

Пример логического файла НАЧИСЛЕНИЕ:

 

Иванов Иван Иванович

 

Петров Петр Петрович

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

 

Сидоров Сидор Сидорович

 

Таким образом, с помощью введенных понятий можно описывать соответствующие данные. Для отображения этих понятий в современных языках программирования, предназначенных как для вычислительных задач, так и для задач обработки данных, введены новые виды данных.

В алгоритмическом языке Паскаль вводится такой вид данных, как запись (RECORD) – сложная переменная с несколькими компонентами, которые могут иметь разные типы. Кроме того, доступ к компонентам записи (полям) осуществляется не по индексу, а по имени. При программировании задачи 1 на языке Паскаль логическая запись НАЧИСЛЕНИЕ представляется видом данных RECORD, набор экземпляров логических записей сотрудников представляется (логический файл) представляется «физическим» файлом, формируемым средствами языка Паскаль и операционной системы..

 

Salary = RECORD

FIO: string;

O: real;

Ko: real;

S: real;

END;

 

Отметим важную специфику таких невычислительных задач. Для этих задач характерны большие объемы данных (большое количество сотрудников, большое количество производимых изделий и т. п.). Указанные данные, как правило, используются для решения задачи многократно (зарплата начисляется постоянно каждый месяц), поэтому данные должны достаточно долго храниться в памяти ЭВМ. Для длительного хранения всегда используется внешняя память.

В связи с этим решение задачи 1 состоит из двух этапов.

1. Ввод исходных данных и занесение их во внешнюю память.

 

type

Salary = RECORD

FIO: string;

O: real;

Ko: real;

S: real;

END;

FSalary = File of Salary;

var

F: FSalary;

…

{ Ввод исходных данных }

repeat

write(‘Введите количество сотрудников (не более’,

MaxN,’): ’);

readln(N);

until (N>0) AND (N<=MaxN);

For I:= 1 to N do

Begin

Write(‘Введите фамилию сотрудника с номером ’,I,‘: ’);

ReadLn(Sotr[i].FIO);

Write(‘Введите оклад сотрудника с номером ’, I, ‘: ’);

ReadLn(Sotr[i].O);

Write(‘Введите кол-во отработанных дней сотрудника с

номером ’, I, ‘: ’);

ReadLn(Sotr[i].Ko);

End;

 

{ Занесение данных во внешнюю память }

 

Assign(F, ‘MyFile.fsf’);

Rewrite(F);

For I:= 1 to N do

Write(F, Sotr[i]);

Close(F);

…

2. Чтение исходных данных из внешней памяти, расчет начисленных сумм и вывод на печать.

…

{ Чтение данных из внешней памяти }

Assign(F, ‘MyFile.fsf’);

Reset(F);

For I:= 1 to N do

Read(F, Sotr[i]);

Close(F);

{ Расчет и печать начисленных сумм }

For I:= 1 to N do

Begin

Sotr[i].S:= Sotr[i].O * Sotr[i].Ko / Kr;

WriteLn(Sotr[i].FIO, ‘: ’, Sotr[i].S);

End;

…

Представленные программы решают поставленную задачу при сделанных предположениях. Необходимые для этого данные хранятся в файле MyFile.fsf, предназначенном только для решения этой задачи. Отметим, что в этом случае описание данных включено в прикладную программу. При изменении формата записей файла необходимо изменение прикладной программы. Таким образом, программная система, решающая поставленную задачу, определяет свои собственные данные и управляет ими. Такие программные системы называются файловыми системами [2], [3].

 

Задача 2. Учет кадрового состава.

Здесь обрабатываются сведения о сотруднике, представленные в карточке СОТРУДНИК:

 

Фамилия, имя, отчество   FIO

Должность   D

Год рождения   G

Оклад   O

Место жительства   M

 

Решение задачи состоит из следующих этапов:

Ввод исходных данных и занесение их во внешнюю память.

Чтение исходных данных из внешней памяти с целью удаления, корректировки или добавления записи.

…

{ Чтение данных из внешней памяти }

Assign(F, ‘MyFile.fsf’);

Reset(F);

IsFound:= False;

For I:= 1 to N do

Begin

Read(F, Sotr);

If Sotr.FIO = KeyFio Then

Begin

IsFound:= True;

Sotr.D:= ‘Начальник отдела’;

Seek(F, FilePos(F)-1);

Write(F, Sotr);

Break;

End;

If IsFound Then

WriteLn(‘Корректировка успешно произведена’)

Else WriteLn(‘Сотрудника ’, KeyFio, ‘не обнаружено’);

Close(F);

…

В рассматриваемом случае задача 2 решается независимо от задачи 1.

 

Задача 3. Учет экономии фонда оплаты труда (ФОТ) в связи с болезнью сотрудников.

Обрабатываются сведения, представленные записями ЭКОНОМИЯ ФОТ:

 

Фамилия, имя, отчество   FIO

Оклад   O

Количество дней на больничном листе   K дв

Невыплаченная сумма   SN

 

.

Программа решения задачи 3 аналогична программе решения задачи 1.

Рассмотрим типичный случай, когда все три вышеуказанные программные системы функционируют в одной организации. Отметим следующие принципиальные эксплуатационные недостатки:

Информация дублируется. В трех файлах присутствуют поля FIO, O, что приводит к существенному перерасходу памяти. При внесении изменений (например, изменении фамилии) приходится вносить одно и то же значение несколько раз в разные файлы, что приводит к увеличению затрат машинного времени. Существует потенциальная возможность противоречивости данных (в один файл изменения внесены, в другой – нет).

 

Устранить перечисленные недостатки можно, объединив соответ­ствующие записи и создав единую информационную базу для всех вышеназванных задач. На первый взгляд наиболее естественно объединить все записи в одну, убрав дублирующие поля. Получаем возможный вариант объединения:

 

FIO

D

O

G

Ko

M

Kдв

S

SN

 

Дублирование информации полностью убрано. Расход памяти минимален. Недостатки устранены. Рассмотрим, как в этом случае изменится время решения задач 1–3. Время решения задачи прямо пропорционально объему считываемых из внешней памяти данных.

Обозначим T_i, l_i, N_i соответственно время решения, длину записи, число записей i -й задачи (i = 1, 2, 3) при использовании отдельных файлов для каждой задачи:

 

T_i» C* l_i * N_i,

 

где C – некоторый коэффициент пропорциональности.

Обозначим R_i, d, N соответственно время решения i -й задачи (i = 1, 2, 3) при использовании файла объединенных записей, длину записи, число записей:

R_i» C* d* N.

 

Заметим, что N 1 = N 2 = N, N 3 << N.

Тогда время решения i -й задачи (i = 1, 2) при использовании объединенного файла увеличится в R_i / T_i » d / l_i раз. Для нашего примера время решения задач в зависимости от выбранной длины полей может изменяться в 2–3 раза. Таким образом, платой за исключение дублирования информации является увеличение времени решаемых задач. Заметим, что такое увеличение, как правило, допустимо.

Время решения задачи 3 увеличится в R 3 /T 3 » d*N / l 3 *N 3 раз. Так как для данного примера N 3<< N, то R 3>> T 3. Время решения задачи 3 может увеличиться на несколько порядков, что совершенно недопустимо.

Рассмотрим другой вариант построения единой информационной базы. Объединим записи задач 1 и 2, запись задачи 3 оставим отдельно. Получим два типа записей:

 

FIO

D

O

G

Ko

S

M

 

FIO

O

Kдв

SN

 

В этом случае дублирование остается (дублируются поля FIO, O). Но так как N ₃<< N, то общий объем дублирования незначителен. Время решения задачи 1 и 2 в этом случае незначительно возрастет по сравнению с вариантом отдельных файловых систем, время решения задачи 3 такое же, как и в начальном варианте отдельного файла. Такое объединение позволяет значительно уменьшить влияние недостатков и в то же время существенно увеличивает время решения всех задач. Все три задачи можно решать, используя общую информационную базу из двух типов записей. Отметим, что два приведенных типа записей связаны друг с другом по полю FIO (находятся в некотором отношении). Отметим, что приведенные варианты интеграции не исчерпывают все возможные способы интеграции данных для приведенных задач и к вопросу выбора наилучшего варианта вернемся в последующих лекциях.

Здесь очень важно, что в этом случае для решения вышеуказанных задач используется некоторый новый вид данных, формируемый на основе интеграции записей.

Для описания этого вида данных вводится новое понятие «База данных» [1].