§ 29. Информационно-поисковые системы

Представьте себя в роли директора вашей школы. Сможете ли вы упомнить многочисленные сведения об успеваемости, общественной работе и поведении своих учеников? Уж не говоря о таких подробностях, как домашний адрес, место работы родителей (чтобы направить туда благодарственное письмо за успешную учебу и примерное поведение ученика), состояние здоровья и прочее. А ведь все эти сведения могут понадобиться в любую минуту. Вот и приходится директору вместо творческой работы по руководству школой листать классные журналы и личные дела, а иногда и медицинские карты школьников.

Подобная рутинная работа преследует любого руководителя большого коллектива. Да и не только руководителя. Каждый из вас, кто пользовался библиотекой, знает, как долго подчас приходится искать книгу в каталоге, особенно если вы не помните точно фамилию автора и название книги.

Описанные ситуации имеют много общего: в большом объеме информации разыскивается та, которая нужна в данный момент. В обоих случаях речь идет о большом количестве однотипных объектов (в первом случае это учащиеся, во втором - книги). При этом для каждого из объектов существенными являются значения лишь некоторых признаков. Что понимается здесь под словами "признак" и "значение признака"? Поясним на примерах. Для школьника признаками являются, например, оценка по поведению и рост. Значения этих признаков могут быть, скажем, такие: 4 балла, 176 см. Признаками книги - название, фамилии авторов, год и место издания и так далее. Примеры значений этих признаков вы можете легко привести сами, взяв какую-нибудь книгу.

Поиск объектов по значениям их признаков вполне можно поручить ЭВМ. Для этого и создаются информационно-поисковые системы (ИПС).

Каждая ИПС предназначена для решения определенного класса задач. Для каждого класса задач характерен свой набор объектов и их признаков. Поэтому и соответствующие ИПС будут различными - одна ИПС нужна, чтобы разыскивать книгу по каталогу, и совсем другая - для облегчения работы директора школы. Впрочем, для разных классов задач объекты могут быть одинаковыми, а наборы нужных признаков - разными. Например, овощевода интересуют урожайность, время посева и сроки уборки овощей, повара - калорийность овощей и рецепты овощных блюд, а директора овощехранилища - условия хранения. Для историка важны исторические сведения о странах, для географа - географические, а для экономиста - экономические.

Каждая ИПС состоит из двух частей: большой, специально организованной совокупности данных (она называется базой данных) и программы, позволяющей оперировать ими. Данные, хранящиеся в базе данных,- это значения заранее фиксированных признаков некоторого набора объектов. А "оперировать" значит находить объекты по заданным признакам, изменять и дополнять сведения об объектах, а также решать иные (например, статистические) задачи.

Данных надо позарез? Обращайтесь к ИПС!

Для того чтобы заставить ЭВМ найти интересующие вас сведения, нужно составить запрос. Правила записи запросов для каждой ИПС свои. Эти правила устанавливаются теми, кто создает ИПС.

К настоящему времени в мире созданы сотни тысяч ИПС. Они используются в библиотеках и больницах, в гидрометеоцентрах и на заводах, в магазинах и планирующих организациях. Некоторые из них объединены в крупные, централизованные ИПС, часто называемые банками данных. В нашей стране действуют десятки банков данных. Пожалуй, самый большой из них - банк данных Всесоюзного института научной и технической информации. В нем содержится более 6 млн. библиографических сведений о книгах и статьях практически по всем отраслям знаний. Многие из вас, пользуясь услугами Аэрофлота, имели дело с другим крупным банком данных нашей страны - системой "Сирена". С помощью микроЭВМ кассир Аэрофлота связывается с центральной "большой" ЭВМ, находящейся за тысячи километров от него, почти мгновенно получает сведения о наличии мест на данный рейс и печатает билет. Одна и та же ЭВМ обслуживает кассы Аэрофлота, находящиеся в разных концах страны.

Недалек тот день, когда любой из нас сможет связаться по телефону с одним из центральных банков данных и мгновенно получить нужную информацию.

На лабораторной работе вы познакомитесь с небольшой учебной ИПС "Государства". В ней хранятся следующие сведения о всех государствах Европы:

1) название государства;

2) название столицы;

3) название денежной единицы;

4) численность населения;

5) площадь;

6) государственный язык;

7) государственное устройство;

8) экономическое сообщество.

Какие же задачи можно решать с помощью этой ИПС? Самая простая задача - получить сведения о том или ином государстве. Можно и наоборот: найти все государства, имеющие некоторый общий признак. Скажем, найти все франкоязычные государства Европы или определить, в каких государствах Европы живет меньше миллиона человек. ИПС "Государства" позволяет решать и более сложные задачи. Например: указать все англоязычные страны, кроме Великобритании, площадь которых больше 10 000 км². Наша ИПС "умеет" определять и некоторые статистические данные: скажем, какой процент европейских государств составляют конституционные монархии. Наконец, с ее помощью можно изменять какие-либо устаревшие сведения о странах, а также печатать на бумаге необходимые сведения.

Для поиска информации в ИПС "Государства" в запросе указываются: сам признак (один из девяти, перечисленных выше) и его значение. Для того чтобы получить сведения об Италии, надо указать признак "Название государства" и его значение "Италия". Если мы хотим найти все англоязычные страны, то указывается признак "Государственный язык" и его значение "Английский". А как заставить ЭВМ найти все государства, отличные от Италии? Ведь "Не Италия" не является значением признака "Название государства"! Если же речь идет, скажем, о площади, то возможностей еще больше: нас могут интересовать государства, у которых площадь больше или меньше, не больше или не меньше некоторого значения. Чтобы решать подобные задачи, в запросе указывается то, нужны ли нам государства, для которых признак равен или не равен заданному значению, больше, меньше, не больше или не меньше заданного значения.

Например, если нас интересует Италия, нужно составить следующий запрос:

 Название государства равно "Италия".

Чтобы ЭВМ нашла государства, отличные от Италии, нужен такой запрос:

 Название государства не равно "Италия",

а для поиска государств, численность населения которых меньше 23 млн., запрос выглядит так:

 Численность населения меньше 23000000.

А как быть, если вы не помните, скажем, полное название государства или столицы, но уверены, например, что в нем встречается сочетание "ст"? Наша ИПС и в этом случае придет вам на выручку. Просто в запросе надо вместо неизвестных частей слова поставить *. Например,

 Название столицы равно "*ст*".

Разумеется, в этом случае ИПС найдет все государства, столицы которых содержат данное сочетание букв. В данном случае это будут Швеция (столица Стокгольм), Румыния (столица Бухарест) и т. д. Знак "*" означает произвольное начало или произвольный конец слова. Поэтому запись *А означает произвольное слово, оканчивающееся на А, а запись А* - произвольное слово, начинающееся на А.

Для решения более сложных задач поиска (скажем, той, которая сформулирована выше - указать все англоязычные страны, кроме Великобритании, площадь которых больше 10000 км²) формируют более сложные запросы. Он составляется из простых запросов так же, как в русском языке сложносочиненное предложение составляется из простых - с помощью союзов "и" и "или".

В приведенном примере запрос выглядит так:

 Государственный язык равно "Английский" и 
 название государства не равно "Великобритания" и 
 площадь больше 10000 км2.

Возможности ИПС "Государства" не ограничиваются поиском государств. Имеется возможность рассортировать государства по государственному устройству или упорядочить их по возрастанию площади. Кроме названий выбранных государств, можно выяснить значения всех остальных признаков и другую информацию, например общую площадь этих стран или среднее число жителей. Можно узнать также, какой процент составляют эти государства среди всех государств, содержащихся в базе данных. Со всеми этими возможностями вы познакомитесь на лабораторной работе.

Вопросы

1. Что такое база данных?

2. Что такое информационно-поисковая система?

3. Что такое банк данных?

4. Какие операции можно производить с данными, хранящимися в базе данных?

Задания для самостоятельного выполнения

1. Запишите запросы для поиска с помощью ИПС "Государства":

а) всех государств-карликов (площадь меньше 50000 км2);

б) государства, где денежная единица называется лек;

в) всех государств с площадью более 10000 км2 и населением более 10 млн. человек;

г) всех государств, площадь которых больше 17000 км2, кроме англоязычных;

д) всех неприсоединившихся государств Европы;

е) всех европейских монархий (напомним, что в Европе имеется четыре вида монархий: абсолютная, конституционная, парламентская, а также княжество);

ж) всех государств, название которых начинается с буквы Л.

2. Какой запрос надо сформулировать, чтобы выяснить:

а) все ли государства ЕЭС входят в НАТО;

б) все ли государства НАТО входят в ЕЭС;

в) есть ли еще в мире колонии?

3. Однажды школьник решил воспользоваться ИПС "Государства", чтобы найти все англоязычные и франкоязычные государства. Тут подошел злоумышленник и быстро составил следующий запрос:

Государственный язык равен "Английский" и государственный язык равен "Французский". ИПС сообщила, что ей неизвестны государства, удовлетворяющие этому запросу. Объясните почему. Какой запрос нужно составить, чтобы получить от ИПС нужную информацию?