2. Структура данных: классификация различных типов наборов данных (одномерные, двумерные, многомерные, качественные и количественные данные, временные ряды)

Структура данных (англ. data structure) — программная единица, позволяющая хранить и обрабатывать множество однотипных и/или логически связанных данных в вычислительной технике. Для добавления, поиска, изменения и удаления данных структура данных предоставляет некоторый набор функций, составляющих её интерфейс.

Самой распространенной структурой, реализованной практически во всех языках программирования, является массив.

Массив - это именованная группа однотипных данных, хранящихся в последовательных ячейках памяти. Каждая ячейка содержит элемент массива. Элементы нумеруются по порядку, но необязательно начиная с единицы Массивы состоят из ограниченного числа компонент, причем все компоненты массива имеют один и тот же тип, называемый базовым. Структура массива всегда однородна. Массив может состоять из элементов типа integer, real или char, либо других однотипных элементов. Из этого, правда, не следует делать вывод, что компоненты массива могут иметь только скалярный тип. Другая особенность массива состоит в том, что к любой его компоненте можно обращаться произвольным образом. Программа может сразу получить нужный ей элемент по его порядковому номеру (индексу). Индекс - это переменная типа INTEGER. В одномерном массиве элементы массива нумеруются одним индексом. Нужно четко понимать, что индекс ячейки массива не является ее содержимым. Содержимым являются хранимые в ячейках данные, а индексы только указывают на них. Действия в программе над массивом осуществляются путем использования имени переменной, связанной с областью данных, отведенной под массив.

Массивом называется набор данных одного типа, расположенный в оперативной памяти. К элементу массива можно обратиться по его индексу (номеру). В памяти ЭВМ все элементы массива располагаются подряд. Каждый из индексов массива находится в некотором диапазоне (<нач. элемент>…<кон. элемент>). Причем конечный элемент больше либо равен начальному элементу. В качестве диапазона можно использовать: Integer, Char, Boolean. Очень часто это целочисленный тип (integer, word или byte), но может быть и логический и символьный. У разных массивов типы данных могут различаться. Например, один массив может состоять из чисел типа integer, а другой - из чисел типа real.

Для того чтобы ввести значения элементов массива, необходимо последовательно изменять значение индекса, начиная с первого до последнего, и вводить соответствующий элемент. Для реализации этих действий удобно использовать цикл с заданным числом повторений, т.е. простой арифметический цикл, где параметром цикла будет выступать переменная - индекс массива Паскаля. Значения элементов могут быть введены с клавиатуры или определены с помощью оператора присваивания.

Массив состоит из нескольких элементов. Ко всему массиву можно обращаться по его имени. Можно обращаться к его элементу, но для этого надо задать индекс (индексы). Для объявления массива необходимо задать типы его индексов и компонент:

Все компоненты должны быть одного и того же типа, который называют типом компонент или базовым (для массива) типом.

Тип данных Массив позволяет одному идентификатору задать несколько значений, которые отличаются порядковым номером. Номер элемента массива указывается после идентификатора в квадратных скобках {M[5] - пятый элемент массива М}. При описании массива указывается диапазон номеров элементов массива и тип, к которому относится каждый его элемент. Массивы бывают следующих видов:

Одномерные массивы

Если за каждым элементом массива закреплен только один его порядковый номер, то такой массив называется линейным, или одномерным.

Основные характеристики массива - имя, размер, базовый тип. Размер массива - количество элементов массива. Все компоненты массива имеют один и тот же тип (real, integer,…), называемый базовым типом.

Например, в массиве A: 65; 85; 3; 7; 1,5: имя - A; размер - 5; базовый тип - real.

Графическая интерпретация числового одномерного массива (1 - .exe; 2 - .exe)

Двумерные массивы

Двумерный массив (прямоугольная таблица (матрица, набор векторов)) - это пример массива, в котором элементы нумеруются двумя индексами, элемент которого зависит от его местоположения в строке и в столбце.

В качестве номера (индекса) элемента массива используется выражение порядкового типа (чаще integer).

Для определения позиции элемента в двумерном массиве необходимы два индекса. Любой двумерный массив есть матрица, а матрица есть таблица. Поэтому удобно описывать двумерные массивы путем указания границ изменения индексов (номеров) строк и столбцов.

Двумерный массив объявляется следующим образом: тип имя_массива[размер второго измерения][размер первого измерения]; Следовательно, для объявления двумерного массива целых с размером 10 на 20 следует написать: int d[10] [20] ;

Количественная обработка есть манипуляция с измеренными ха­рактеристиками изучаемого объекта (объектов), с его «объективизиро­ванными» во внешнем проявлении свойствами. Качественная обра­ботка — это способ предварительного проникновения в сущность объекта путем выявления его неизмеряемых свойств на базе количе­ственных данных. Количественная обработка направлена в основном на формальное, внешнее изучение объекта, качественная — преимущественно на со­держательное, внутреннее его изучение. В количественном исследова­нии доминирует аналитическая составляющая познания, что отражено и в названиях количественных методов обработки эмпирического ма­териала, которые содержат категорию «анализ»: корреляционный ана­лиз, факторный анализ и т. д. Основным итогом количественной обра­ботки является упорядоченная совокупность «внешних» показателей объекта (объектов). Реализуется количественная обработка с помощью математико-статистических методов.  В качественной обработке доминирует синтетическая составляю­щая познания, причем в этом синтезе превалирует компонент объеди­нения и в меньшей степени присутствует компонент обобщения. Обоб­щение — прерогатива следующего этапа исследовательского процес­са— интерпретационного. В фазе качественной обработки данных главное заключается не в раскрытии сущности изучаемого явления, а пока лишь в соответствующем представлении сведений о нем, обеспе­чивающем дальнейшее его теоретическое изучение. Обычно результа­том качественной обработки является интегрированное представление о множестве свойств объекта или множестве объектов в форме класси­фикаций и типологий. Качественная обработка в значительной мере апеллирует к методам логики.

Временно́й ряд (или ряд динамики) — собранный в разные моменты времени статистический материал о значении каких-либо параметров (в простейшем случае одного) исследуемого процесса. Каждая единица статистического материала называется измерением или отсчётом, также допустимо называть его уровнем на указанный с ним момент времени. Во временном ряде для каждого отсчёта должно быть указано время измерения или номер измерения по порядку. Временной ряд существенно отличается от простой выборки данных, так как при анализе учитывается взаимосвязь измерений со временем, а не только статистическое разнообразие и статистические характеристики выборки

Временные ряды, как правило, возникают в результате измерения некоторого показателя. Это могут быть как показатели (характеристики) технических систем, так и показатели природных, социальных, экономических и других систем (например, погодные данные). Типичным примером временного ряда можно назвать биржевой курс, при анализе которого пытаются определить основное направление развития (тенденцию или тренд).