Учебная работа. Реферат: Информационное моделирование

Учебная работа. Реферат: Информационное моделирование

Реферат

на тему:

«Информационное моделирование»



1. Моделирование как способ решения прикладных задач

Исходя из убеждений информатики, решение хоть какой производственной либо научной задачки описывается последующей технологической цепочкой: «настоящий объект — модель — метод — программка — результаты — настоящий объект». В данной для нас цепочке весьма важную роль играет звено «модель», как нужный, неотклонимый шаг решения данной для нас задачки. Под моделью при всем этом понимается некий мысленный образ настоящего объекта (системы), отражающий значительные характеристики объекта и заменяющий его в процессе решения задачки.

Модель — весьма обширное понятие, включающее в себя огромное количество методов представления изучаемой действительности. Различают модели вещественные (натурные) и безупречные (абстрактные). Вещественные модели основываются на кое-чем беспристрастном, существующем независимо от людского сознания (каких-то телах либо действиях). Вещественные модели делят на физические (к примеру, авто- и авиамодели) и аналоговые, основанные на действиях, подобных в каком-то отношении изучаемому (к примеру, процессы в электронных цепях оказываются подобными почти всем механическим, хим, биологическим и даже соц действиям и могут быть применены для их моделирования). Границу меж физическими и аналоговыми моделями провести можно очень примерно и таковая систематизация моделей носит условный нрав.

Еще наиболее сложную картину представляют безупречные модели, неразрывным образом связанные с человечьим мышлением, воображением, восприятием. Посреди безупречных моделей можно выделить интуитивные модели, к которым относятся, к примеру, произведения искусства — живопись, статуя, литература, театр и т.д., но одного подхода к систематизации других видов безупречных моделей нет. время от времени эти модели все разом относят к информационным. В базе такового подхода лежит расширительное истолкование понятия «информация»: «информацией является практически все в мире, а быть может, даже совершенно все». Таковой подход является не полностью оправданным, потому что он переносит информационную природу зания на сущность применяемых в процессе моделей — при всем этом неважно какая модель является информационной. Наиболее продуктивным представляется таковой подход к систематизации безупречных моделей, при котором различают последующие.

1. Вербальные (текстовые) модели. Эти модели употребляют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той либо другой области реальности (примерами такового рода моделей являются милицейский протокол, правила дорожного движения, реальный учебник).

2. Математические модели — весьма широкий класс знаковых моделей (основанных на формальных языках над конечными алфавитами), обширно использующих те либо другие математические способы. К примеру, можно разглядеть математическую модель звезды. Эта модель будет представлять собой сложную систему уравнений, описывающих физические процессы, происходящие в недрах звезды. Математической моделью другого рода являются, к примеру, математические соотношения, дозволяющие высчитать лучший (лучший с экономической точки зрения) план работы какого-нибудь компании.

3. Информационные модели — класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (появление, передачу, преобразование и внедрение инфы) в системах самой различной природы.

Граница меж вербальными, математическими и информационными моделями быть может проведена очень условно; может быть, информационные модели следовало бы считать подклассом математических моделей. Но, в рамках информатики как самостоятельной науки, отдельной от арифметики, физики, лингвистики и остальных наук, выделение класса информационных моделей является целесообразным. Информатика имеет самое конкретное отношение и к математическим моделям, так как они являются основой внедрения компа при решении задач различной природы: математическая модель исследуемого процесса либо явления на определенной стадии исследования преобразуется в компьютерную (вычислительную) модель, которая потом преобразуется в метод и компьютерную программку, рис. 1.37.

Рис. 1.37. Обобщенная схема компьютерного математического моделирования

2. Главные понятия информационного моделирования

Остановимся на информационных моделях, отражающих процессы появления, передачи, преобразования и использования инфы в системах различной природы. Начнем с определения простых понятий информационного моделирования.

Экземпляром будем именовать задачки (служащей контекстом построения информационной модели). Огромное количество экземпляров, имеющих одни и те же свойства и подчиняющиеся одним и этим же правилам, именуется объектом.

Рис. 1.38. Пример абстрагирования при построении информационной модели

Таковым образом, объект есть абстракция предметов настоящего мира, объединяемых общими чертами и поведением, рис. 1.38.

Информационная модель какой-нибудь настоящей системы состоит из объектов. Любой объект в модели должен быть обеспечен неповторимым и весомым именованием (также идентификатором, служащим ключом для указания этого объекта, связи его с иными объектами модели). Таковым образом обозначение, наименование объекта -это простая процедура, лежащая в базе информационного моделирования.

объект представляет собой один обычный (но неопределенный) экземпляр чего-то в настоящем мире и является простейшей информационной моделью. Объекты представляют некоторые «сути» предметов настоящего мира, связанные с решаемой задачей.

Большая часть объектов, с которыми приходится встречаться, относятся к одной из последующих категорий:

настоящие объекты;

роли;

действия;

взаимодействия;

спецификации.

Настоящий объект — это абстракция на физическом уровне имеющихся предметов. к примеру, на авто заводе это кузов кара, движок, коробка; при перевозке грузов это контейнер, средство перевозки.

Роль — абстракция цели либо предназначения человека, части оборудования либо учреждения (организации). к примеру, в институте как в учебном заведении это студент, педагог, декан; в институте как в учреждении это приемная комиссия, отдел кадров, бухгалтерия, деканат.

Событие — абстракция чего-то происшедшего. К примеру, поступление заявления от абитуриента в приемную комиссию Института, сдача (либо несдача) экзамена.

Взаимодействия — объекты, получаемые из отношений меж иными объектами. к примеру, сделка, договор (контракт) меж 2-мя сторонами, свидетельство о образовании, выдаваемое учебным заведением его выпускнику.

Объекты-спецификации употребляются для представления правил, эталонов либо критериев свойства. к примеру, список познаний, умений и способностей выпускника математического факультета, рецепт проявления фотопленки.

Для всякого объекта обязано существовать его описание — куцее информационное утверждение, позволяющее установить, является некий предмет экземпляром объекта либо нет. к примеру, описание объекта «Абитуриент института» быть может последующим: человек в возрасте до 35 лет, имеющий среднее образование, подавший в приемную комиссию документы и заявление о приеме.

Предметы настоящего мира имеют свойства (такие, к примеру, как имя, заглавие, регистрационный номер, дата производства, вес и т.д.). Любая отдельная черта, общая для всех вероятных экземпляров объекта, именуется атрибутом. Для всякого экземпляра атрибут воспринимает определенное

У всякого объекта должен быть идентификатор — огромное количество из 1-го либо наиболее атрибутов, значения которых определяют любой экземпляр объекта. Для книжки атрибуты Создатель и Заглавие вместе образуют идентификатор. В тоже время Год издания и Число страничек идентификаторами быть не могут — ни поврозь, ни вместе, потому что не определяют объект. объект может иметь и несколько идентификаторов, любой из которых составлен из 1-го либо нескольких атрибутов. один из их быть может избран как привилегированный для соответственной ситуации.

объект быть может представлен совместно со своими атрибутами несколькими разными методами. Графически объект быть может изображен в виде рамки, содержащей имя объекта и имена атрибутов. Атрибуты, которые составляют привилегированный идентификатор объекта, могут быть выделены (к примеру, эмблемой * слева от имени атрибута):

В эквивалентном текстовом представлении это может иметь последующий вид:

Книжка (Создатель. Заглавие. Год издания. Число страничек).

Привилегированный идентификатор подчеркивается.

Еще одним методом представления объекта информационной модели является таблица. В данной для нас интерпретации любой экземпляр объекта является строчкой в таблице, а значения атрибутов, соответственных любому экземпляру, — клеточками строчки, табл. 1.11.

Таблица 1. Таблица как гласит о том, что некая черта экземпляра поменялась, но сам экземпляр остался прежним.

Указательные атрибуты могут употребляться как идентификаторы (либо часть идентификаторов) экземпляра. Если значение указывающих атрибутов меняется, то это гласит только о том, что новое имя дается тому же самому экземпляру.

Вспомогательные атрибуты употребляются для связи экземпляра 1-го объекта с экземпляром другого объекта.

Разглядим пример:

Кар;

гос. номер

марка;

цвет;

обладатель.

Атрибут «цвет» является описательным, атрибуты «гос. номер» и «марка» — указательными, атрибут «обладатель» — вспомогательным, служащим для связи экземпляра объекта Кар с экземпляром объекта Автолюбитель. Если


3. Связи меж объектами

В настоящем мире меж предметами есть разные дела. Если предметы моделируются как объекты, то дела, которые систематически появляются меж разными видами объектов, отражаются в информационных моделях как связи. Любая связь задается в модели определенным именованием. Связь в графической форме представляется как линия меж связанными объектами и обозначается идентификатором связи.

Существует три вида связи: один-к-одному (рис. 1.39), один-ко-многим (рис. 1.40) и многие-ко-многим (рис. 1.41).

Связь один-к-одному существует, когда один экземпляр 1-го объекта связан с единственным экземпляром другого. Связь один-к-одному обозначается стрелками ←и→.

Рис. 1.1. Пример связи «один-к-одному»

Связь один-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним (либо наиболее) экземпляром второго объекта, но любой экземпляр второго объекта связан лишь с одним экземпляром первого. Множественность связи изображается двойной стрелкой →→.

Рис. 1.1. Пример связи «один-ко-многим»

Связь многие-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним либо огромным количеством экземпляров второго и любой экземпляр второго связан с одним либо почти всеми экземплярами первого. Этот тип связи изображается двухсторонней стрелкой ↔

Рис. 1.3. Пример связи «многие-ко-многим»

Кроме множественности, связи могут разделяться на бесспорные и условные. В бесспорной связи для роли в ней требуется любой экземпляр объекта. В условной связи учавствуют не все экземпляры объекта. Связь быть может условной как с одной, так и с обеих сторон.

Все связи в информационной модели требуют описания, которое, как минимум, включает:

• идентификатор связи;

• формулировку сути связи;

• вид связи (ее множественность и условность);

• метод описания связи при помощи вспомогательных атрибутов объектов.

Предстоящее развитие представлений информационного моделирования соединено с развитием понятия связи, структур, ими образуемых, и задач, которые могут быть решены на этих структурах. Нам уже известна обычная поочередная структура экземпляров — очередь, см. рис. 1.34. Вероятными обобщениями информационных моделей являются повторяющаяся структура, таблица (см. табл. 1.10), стек (см. рис. 1.35).

Весьма важную роль играет древовидная информационная модель, являющаяся одной из самых всераспространенных типов классификационных структур. Эта модель строится на базе связи, отражающей отношение части к целому: «А есть часть М» либо «М управляет А». Разумеется, древовидная связь является бесспорной связью типа один-ко-многим и графически изображена на рис. 1.42, в. На этом же рисунке для сопоставления приведены схемы информационных моделей типа «очередь» (а) и «цикл» (б).

Рис. 1.4. Информационные модели типа «очередь» (а), «цикл» (б), «дерево» (в)

Таковым образом, типы данных в программировании, обсуждавшиеся в прошлом параграфе, тесновато соединены с определенными информационными моделями данных.

Еще наиболее общей информационной моделью является, так именуемая, графовая структура, рис. 1.43. Графовые структуры являются основой решения большого количества задач информационного моделирования.

Почти все прикладные задачки информационного моделирования были поставлены и исследованы довольно издавна, в 50-60-х годах, в связи с интенсивно развивавшимися тогда исследовательскими работами и разработками по научным основам управления в системах различной природы и в связи с попытками смоделировать при помощи компов психологическую деятельность человека при решении творческих умственных задач. Научное познание и модели, которые были получены в процессе решения этих задач, объединены в науке под заглавием «Продажная девка империализма», в рамках которой существует раздел «Исследования по искусственному уму».

Рис. 1.5. Информационная модель типа «граф»

]]>