кафедра ЮНЕСКО по НИТ1 Моделирование прикладных задач Информатика

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 2 Введение С точки зрения информатики, решение любой производственной или научной задачи описывается следующей технологической цепочкой: «реальный объект - модель - алгоритм - программа - результаты - реальный объект». В этой цепочке очень важную роль играет звено «модель», как необходимый, обязательный этап решения этой задачи. Под моделью понимается некоторый мысленный образ реального объекта (системы), отражающий существенные свойства объекта и заменяющий его в процессе решения задачи.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 3 Модель Модель - очень широкое понятие, включающее в себя множество способов представления изучаемой реальности. Различают модели: материальные; идеальные.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 4 Материальная модель Материальные модели основываются на чем-то объективном, существующем независимо от человеческого сознания. Материальные модели делят на физические (например авто- и авиамодели) и аналоговые, основанные на процессах, аналогичных в каком-то отношении изучаемому (например, процессы в электрических цепях оказываются аналогичными многим механическим, химическим, биологическим и даже социальным процессам и могут быть использованы для их моделирования). Границу между физическими и аналоговыми моделями провести можно весьма приблизительно и такая классификация моделей носит условный характер.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 5 Идеальная модель Идеальные модели, неразрывным образом связанные с человеческим мышлением, воображением, восприятием. Классификация идеальных моделей: Вербальные (текстовые) модели; Математические модели; Информационные модели.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 6 Вербальные модели Эти модели используют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности. Пример текстовых моделей: милицейский протокол, правила дорожного движения, учебник.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 7 Математические модели Очень широкий класс знаковых моделей, широко использующих те или иные математические методы. Например, можно рассмотреть математическую модель звезды. Эта модель будет представлять собой сложную систему уравнений, описывающих физические процессы, происходящие в недрах звезды. Математической моделью другого рода являются, например, математические соотношения, позволяющие рассчитать оптимальный (наилучший с экономической точки зрения) план работы какого-либо предприятия.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 8 Схема математического моделирования Постановка задачи Математическое моделирование Алгоритмизация Программирование Расчеты и анализ результатов

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 9 Информационные модели Класс моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 10 Основные понятия информационного моделирования Экземпляром будем называть представление предмета реального мира с помощью некоторого набора его характеристик, существенных для решения данной информационной задачи (служащей контекстом построения информационной модели). Множество экземпляров, имеющих одни и те же характеристики и подчиняющиеся одним и тем же правилам, называется объектом.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 11 Основные понятия информационного моделирования Информационная модель какой-либо реальной системы состоит из объектов. Каждый объект в модели должен быть обеспечен уникальным и значимым именем. Таким образом обозначение, наименование объекта - это элементарная процедура, лежащая в основе информационного моделирования. Объект представляет собой один типичный экземпляр чего- то в реальном мире и является простейшей информационной моделью. Объекты представляют некие «сущности» предметов реального мира, связанные с решаемой задачей.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 12 Категории объектов Большинство объектов, с которыми приходится встречаться, относятся к одной из следующих категорий: реальные объекты; роли; события; взаимодействия; спецификации.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 13 Категории объектов Реальный объект - это абстракция физически существующих предметов. Например, на автомобильном заводе это кузов автомобиля, двигатель, коробка передач; при перевозке грузов это контейнер, средство перевозки. Роль - абстракция цели или назначения человека, части оборудования или учреждения (организации). Например, в университете как в учебном заведении это студент, преподаватель, декан; в университете как в учреждении это приемная комиссия, отдел кадров, бухгалтерия, деканат.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 14 Категории объектов Событие - абстракция чего-то случившегося. Например, поступление заявления от абитуриента в приемную комиссию Университета, сдача (или несдача) экзамена. Взаимодействия - объекты, получаемые из отношений между другими объектами. Например, контракт (договор) между двумя сторонами, свидетельство об образовании, выдаваемое учебным заведением его выпускнику. Объекты-спецификации используются для представления правил, стандартов или критериев качества. Например, перечень знаний, умений и навыков выпускника математического факультета, рецепт проявления фотопленки.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 15 Информационное моделирование Для каждого объекта должно существовать его описание - короткое информационное утверждение, позволяющее установить, является некоторый предмет экземпляром объекта или нет. Например, описание объекта «Абитуриент университета» может быть следующим: человек в возрасте до 35 лет, имеющий среднее образование, подавший в приемную комиссию документы и заявление о приеме.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 16 Информационное моделирование Предметы реального мира имеют характеристики (такие, например, как имя, название, регистрационный номер, дата изготовления, вес и т.д.). Каждая отдельная характеристика, общая для всех возможных экземпляров объекта, называется атрибутом. Для каждого экземпляра атрибут принимает определенное значение. Например: Так, объект Книга имеет атрибуты Автор, Название, Год издания. Число страниц.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 17 Идентификатор объекта Идентификатор объекта - множество из одного или более атрибутов, значения которых определяют каждый экземпляр объекта. Для книги атрибуты Автор и Название совместно образуют идентификатор.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 18 Таблица как представление информационной модели АвторКнига НазваниеГод изданияЧисло страниц Грин А. Стивенсон Р. П. Скотт В. Гончаров И. А. Бегущая по волнам Остров сокровищ Ричард Львиное Сердце Обрыв

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 19 Классификация объектов Можно классифицировать атрибуты по принадлежности к одному из трех различных типов: описательные; указывающие; вспомогательные.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 20 Классификация объектов Описательные атрибуты представляют факты, внутренне присущие каждому экземпляру объекта. Если значение описательного атрибута изменится, то это говорит о том, что некоторая характеристика экземпляра изменилась, но сам экземпляр остался прежним. Указательные атрибуты могут использоваться как идентификаторы экземпляра. Если значение указывающих атрибутов изменяется, то это говорит лишь о том, что новое имя дается тому же самому экземпляру. Вспомогательные атрибуты используются для связи экземпляра одного объекта с экземпляром другого объекта.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 21 Пример классификация объектов Рассмотрим пример: Автомобиль * гос. номер. марка. цвет. владелец Атрибут «цвет» является описательным, атрибуты «гос. номер» и «марка» - указательными, атрибут «владелец» - вспомогательным, служащим для связи экземпляра объекта Автомобиль с экземпляром объекта Автолюбитель. Если значение вспомогательного атрибута изменится, это говорит о том, что теперь другие экземпляры объектов связаны между собой.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ22 Связи между объектами в информационной модели

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 23 Связи между объектами Существует три вида связи: Один – к – одному; Один – ко – многим; Многие – ко – многим.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 24 Связь «Один – к – одному» Связь один-к-одному существует, когда один экземпляр одного объекта связан с единственным экземпляром другого. Связь один-к-одному обозначается стрелками и.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 25 Связь «Один – ко – многим» Связь один-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним (или более) экземпляром второго объекта, но каждый экземпляр второго объекта связан только с одним экземпляром первого. Множественность связи изображается двойной стрелкой

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 26 Связь «Многие – ко – многим» Связь многие-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним или большим количеством экземпляров второго и каждый экземпляр второго связан с одним или многими экземплярами первого. Этот тип связи изображается двусторонней стрелкой

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 27 Условные и безусловные связи Связи могут подразделяться на безусловные и условные. В безусловной связи для участия в ней требуется каждый экземпляр объекта. В условной связи принимают участие не все экземпляры объекта. Связь может быть условной как с одной, так и с обеих сторон.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 28 Описание связей Все связи в информационной модели требуют описания, которое, как минимум, включает: идентификатор связи; формулировку сущности связи; вид связи (ее множественность и условность); способ описания связи с помощью вспомогательных атрибутов объектов.

кафедра ЮНЕСКО по НИТ 29 Типы информационных моделей