26370

Типы информационных моделей

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Табличные информационные модели Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица которая состоит из столбцов и строк. С помощью таблиц могут быть построены как статические так и динамические информационные модели в различных предметных областях. В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы а значения их свойств в других столбцах.

Русский

2013-08-18

195.5 KB

15 чел.

Типы информационных моделей

Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы. Для отражения систем с различными структурами используются различные типы информационных моделей: табличные, иерархические и сетевые.

Табличные информационные модели

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств - в других столбцах. Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, когда перечень объектов размещается в первой строке таблицы, а значения их свойств - в последующих строках. Подобным образом организованы таблицы истинности логических функций, рассмотренные в главе 3. Перечень логических переменных и функций размещен в первой строке таблицы, а их значения - в последующих строках.

В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы.

Построим табличную информационную модель "Цены устройств компьютера". В первом столбце таблицы будет содержаться перечень однотипных объектов (устройств, входящих в состав компьютера), а во втором - интересующее нас свойство (например, цена) - табл. 2.1. Построенная табличная модель позволяет оценить долю стоимости отдельных устройств в цене компьютера и приобрести за минимальную цену компьютер в наиболее производительной конфигурации.

Таблица 2.1. Цены устройств компьютера на конец 2001 г.

Наименование устройства

Цена (в у.е.)

Системная плата

80

Процессор Celeron (1 ГГц)

70

Память DIMM 128 Мб

15

Жесткий диск 40 Гб

130

Дисковод 3,5"

14

Видеоплата 16 Мб

30

Монитор 15"

180

Звуковая карта 16 битов

30

Дисковод CD-ROM x52

40

Корпус

25

Клавиатура

10

Мышь

5

Табличные информационные модели проще всего строить и исследовать на компьютере с помощью электронных таблиц и систем управления базами данных. Визуализируем полученную табличную модель путем построения диаграммы в электронных таблицах.

Визуализация табличной модели

1. Ввести наименования устройств и их цены в столбцы электронной таблицы.

2. Отсортировать данные по столбцу Цена в порядке убывания.

3. Построить круговую диаграмму.

Анализ модели показывает, что увеличение расходов на приобретение более быстрого процессора и увеличение объема оперативной памяти не приведут к заметному увеличению цены компьютера, но позволят существенно повысить его производительность.

Представление объектов и их свойств в форме таблицы часто используется в научных исследованиях. Так, на развитие химии и физики решающее влияние оказало создание Д. И. Менделеевым в конце XIX века периодической системы элементов, которая представляет собой табличную информационную модель. В этой модели химические элементы располагаются в ячейках таблицы по возрастанию атомных весов, а в столбцах - по количеству валентных электронов, причем по положению в таблице можно определить некоторые физические и химические свойства элементов.

На уроках химии часто используется печатный вариант периодической системы элементов. Компьютерная модель системы более удобна, так как в интерактивном режиме позволяет знакомиться с различными физическими и химическими свойствами химических элементов (атомная масса, электропроводность, плотность и так далее), уравнивать химические реакции, решать стандартные химические задачи на нахождение массы веществ, участвующих в реакции, и др.

Вопросы для размышления

1. Какие системы объектов целесообразно и возможно представлять с помощью табличных моделей?

Практические задания

2.2. Построить и исследовать табличную модель, содержащую цены на компьютерные комплектующие на текущий момент.

2.3. Ознакомиться с физическими и химическими свойствами элементов с использованием компьютерной модели периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева.

Иерархические информационные модели

Нас окружает множество различных объектов, каждый из которых обладает определенными свойствами. Однако некоторые группы объектов имеют одинаковые общие свойства, которые отличают их от объектов других групп.

Группа объектов, обладающих одинаковыми общими свойствами, называется классом объектов. Внутри класса объектов могут быть выделены подклассы, объекты которых обладают некоторыми особенными свойствами, в свою очередь подклассы могут делиться на еще более мелкие группы и так далее. Такой процесс систематизации объектов называется процессом классификации.

В процессе классификации объектов часто строятся информационные модели, которые имеют иерархическую структуру. В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система и так далее.

Статическая иерархическая модель. Рассмотрим процесс построения информационной модели, которая позволяет классифицировать современные компьютеры. Класс Компьютеры можно разделить на три подкласса: Суперкомпьютеры, Серверы и Персональные компьютеры.

Компьютеры, входящие в подкласс Суперкомпьютеры, отличаются сверхвысокой производительностью и надежностью и используются в крупных научно-технических центрах для управления процессами в реальном масштабе времени.

Компьютеры, входящие в подкласс Серверы, обладают высокой производительностью и надежностью и используются в качестве серверов в локальных и глобальных сетях.

Компьютеры, входящие в подкласс Персональные компьютеры, обладают средней производительностью и надежностью и используются в офисах и дома для работы с различными приложениями.

Подкласс Персональные компьютеры делится, в свою очередь, на Настольные, Портативные и Карманные компьютеры.

В иерархической структуре элементы распределяются по уровням, от первого (верхнего) уровня до нижнего (последнего) уровня. На первом уровне может располагаться только один элемент, который является "вершиной" иерархической структуры. Основное отношение между уровнями состоит в том, что элемент более высокого уровня может состоять из нескольких элементов нижнего уровня, при этом каждый элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента верхнего уровня.

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

В рассмотренной иерархической модели, классифицирующей компьютеры, имеются три уровня. На первом, верхнем, уровне располагается элемент Компьютеры, в него входят три элемента второго уровня Суперкомпьютеры, Серверы и Персональные компьютеры. В состав последнего входят три элемента третьего, нижнего, уровня Настольные, Портативные и Карманные компьютеры.

Изображение информационной модели в форме графа. Граф является удобным способом наглядного представления структуры информационных моделей. Вершины графа (овалы) отображают элементы системы.

Элементы верхнего уровня находятся в отношении "состоять из" к элементам более низкого уровня. Такая связь между элементами отображается в форме дуги графа (направленной линии в форме стрелки). Графы, в которых связи между объектами несимметричны (как в данном случае), называются ориентированными.

Изобразим иерархическую модель, классифицирующую компьютеры, в виде графа (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Классификация компьютеров

Полученный граф напоминает дерево, которое растет сверху вниз, поэтому иерархические графы иногда называют деревьями.

Динамическая иерархическая модель. Для описания исторического процесса смены поколений семьи используются динамические информационные модели в форме генеалогического дерева. В качестве примера можно рассмотреть фрагмент (X-XI века) генеалогического дерева династии Рюриковичей (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Генеалогическое дерево Рюриковичей (X-XI века)


Вопросы для размышления

1. Какие системы объектов целесообразно и возможно представлять с помощью иерархических моделей?

Практические задания

2.4. Построить компьютерную модель фрагмента иерархической системы животного мира.

2.5. Построить компьютерную модель генеалогического дерева династии Романовых.

2.6. Построить компьютерную модель генеалогического дерева вашей семьи.

Сетевые информационные модели

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская).

Построим граф, который отражает структуру глобальной сети Интернет (рис. 2.7). Вершинами графа являются региональные сети. Связи между вершинами носят двусторонний характер и поэтому изображаются ненаправленными линиями (ребрами), а сам граф поэтому называется неориентированным.

Представленная сетевая информационная модель является статической моделью. С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча между игроками в коллективной игре (футболе, баскетболе и так далее).

Рис. 2.7. Сетевая структура глобальной сети Интернет


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3433. Имитационное моделирование экономических процессов 2.51 MB
  Учебное пособие Имитационное моделирование экономических процессов содержит конспект лекций по дисциплине Имитационное моделирование. Может быть использовано в качестве учебного пособия широким кругом студентов, преподавателей, интересующихся во...
3434. Премедикация в детской стоматологии 32.46 KB
  В клинике традиционно используются специфические медикаменты для обеспечения должного состояния больного перед проведением анестезии. Как заметил Beecher более 25 лет назад: "Эмпирические процедуры, которые являются привычкой хорошего врача, живы и ...
3435. Удивительная логика 1.35 MB
  Удивительная логика Логику не изучают в школе. Тем не менее, мы пользуемся ее законами с детских лет: учимся размышлять и принимать решения, осмысливаем происходящее, постигаем разные науки и, самое главное, общаемся с другими людьми – поясняем...
3436. Проектирование инструментального производства 6.37 MB
  Состав цеха и задачи, решаемые при его проектировании В проекте цеха должно быть предусмотрено все необходимое для осуществления протекающих в нем процессов, а именно: 1. Основное и вспомогательное технологическое оборудование. 2. Подъемно- транс...
3437. Основные цели и задачи Евроконтроля. Организационное обеспечение полетов 176 KB
  Евроконтроль. Основные цели и задачи. Структура. OPSD. Европейская организация по безопасности воздушной навигации. Была организована в 1960г. По решению стран ECAC (European civil aviation Conference) (44 страны). В 1988г. Был орг...
3438. Лекционный курс по начертательной геометрии 1.92 MB
  Лекционный курс по Начертательной Геометрии предназначен для освоения студентами Химико-биологических и Электротехнических специальностей техники геометрического и графического моделирования используемой при чтении и выполнении проектной документации...
3439. Источники аграрного права 89.23 KB
  Источники аграрного права 1. Понятие и особенности источников аграрного права Источники аграрного права служат формой выражения и закрепления аграрной политики государства как важного фактора, влияющего на формирование и развитие юридических институтов...
3440. Решение задач по уравнениям математической физики с применением математических пакетов 858.5 KB
  Данное пособие написано с целью представить небольшой вводный курс уравнений математической физики и показать, как применять для их решения математические пакеты. Основным таким пакетом является система компьютерной математики Maple
3441. Методы и технологии программирования 5.26 MB
  Введение в технологию разработки промышленного ПО. Основные понятия Трудозатраты, связанные с созданием программного обеспечения (ПО) прямо связаны с качеством и сложностью создаваемого ПО. Так трудозатраты на создание программного продукта в...