3)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).
1) Алгоритм — набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное время. В старой трактовке вместо слова «порядок» использовалось слово «последовательность», но по мере развития параллельности в работе компьютеров слово «последовательность» стали заменять более общим словом «порядок». Это связано с тем, что работа каких-то инструкций алгоритма может быть зависима от других инструкций или результатов их работы. Таким образом, некоторые инструкции должны выполняться строго после завершения работы инструкций, от которых они зависят. Независимые инструкции или инструкции, ставшие независимыми из-за завершения работы инструкций, от которых они зависят, могут выполняться в произвольном порядке, параллельно или одновременно, если это позволяют используемые процессор и операционная система.
Линейный (последовательный) алгоритм — описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке.
Линейными являются алгоритмы отпирания дверей, заваривания чая, приготовления одного бутерброда. Линейный алгоритм применяется при вычислении арифметического выражения, если в нем используются только действия сложения и вычитания.
Циклический алгоритм — описание действий, которые должны по вторяться указанное число раз или пока не выполнено заданное условие. Перечень повторяющихся действий называется телом цикла.
Многие процессы в окружающем мире основаны на многократном повторении одной и той же последовательности действий. Каждый год наступают весна, лето, осень и зима. Жизнь растений в течение года проходит одни и те же циклы. Подсчитывая число полных поворотов минутной или часовой стрелки, человек измеряет время.
Условие — выражение, находящееся между словом «если» и словом «то» и принимающее значение «истина» или «ложь».
Разветвляющийся алгоритм — алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.
Примеры разветвляющих алгоритмов: если пошел дождь, то надо открыть зонт; если болит горло, то прогулку следует отменить; если билет в кино стоит не больше десяти рублей, то купить билет и занять свое место в зале, иначе (если стоимость билета больше 10 руб.) вернуться домой.
В общем случае схема разветвляющего алгоритма будет выглядеть так: «если условие, то. иначе. ». Такое представление алгоритма получило название полной формы. Неполная форма, в которой действия пропускаются: «если условие, то. ».
Вспомогательный алгоритм — алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя. Например: вы в детстве учились суммировать единицы, затем десятки, чтобы суммировать двузначные числа содержащие единицы вы не учились новому методу суммирования, а воспользовались старыми методами.
4.9. 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. 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).
Лекция 5. Алгоритмизация и программирование
5.1. Понятие алгоритма и исполнителя алгоритмов
В нашей обыденной жизни мы довольно таки часто используем определенные шаблоны, правила. Например, проснувшись утром, мы идем на кухню и готовим на завтрак бутерброды. Мы заранее не придумываем правила, по которым будем готовить это блюдо. Мы знаем, что для приготовления бутерброда нам необходимо:
- Нарезать хлеб.
- Положить на хлеб сливочное масло.
- Положить на хлеб кусок колбасы.
Мы можем заметить, что каждый из пунктов 1-3 выполняется последовательно; если один из пунктов убрать или переставить местами, то бутерброд может не получиться. Кроме того, мы перед собой заранее поставили цель: приготовить именно такой бутерброд на завтрак.
Такое точное и понятное предписание, определяющее последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи, называется алгоритмом. Само слово «алгоритм» происходит от имени выдающегося математика средневекового Востока Мухаммеда аль-Хорезми (787-850). Таким образом, мы выполняли алгоритм приготовления бутерброда и невольно являлись исполнителем алгоритма.
Исполнителем алгоритма может быть либо какое-то живое существо, либо какое-то техническое устройство. Например, исполнителем может быть как человек, так и собака, как газовая плита, так и компьютер, и т.д. Каждый из исполнителей имеет определенный свойственный ему набор команд, которые он использует для исполнения алгоритма. Например, исполнитель «собака» знает команды: «лежать», «сидеть», «Дай лапу» и т.д. Такой набор команд называется системой команд исполнителя (СКИ).
Для того чтобы наш алгоритм был наиболее эффективным, необходимо, чтобы он обладал рядом свойств:
Характеристика свойства
Единственность толкования исполнителем правил выполнения действий и порядка их выполнения
Обязательность завершения каждого из действий, составляющих алгоритм, и завершимость выполнения алгоритма в целом
Выполнение алгоритма должно завершиться получением определенных результатов
Возможность применения данного алгоритма для решения целого класса задач, отвечающих общей постановке задачи
Способность алгоритма давать правильные результаты решения поставленных задач
Алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке
Для того чтобы исполнитель мог выполнить алгоритм, его необходимо задать. Существует несколько способов задания алгоритма:
- Описательный способ. Такой способ задания представляет собой последовательный список команд, который приводит нас к намеченной цели. Этот способ мы использовали выше, когда задавали алгоритм приготовления бутерброда.
- С помощью блок-схем. Блок-схема состоит из блоков – фигур, которые обозначают отдельные команды (действия) исполнителя и стрелок, соединяющих эти блоки. Внутри каждого блока записывается выполняемое действие. Рассмотрим некоторые блоки:
Начало или конец алгоритма
Действие (команда) или вычислительная операция
Разветвление в алгоритмах, проверка условий
Стандартная подпрограмма (процедура или функция)
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).
Объект-оригинал можно заменить набором его свойств: названий (величин) и значений. Набор свойств, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах и процессах, называют информационной моделью.
В табл. 2.1 приведен пример информационной модели дачного дома — карточка из каталога, по которому заказчик строительной компании может выбрать подходящий проект. Каждая карточка в каталоге содержит названия (величины) свойств дома (слева) и значения этих свойств (справа).
| Внешний вид |  |
| Длина | 10м |
| Ширина | 8 м |
| Количествоэтажей | |
| Материал стен | Кирпич |
| Толщина стен | 0,6 м |
| Внутренняяотделка стен | Доска |
| Материалкрыши | Шифер |
Все названия свойств в информационных моделях — это всегда знаковые элементы, потому что название может быть выражено только знаками. А вот значения величин могут нести как знаковую, так и образную информацию. Например, в табл. 2.1 значение величины «внешний вид» выражено образным элементом (рисунком), а значения остальных величин выражены с помощью знаков (чисел, слов, запятых).
Образным элементом информационной модели может быть не только рисунок или фотография, но и объемный макет или видеозапись. Однако при этом обязательно должна иметься возможность связать этот элемент с характеристикой конкретного объекта’. Например, в строке «Внешний вид» в каталоге домов может быть указан шифр макета. А чтобы сами макеты были элементами информационной модели, а не украшением, их нужно снабдить ярлыками с шифрами.
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. По способу представления различают следующие виды информационных моделей — рис. 2.1.
Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.).
Много информации дают специалистам полученные со спутников фотографии поверхности Земли (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Полученная со спутника фотография территории в районе Черного моря
Широко используются образные информационные модели в образовании (иллюстрации в учебниках (рис. 2.3), учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).
Рис. 2.3. Построение римского легиона в три линии
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, формулы (например, площади прямоугольника S = аb) и т. д.
Во многих моделях сочетаются образные и знаковые элементы. На рис. 2.4 приведен пример модели одноклеточной водоросли хламидомонады. Нарисованные части водоросли — образные элементы этой модели, а надписи снизу и справа от рисунка — знаковые элементы.
Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и символьный язык.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: