Файл: Модель в информатике. Типы моделей.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
Институт цифровых технологий


ДОКЛАД
по дисциплине: «Архитектура корпоративных ИС»
на тему: «Модель в информатике. Типы моделей»


Выполнил:

Студент ПИМ-З-221

Джанибеков М.Х.
Преподаватель:

ст. преподаватель

Эркенова М.У.


г. Черкесск,

2023

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Информационная модель (в широком, общенаучном смысле) — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

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.

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов.

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

1. Типы информационных моделей

---

Информационная модель - это модель данных, их структур и процедур обработки. Другими словами, информационная модель - это схема, описывающая информацию об объекте и процедуры его исследования.

Для более полного описания характеристик модели необходимо обратиться к понятию переменной, замещающей атрибут объекта познания.

Компьютерная информационная модель описывается совокупностью переменных, представленных абстрактными типами данных и сконструированных в соответствии с требованиями некоторой компьютерной среды, обусловленными ее (среды) средствами обработки информационной модели.

На основе предложенного определения, установлены признаки классификации информационных моделей:

- по количеству значений переменных (статистические и динамические);

-по способу описания переменных (натурные и знаковые: формализованные и неформализованные);

- по способу конструирования переменных: графические, идео-графические, графовые (гипертекстовые, сетевые, иерархические), текстовые, табличные, алгоритмические.

Можно выделить несколько типов информационных моделей, отличающихся по характеру запросов к ним. Материальная модель - это предметное отражение объекта с сохранением геометрических и физических свойств (игрушки, чучела животных, манекен, глобус). Материальной моделью считают химический или физический опыт.

Информационная модель - это совокупность информации, характеризующей свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также их взаимодействие с окружающим миром. Информационные модели могут быть:

а) вербальными - полученными в результате умственной деятельности человека и представлены в умственной или словесной форме;

б) знаковыми - выраженными рисунками, схемами, графиками, формулами и т.д.

Информационная модель - это информация об объекте или процесс, описывающей важные для конкретной решаемой задачи его типичные черты и свойства. Информационная модель, отражает наиболее существенные свойства объекта, в действительности является лишь приближенным его описанием.

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 – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках).

Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру.

1. 
   Статическая модель
   

Статические ИС модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). В каждый момент времени система находится в определенном состоянии, который характеризуется составом элементов, значениями их свойств, величиной и характером взаимодействия между элементами и т. д. В физике примером статистических информационных моделей являются модели, описывающие простые механизмы, в биологии - модели строения растений и животных, в химии - модели строения молекул и кристаллических решеток, в астрономии - модель Солнечной системы и т. д.

Динамические - модели, описывающие процессы изменения и развития систем во времени. Состояние систем изменяется во времени, то есть происходят процессы изменения и развития систем. Так, планеты движутся, изменяется их положение относительно Солнца и друг друга; Солнце, как и любая другая звезда, развивается, меняются ее химический состав, излучение и т. д. В физике динамические информационные модели описывают движение тел, в биологии - развитие организмов или популяций животных, в химии - процессы происхождения химических реакций и т. д.

2. 
   Структурная модель
   

Структурные модели - служат для изучения внутреннего состояния объекта, того из чего он «сделан» (например, текст – это система элементов). В тех случаях, когда необходимо воспринять, осмыслить и переработать большой объем информации, такую информацию нужно структурировать, т.е. выделить в ней элементарные составляющие и их взаимосвязи. Структура представляет собой упорядоченную систему данных. Наиболее простыми информационными структурами являются таблицы, схемы, графы. Структурная модель объекта составляется для того, чтобы как можно более наглядно представить составные части и их связи. Простым примером табличного структурирования информации является школьное расписание уроков.

---

Функциональные служат для изучения поведения объекта (модели типа «вход-выход»),структурно-функциональные служат и для изучения внутреннего состояния объекта и для изучения его поведения.

Основными структурными моделями являются: табличная, сетевая и иерархическая.

1. 
   Прямоугольная таблица
   

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. Перечень логических переменных и функций размещен в первой строке таблицы, а их значения - в последующих строках.

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.

2. 
   Иерархическая модель
   

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.

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.

---

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.

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).

3. 
   Сетевая информационная модель
   

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

Сетевая модель - граф, в которой вершины различных уровней связаны между собой по принципу "многие-ко-многим".

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).

Заключение

Дальнейшее развитие представлений информационного моделирования связано с разработкой концепции коммуникации, формируемых ими структур и задач, которые могут быть решены на этих структурах. Мы уже знаем простую, последовательную структуру экземпляров - очередь. Возможными обобщениями информационных моделей являются циклическая структура, таблица, стек.

Очень важную роль играет древовидная информационная модель, которая является одним из наиболее распространенных типов классификационных структур. Эта модель основана на связи, которая отражает отношение части к целому: "А - это часть М" или "М управляет А". Отношения на дереве - это одно ко многим отношениям...

Таким образом, в программировании типы данных тесно связаны с определенными информационными моделями данных.

---