Скачать презентацию Системы и модели Классификация систем Модели Типы информационных Скачать презентацию Системы и модели Классификация систем Модели Типы информационных

a827153a38a65e5544ae32dc99e2102c.ppt

  • Количество слайдов: 26

Системы и модели Классификация систем Модели Типы информационных моделей объектов и процессов Графы Иерархические Системы и модели Классификация систем Модели Типы информационных моделей объектов и процессов Графы Иерархические системы задачи Сети Табличные модели

Система (греч. Systema – соединение из частей) совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях Система (греч. Systema – соединение из частей) совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность и единство Классификация систем Естественные Созданные природой Искусственные Созданы человеком с определенной целью Неживая природа Материальные системы (космические системы, материальные природные Объекты…) (искусственные материалы, строительные сооружения, технические системы и пр…) Живая природа Общественные системы (животные, растения, микроорганизмы…) (производственные коллективы, политические партии и пр…) В естественных системах неживой природы связи носят только материальный характер. В системах живой природы и искусственных системах – материальный и информационный. Дл общественных систем очень большое значение имеют информационные связи.

Модель –это упрощенное подобие реального объекта. Модель отражает лишь некоторые свойства объекта, существенные с Модель –это упрощенное подобие реального объекта. Модель отражает лишь некоторые свойства объекта, существенные с точки зрения цели моделирование. Информационные модели Материальные (натурные) модели Модели автомобиля, самолета, глобус, манекен, муляж, макет здания и пр. (описание объекта моделирования в определенной форме ) Модели объектов и процессов (систем) E =MC 2 Модели знаний

Общие свойства моделей Объекты моделирования: -материальные объекты; -явления природы; -Процессы Ограниченность модели: отражает лишь Общие свойства моделей Объекты моделирования: -материальные объекты; -явления природы; -Процессы Ограниченность модели: отражает лишь часть свойств объекта моделирования Неоднозначность модели: разные модели одного объекта, созданные для разных целей Назначение модели: -упрощенное подобие реального объекта; -использование модели для прогнозирования поведения реального объекта.

Создание моделей самолёта Для кого создана модель: Существенные свойства объекта: Ребенок • есть крылья Создание моделей самолёта Для кого создана модель: Существенные свойства объекта: Ребенок • есть крылья • может летать Модель: бумажный самолетик Для кого создана модель: Кассир в кассе по продаже авиабилетов Существенные свойства объекта: -количество посадочных мест в салоне самолета; - нумерация кресел. Модель: схема салона Для кого создана модель: Существенные свойства объекта: Авиадиспетчер • максимальная скорость; • высота полета; • количество топлива. Модель: точка на радаре

Создание моделей самолёта Для кого создана модель: Существенные свойства объекта: Авиаконструктор • максимальная скорость; Создание моделей самолёта Для кого создана модель: Существенные свойства объекта: Авиаконструктор • максимальная скорость; • высота полета; • мощность двигателей … Модель: компьютерная модель самолета Для кого создана модель: Технолог цеха Существенные свойства объекта: • форма и расположение деталей самолета; • материал, из которого изготовлены детали. Модель: чертежи, схемы сборки

Этапы информационного моделирования • “Что будет, если…? ”, цель – определение последствий это деятельность Этапы информационного моделирования • “Что будет, если…? ”, цель – определение последствий это деятельность человека по созданию воздействия на объект и принятие модели (информационной и натурной). I этап. Постановка задачи правильного решения. Описание задачи “Как сделать, чтобы…? ”, цель – создание объектов с заданными Цель моделирования свойствами. Моделирование - • Анализ объекта II этап. Разработка модели Информационная модель Знаковая модель Компьютерная модель III этап. Компьютерный эксперимент План моделирования Технология моделирования IV этап. Анализ результатов моделирования Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели Выбор наиболее существенной информации при создании информационной модели и её сложность обусловлены целью моделирования. Выбор программного средства. Компьютерная модель – модель реализованная средствами программной среды. Тестирование - процесс проверки правильности модели. Тест - набор исходных данных, для которых заранее известен результат.

Порядок решения задач на компьютере 1 Постановка задачи. 4 Составление программы на языке программирования Порядок решения задач на компьютере 1 Постановка задачи. 4 Составление программы на языке программирования Решить квадратное уравнение А*Х 2+ВХ+С=0 Дано: А, В, С – коэффициенты уравнения. Найти: Х 1, Х 2 – корни уравнения. 2 Математическая формализация. 5 Отладка и тестирование программы A, B, C; A, B, C; D=B 2 -4*A*C, если D<0 – нет корней, D=0 – 1 корень, X 1, X 2= - B 2*A + X 1, X 2= - B - √D D>0 – 2 корня 2*A 3 Построение алгоритма. ДА нет корней D<0 НЕТ D=0 6 При необходимости возвращение на 2, 3, 4 этапы. Проведение расчетов и анализ полученных результатов.

Типы информационных моделей объектов и процессов Информационные модели (формализация) Вербальные Графические Математические Табличные Таблицы Типы информационных моделей объектов и процессов Информационные модели (формализация) Вербальные Графические Математические Табличные Таблицы «объект-свойство» «объект-объект» , двоичные матрицы Описание объекта моделирования на естественном языке Карты, схемы, чертежи, графики, графы Количественные характеристики и связь между ними

Графические информационные модели • Карта – графическое описание местности • Чертеж – точное графическое Графические информационные модели • Карта – графическое описание местности • Чертеж – точное графическое описание • Схема – графическое отображение состава и структуры сложной системы • График – модель процесса • Структура – это порядок объединения элементов системы в единое целое.

Графы Ненаправленный граф Дачи д. Елово ст. Озерная д. Подгорная д. Бобры Отношения: «соединение Графы Ненаправленный граф Дачи д. Елово ст. Озерная д. Подгорная д. Бобры Отношения: «соединение дорогой» (симметричные связи) Ориентированный граф Лев Нилыч Алеша начальная вершина конечная вершина Отношение: «быть дедушкой» Граф – это информация о составе и структуре системы, представленная в графической форме Элементы системы (изображены овалами) наз. вершинами графа, связи между элементами – отношениями. ребро (симметричная связь) дуга (несимметричная связь) Неоднородный граф Процессор Устройство ввода Память управление работой Устройство вывода передача информации

Иерархические системы – системы, элементы которых находятся Пример: другом в отношении вложенности или подчиненности Иерархические системы – системы, элементы которых находятся Пример: другом в отношении вложенности или подчиненности первый уровень ИНСТИТУТ корень друг с Второй уровень Физический Химический ветки Примеры: факультет система образования, Дерево – это граф иерархической системы, в котором географические системы, нет петель (связанных по замкнутой линии вершин). Третий уровень кафедра листья файловые системы, Вершины верхнего уровня связаны с вершинами системы классификации нижнего уровня как «один ко многим» в науке и пр. Пример: Граф – сеть Сети Иванов Петров Сидоров Матвеев Сеть – это граф, в котором вершины различных уровней связаны Танцы между собой по принципу «многие ко многим» Геология ИЗО Программирование Физика Химия

Таблицы типа «объект – свойство» Домашняя библиотека Номер Автор Название Год Полк а 0001 Таблицы типа «объект – свойство» Домашняя библиотека Номер Автор Название Год Полк а 0001 В одной строке таблицы «объект – свойство» содержится Беляев А. Р. Человек-амфибия 1987 5 0002 информация об одном объекте или одном событии Кервуд Д. Бродяги Севера 1991 7 0003 Тургенев. И. С. Повести и рассказы 1982 1 0004 Олеша Ю. К. Избранное 1987 5 0005 Беляев А. Р. Звезда КЭЦ 1990 5 0006 Тынянов Ю. Н. Кюхля 1979 1 0007 Толстой Л. Н. Повести и рассказы 1986 1 0008 Беляев А. Р. Избранное 1994 7

Таблицы типа «объект – объект» Дороги Дачи Озерная Подгорная Елово Бобры 1 1 0 Таблицы типа «объект – объект» Дороги Дачи Озерная Подгорная Елово Бобры 1 1 0 Озерная 1 1 0 Подгорная 1 0 1 Елово 1 1 0 1 1 Бобры 0 0 1 1 1 В таблицах типа «объект – объект» отражаются взаимосвязи между разными объектами.

Двоичная матрица - прямоугольная таблица, состоящая из нулей и единиц Ученик Геология Цветовод Танцы Двоичная матрица - прямоугольная таблица, состоящая из нулей и единиц Ученик Геология Цветовод Танцы ство В таблицах типа «двоичная матрица» отражается качественный Русанов характер связи между объектами. 1 0 1 Семенов 1 1 0 Зотова 0 1 1 Шляпина 0 0 1

Задача 1 Между четырьмя крупными аэропортами, обозначенными кодами DLU, IGT, OPK и QLO, ежедневно Задача 1 Между четырьмя крупными аэропортами, обозначенными кодами DLU, IGT, OPK и QLO, ежедневно выполняются авиарейсы. Приведён фрагмент расписания перелётов между этими аэропортами: Аэропорт вылета Аэропорт прилета QLO IGT DLU OPK QLO IGT DLU QLO OPK IGT DLU IGT QLO DLU QLO OPK DLU Время вылета 06: 20 10: 25 11: 45 12: 15 12: 45 13: 15 13: 40 15: 30 17: 35 19: 40 Время прилета 08: 35 12: 35 13: 30 14: 25 16: 35 15: 40 17: 25 17: 15 19: 30 21: 55 Путешественник находится в аэропорту DLU в полночь (0: 00). Определите самое раннее время, когда он может оказаться в аэропорту QLO. 1) 15: 40 2) 16: 35 3) 17: 15 4) 17: 25 Решение Задачи для тренировки Следующая задача

Решение Посмотрим на время прилета в QLO. Это строки 4, 6 и 7. Рассмотрим Решение Посмотрим на время прилета в QLO. Это строки 4, 6 и 7. Рассмотрим строку № 4. Такого варианта ответа нет. Даже размышляя над вариантом этой строки, приходим к выводу, что этот ответ не верен: Прилет в QLO в 14. 25 из ОРК. Прилететь же в ОРК можно не раньше 17. 15 (строка 8). Рассмотрим строку № 6. Вылет в QLO из IGT в 13. 15 и прилет в 15. 40. А прилететь в IGT пассажир может только в 13. 30 (строка 3), выходит, что он опаздывает на рейс в QLO на 15 минут. Вариант ответа не подходит. Остается последний вариант – 17. 25. Правильный ответ – 4.

Задача 2 Грунтовая дорога проходит последовательно через населенные пункты А, B, С и D. Задача 2 Грунтовая дорога проходит последовательно через населенные пункты А, B, С и D. При этом длина дороги между А и В равна 80 км, между В и С – 50 км, и между С и D – 10 км. Между А и С построили новое асфальтовое шоссе длиной 40 км. Оцените минимально возможное время движения велосипедиста из пункта А в пункт В, если его скорость по грунтовой дороге – 20 км/час, по шоссе – 40 км/час. 1) 1 час 2) 1, 5 часа 3)3, 5 часа 4) 4 часа Решение Следующая задача

Решение 1) нарисуем схему дорог, обозначив данные в виде дроби (расстояние в числителе, скорость Решение 1) нарисуем схему дорог, обозначив данные в виде дроби (расстояние в числителе, скорость движения по дороге – в знаменателе): B D A C 2)разделив числитель на знаменатель, получим время движения по каждой дороге B D A C 3) ехать из А в B можно – напрямую, это займет 4 часа, или … – через пункт C, это займет 1 час по шоссе (из А в С) и 2, 5 часа по грунтовой дороге (из В в С), всего 1 + 2, 5 = 3, 5 часа Правильный ответ – 3.

Задача 3 Таблица стоимости перевозок устроена следующим образом: числа, стоящие на пересечениях строк и Задача 3 Таблица стоимости перевозок устроена следующим образом: числа, стоящие на пересечениях строк и столбцов таблиц, означают стоимость проезда между соответствующими соседними станциями. Если пересечение строки и столбца пусто, то станции не являются соседними. Укажите таблицу, для которой выполняется условие: «Минимальная стоимость проезда из А в B не больше 6» . Стоимость проезда по маршруту складывается из стоимостей проезда между соответствующими соседними станциями. Между четырьмя крупными аэропортами, обозначенными кодами DLU, IGT, OPK и QLO, ежедневно выполняются авиарейсы. Приведён фрагмент расписания перелётов между этими аэропортами: A B C D Е 4 3 1 1 A 3 1 4 A 2 B 4 2 B 2 C 3 4 2 C 1 Е 1 3 1 B A D A C 3 4 D 1 Е A B C D Е 2 2 2 C 3 D 2 1 Е 4 4 D 2 2 Е 1 4 4 1 1 4 2 4 1 2 Решение Задачи для тренировки

Решение A B C D Е A 3 1 B 4 C 3 D Решение A B C D Е A 3 1 B 4 C 3 D A B C D Е 3 1 1 A 3 1 4 A 2 B 4 2 B 2 C 3 4 2 C D 1 Е 4 A 1 1 Е A B C D Е 2 2 3 1 Е 2 C D 2 4 4 D 2 2 1 4 1 Е 4 2 4 1 2 1) для каждой таблицы нарисуем соответствующую ей схему дорог, обозначив стоимость перевозки рядом с линиями, соединяющими соседние: B B B 2 E 4 2 4 C 3 A 2 E D 1 C 3 1 A 2 E D B 4 2 C E A D 1 2) По схемам определяем кратчайшие маршруты для каждой таблицы: 1: или , стоимость 7 2: или , стоимость 7 3: , стоимость 6 4: , стоимость 8 3) условие «не больше 6» выполняется только для таблицы 3 2 4 C 4 3 4 1 1 правильный ответ – 3. A D 1

Задача 4 Между четырьмя местными аэропортами: ОКТЯБРЬ, БЕРЕГ, КРАСНЫЙ и СОСНОВО, ежедневно выполняются авиарейсы. Задача 4 Между четырьмя местными аэропортами: ОКТЯБРЬ, БЕРЕГ, КРАСНЫЙ и СОСНОВО, ежедневно выполняются авиарейсы. Приведён фрагмент расписания перелётов между ними: Аэропорт вылета Аэропорт прилета Время вылета Время прилета СОСНОВО КРАСНЫЙ 06: 20 08: 35 КРАСНЫЙ ОКТЯБРЬ 10: 25 12: 35 ОКТЯБРЬ КРАСНЫЙ 11: 45 13: 30 БЕРЕГ СОСНОВО 12: 15 14: 25 СОСНОВО ОКТЯБРЬ 12: 45 16: 35 КРАСНЫЙ СОСНОВО 13: 15 15: 40 ОКТЯБРЬ СОСНОВО 13: 40 17: 25 ОКТЯБРЬ БЕРЕГ 15: 30 17: 15 СОСНОВО БЕРЕГ 17: 35 19: 30 БЕРЕГ ОКТЯБРЬ 19: 40 21: 55 Путешественник оказался в аэропорту ОКТЯБРЬ в полночь (0: 00). Определите самое раннее время, когда он может попасть в аэропорт СОСНОВО. 1) 15: 40 2) 16: 35 3)17: 15 4) 17: 25

Задача 5 В таблицах приведена стоимость перевозки грузов между соседними станциями. Если пересечение строки Задача 5 В таблицах приведена стоимость перевозки грузов между соседними станциями. Если пересечение строки и столбца пусто, то соответствующие станции не являются соседними. Укажите номер таблицы, для которой выполняется условие «Максимальная стоимость перевозки грузов от пункта В до пункта D не больше 5» . A A B C 2 2 C D B 4 3 B 2 D 2 C D 1 1 2 C B 2 A 4 4 3 A 2 4 2 D 1 1 C D 1 A B A 3 6 A 2 4 B 3 1 C 3 2 C 2 D 6 4 D 1 B C D 3 B 4 4 A 2 1 2 2 4 4

Задача 6 В таблице приведена стоимость перевозки грузов между соседними станциями. Если пересечение строки Задача 6 В таблице приведена стоимость перевозки грузов между соседними станциями. Если пересечение строки и столбца пусто, то соответствующие станции не являются соседними. Укажите таблицу, для которой выполняется условие «Максимальная стоимость перевозки грузов от пункта А до пункта В не больше 3» . A BCDЕ A 1 B C 4 4 D 1 Е 4 3 A 3 4 A B C D Е 5 B 4 C 5 4 A 2 3 1 B 2 1 1 A B C D Е A 2 B 2 2 C 3 2 C 2 D D 1 Е 1 A B C D Е 1 1 D 1 Е 3 2 2 1 3 2

Задача 7 В таблице приведена стоимость перевозок между соседними железнодорожными станциями. Укажите схему, соответствующую Задача 7 В таблице приведена стоимость перевозок между соседними железнодорожными станциями. Укажите схему, соответствующую таблице A A B C 4 4 C D B 5 5 3 3 6 D 6

Задача 8 A В таблице приведена стоимость перевозки пассажиров между соседними населенными пунктами. Укажите Задача 8 A В таблице приведена стоимость перевозки пассажиров между соседними населенными пунктами. Укажите схему, соответствующую таблице. 2 D B 1 A 1 4 С 1 3 1 B 4 1 2 С A D 1 4 1 B 4 B 2 3 2 4 1 2 1 A 2 D 1 3 C 3 B C A D A B 1 4 D D