Главная страница / 22. Информационные модели: 22.3. Типовые информацион...
22.3. Типовые информационные модели
| ← 22.2. Этапы моделирования | 22.4. Контрольные вопросы и задания → |
Данные, используемые в любой информационной модели, всегда определенным образом упорядочены, структурированы. Другими словами, данные, на которых базируется информационная модель, представляют собой систему со всеми характерными признаками – элементным составом, структурой, назначением. Такие структурированные системы данных часто называют структурами данных. Исследуя некоторую реальную систему (объект или процесс моделирования), системный аналитик строит ее теоретическую модель. При этом он, в первую очередь, должен описать структуру данных. К таким типовым структурам данных относятся графы (сети, деревья – частные случаи графа), таблицы.
Графы, сети, деревья
Граф – это графическая структура, которая отображает элементный состав системы и структуру связей в этой системе. Например, словесное описание местности «Район состоит из пяти поселков – Дедкино, Бабкино, Кошкино, Мышкино, Репкино. Автомобильные дороги проложены между Дедкино и Бабкино, Дедкино и Кошкино, Бабкино и Мышкино, Бабкино и Кошкино, Кошкино и Репкино» может быть представлено в виде графа, изображенного на рис. 22.2.
Рис. 22.2. Неориентированный граф, представляющий структуру описания местности
Составными частями графа являются вершины и ребра. Вершины на рис. 22.2 изображены кружками, изображающими элементы системы, а ребра изображены линиями, показывающими связи (отношения) между элементами. Граф, изображенный на рис. 22.2, относится к виду графов, называемому сетью. Для такого вида графов характерна возможность различных путей перемещения по ребрам между некоторыми парами вершин. В сетях возможны также замкнутые пути, называемые циклами. Граф, изображенный на рис. 22.2, – неориентированный, в нем каждое ребро обозначает дорожную связь между двумя пунктами. Но дорожная связь действует одинаково в обе стороны: если по дороге можно проехать от Б к М, то по ней же можно проехать от М к Б. Такую связь еще называют симметричной.
Рассмотрим другой пример графа (рис. 22.3), который отображает следующее описание предметной области: «У человека существует четыре группы крови. При переливании крови от одного человека к другому не все группы совместимы. Варианты, которые возможны при переливании крови, указаны с помощью графа на рис. 22.3. Группы крови представлены вершинами графа с соответствующими номерами, а стрелки указывают на возможность переливания одной группы крови человеку с другой группой крови». Связи между вершинами данного графа несимметричны и поэтому изображаются направленными линиями со стрелками. Такие линии принято называть дугами (в отличие от ребер неориентированных графов). Граф с такими свойствами называется ориентированным. Ребра, исходящие и входящие в одну и ту же вершину, называются петлями.
Рис. 22.3. Ориентированный граф, отображающий описание предметной области «Переливание крови»
При построении информационных моделей многих систем приходится иметь дело с иерархической структурой. В этих структурах установлены отношения подчиненности. На рис. 22.4 изображен граф, отражающий управления средней школой. Такой ориентированный или неориентированный граф называется деревом. Основными свойствами дерева, отличающими его от других видов графов, является то, что между любыми двумя его вершинами существует единственный путь, и, кроме того, из каждой вершины может выходить несколько ребер, но в каждую вершину входит только одно ребро. Есть вершина, в которую не входит ни одно ребро (корень дерева), и вершины, из которых не выходит ни одного ребра (листья).
Рис. 22.4. Дерево, изображающее структуру управления средней школой
Широко известным в информатике примером применения дерева для отображения предметной области является изображение системы хранения файлов и каталогов на магнитных дисках.
Таблицы
Представление информации в табличной форме широко распространено. Чаще всего мы пользуемся прямоугольными таблицами. Простейшая таблица состоит из строк и граф (столбцов). В верхней строке таблицы обычно располагаются заголовки столбцов. Пересечение строки и столбца образует ячейку. Как пример дается прямоугольная таблица (табл. 22.1), содержащая сведения о погоде. Это таблица типа «объект-свойство»: каждая строка ее относится к определенному объекту, графы (столбцы) отражают свойства объектов.
Таблица 22.1. Описание предметной области «Погода»
| Дата |
Осадки |
Температура, градусы С |
Давление, мм.рт.ст. |
Влажность, % |
|---|---|---|---|---|
| 15.03.07 |
Снег |
-3,5 |
746 |
67 |
| 16.03.07 |
Без осадков |
0 |
750 |
62 |
| 17.03.07 |
Без осадков |
1 |
740 |
100 |
| 18.03.07 |
Туман |
2,1 |
745 |
96 |
| 19.03.07 |
Мокрый снег |
4,0 |
760 |
87 |
| ← 22.2. Этапы моделирования | 22.4. Контрольные вопросы и задания → |