Этапы построения компьютерной математической модели

Хорошо построенная модель, как правило, доступнее для исследования, чем реальный объект. Другое, не менее важное назначение модели состоит в том, что с ее помощью выявляются наиболее существенные факторы, формирующие те или иные свойства объекта. Модель также позволяет учиться управлять объектом.

Итак, модель необходима для того, чтобы:

• понять, как устроен конкретный объект, его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;

• научиться управлять объектом или процессом и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;

• прогнозировать прямые или косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

М оделирование занимает центральное место в исследовании объекта. Оно позволяет обоснованно принимать решение: как совершенствовать привычные объекты, надо ли создавать новые, как изменять процессы управления и, в конечном итоге, как менять окружающий нас мир в лучшую сторону. Моделирование состоит из четырёх этапов:

1. Постановка задачи. Сюда входит описание задачи, цель моделирования, анализ объекта.

2. Разработка модели. Этот этап включает информационную модель, знаковую модель, компьютерную модель.

3. Компьютерный эксперимент. Он включает в себя план моделирования и технологию моделирования.

4. Анализ результатов моделирования.

В моделировании есть два разных пути реализации. Модель может быть похожей копией объекта, выполненной из другого материала, в другом масштабе, с отсутствием ряда деталей. Например, это игрушечный кораблик, самолетик, домик из кубиков и множество других натуральных моделей. Модель может отображать реальность более абстрактно-словесным описанием в свободной форме, описанием, формализованным по каким-то правилам, математическими соотношениями и т.д.

37. Понятие информационных систем, базы данных, Автоматизированные информационные системы. Модели данных.

В узком смысле под ИС понимают системы, предназначенные для хранения информации в специальном образом организованной форме и обеспечивающей ее ввод и различные манипуляции с ней, включая поиск по некоторому признаку, подготовка сводов (отчетов) и т.д.

К первым ИС можно отнести библиотеки, архивы, телефонные справочники, словари.

К ИС относятся в частности информационно-справочная и информационно-поисковая системы, система, обеспечивающая автоматизацию документооборота и учета (в т.ч. бухгалтерского), АСУ, ЭС, АСНИ и САПР, ГИС.

База данных - это реализованная с помощью ком­пьютера информационная структура (модель), отражающая состояние объектов и их отношения.

Следует учесть, что это определение не является единственно возможным. Ин­форматика в отношении определений чаще всего не похожа на математику с ее полной однозначностью. Если подойти к понятию «база данных» с чисто пользова­тельской точки зрения, то возникает другое определение: база данных - совокуп­ность хранимых операционных данных некоторого предприятия. Все дело в том, какой аспект доминирует в рассмотрении; в данной главе первое из определений более уместно.

Поскольку основу любой базы данных составляет информационная структура, базы данных делят на три рассмотренные выше типа: табличные (реляционные), сетевые, иерархические.

Опыт использования баз данных позволяет выделить общий набор их рабочих характеристик:

• полнота - чем полнее база данных, тем вероятнее, что она содержит нужную информацию (однако не должно быть избыточной информации);

• правильная организация - чем лучше структурирована база данных, тем легче в ней найти необходимые сведения;

• актуальность - любая база данных может быть точной и полной, если она по­стоянно обновляется, т.е. необходимо, чтобы база данных в каждый момент време­ни полностью соответствовала состоянию отображаемого ею объекта;

• удобство для использования - база данных должна быть проста и удобна в ис­пользовании и иметь развитые методы доступа к любой части информации.

В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется информационной структурой (структурой данных).

В зависимости от структур данных характеризуют связи между записями в элементах и ключей, в этих записях можно выделить следующие типы организации базы данных:

1. иерархические

2. сетевые

3. реляционные

4. пост реляционные

5. многомерные

6. объективно-ориентированные

7. комбинированные

Взаимосвязи данных жестко фиксируются в момент определения структуры БД. Изменение связи требует изменение структуры и повторного заполнения всех данных.

1. При выборе модели данных реализованных конкретных СУБД. Разработки БД должны учитывать сложность описания данных, трудоемкость, манипулирование данных и разработки соответствующих программ

2. Сложность моделей для ее использования.

3. Наглядность представления структур данных.

4. Правила композиции данных.

Для иерархических структур характерна подчиненность объекта нижнего уровня объектом верхнего уровня и действует жесткие ограничения на представление связи между объектами предметной области. Иерархическая модель данных организуется в виде древовидной структуры.

Иерархическая структура представляет собой множество деревьев и каждое дерево содержит только одну определенную запись БД. Основные внутренние ограничения не иерархической модели:

1. все типы связи функциональные

2. структура связи имеет древовидный характер

3. для получения значений находящегося на одном из нижних уровней необходимых использовать полный след от вершины этого уровня до этого значения.

В дереве между верхними и нижними объектами заданы отношения один ко многим. При выборе вершины запроса всегда используется ключевое слово из корня. В иерархической организации модели данных имеет единственное поле индекса – ключевое поле.