модели

Download Report

Transcript модели

Slide 1

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАТУРНОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
Натурные модели

Информационные модели

Манекен

Фотография

Кукла

Скульптура
Производственный
робот



Видеофильм

Объект
моделирования

Анкета
Медицинская
карточка

Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта
будут разными, если они создаются для разных целей.


Slide 2



КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ
Материальные модели

Информационные модели

Материальные (натурные) модели
воспроизводят
геометрические
и
физические свойства оригинала и
всегда имеют реальное воплощение
(детские игрушки, наглядные учебные
пособия, макеты, модели автомобилей
и самолетов и пр.)

Информационная
модель – совокупность
информации, характеризующая свойства и состояния
объекта, процесса, явления, а также их взаимосвязь с
внешним миром

Знаковые модели

Вербальные модели

Знаковая модель – информационная модель, выраженная
специальными знаками (средствами любого формального языка)

Словесное описание на
естественном языке

Математические

Графические

Математическое описание соотношений
между количественными характеристиками
объекта моделирования








карты
чертежи
схемы
графики
диаграммы
графы систем

Табличные
ТАБЛИЦЫ






объект - свойство
объект - объект
двоичные матрицы
прочие . . .

В науке существует еще одна разновидность моделей: воображаемые (идеальные) модели –
материальная точка, абсолютно твердое тело, математический маятник, идеальный газ, бесконечность,
геометрическая точка и пр.


Slide 3

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

Информационная модель – совокупность
информации, характеризующая свойства и
состояния объекта, процесса, явления, а
также их взаимосвязь с внешним миром.
Одному и тому же объекту можно поставить
в соответствие разные информационные
модели
(вербальные,
математические,
табличные, графические); все зависит от
цели моделирования.




Slide 4

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Вербальная модель – это письменное или
устное представление информационной
модели средствами естественного языка.
Примеры вербальных моделей:
• информация в учебниках
• произведения художественной литературы

Табличные
модели

Графические
модели

• тексты, описывающие алгоритмы
• текстовое описание объектов и процессов




Slide 5



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

Математическая модель - описание
математическими формулами соотношений
между количественными характеристиками
объекта моделирования.
Примеры математических моделей:
• модель
тела

прямолинейного

перемещения

axt 2
x  x 0  vxt 
2

• математическая
модель
колебаний пружинного маятника

T  2

m
k

периода


Slide 6

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличная информационная модель –
это модель, в которой объекты или их
свойства представлены в виде списка, а их
значения
размещаются
в
ячейках
прямоугольной таблицы.

Типы табличных моделей:
• таблицы типа «объект-свойство»

Табличные
модели

Графические
модели

• таблицы типа «объект-объект»

• двоичные матрицы




Slide 7



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Графическая информационная модель –
это наглядный способ
представления
объектов и процессов в виде графических
изображений.

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

Примеры графических информационных
моделей:

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 8



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 9



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 10



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

x
y

Математические
модели

&

A

A

B

x

1
1

z

y

B

z
y

У1
С1
У2
С2

С3

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 11



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Ненаправленный
граф

Дачи
д. Е л о в о

ст. Озерная

Математические
модели

д. Подгорная

Отношения: « соединение дорогой »
(симметричные связи)

Ориентированный
Лев Нилыч

граф

Начальная
вершина
Отношение:
«быть дедушкой»

Табличные
модели

Графические
модели

Алеша

Конечная
вершина

д. Бобры

• Элементы системы,
изображенные овалами,
называются вершинами
• Связи между элементами
называются отношениями
• ребро – симметричная
связь
• дуга – несимметричная
связь

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 12



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

Математические
модели

Молоко
Сметана
Творог
Йогурт
Сливки

Табличные
модели

Графические
модели

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 13



ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные
модели

ToC

Математические
модели

Табличные
модели

Графические
модели

время
График изменения температуры

карта

чертеж

схема

граф

диаграмма

график


Slide 14



Пример таблицы «объект-свойство»

База данных «Домашняя библиотека»
НОМЕР

АВТОР

НАЗВАНИЕ

ГОД

ПОЛКА

0001 Беляев А. Р.

Человек-амфибия

1987

5

0002 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


Slide 15



Пример таблицы «объект-объект»

База данных «Успеваемость»
РУССКИЙ

АЛГЕБРА

ХИМИЯ

ФИЗИКА

ИСТОРИЯ

МУЗЫКА

Аликин Петр

4

5

5

4

4

5

Ботов Иван

3

3

3

3

3

4

Волков Илья

5

5

5

5

5

5

Галкина Нина

4

4

5

2

4

4

УЧЕНИК


Slide 16



Пример таблицы «двоичная матрица»

База данных «Факультативы»
ФАМИЛИЯ

ГЕОЛОГИЯ

ЦВЕТОВОДСТВО

ТАНЦЫ

Русанов

1

0

1

Семенов

1

1

0

Зотова

0

1

1

Шляпина

0

0

1


Slide 17



ПРИМЕРЫ ГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

x
1

A

y

y
&
1

x

B

1

z

Диск:

A

B
z


Slide 18



ПРИМЕРЫ ТАБЛИЧНЫХ МОДЕЛЕЙ
База данных «Домашняя библиотека»

ОБЪЕКТ - СВОЙСТВО

НОМЕР

АВТОР

НАЗВАНИЕ

ГОД

0001

Беляев А. Р.

Человек-амфибия

1987

0002

Кервуд Д.

Бродяги севера

1991

0003

Тургенев И. С.

Повести и рассказы
ДЕНЬ

0006

Тынянов Ю. Н.

Кюхля

0007

Толстой Л. Н.

0008

Беляев А. Р.

ПОЛКА

1982
ОСАДКИ
Снег

15.03.04
Повести и рассказы
16.03.04
Избранное
17.03.04

5

База данных «Погода»

1979

1986
Без осадков
1994
Туман

7
ТЕМПЕРАТУРА
1
(градусы С)
1
- 3,5
1
0
7
1,0

ДАВЛЕНИЕ
(мм рт.ст.)

ВЛАЖНОСТЬ
(проценты)

746

67

750

62

740

100

База данных «Успеваемость»
РУССКИЙ

АЛГЕБРА

ХИМИЯ

ФИЗИКА

ИСТОРИЯ

МУЗЫКА

Аликин Петр

4

5

5

4

4

5

Ботов Иван

3

3

3

3

3

4

Волков Илья

5

5

5

5

5

5

УЧЕНИК

ОБЪЕКТ - ОБЪЕКТ

ДВОИЧНАЯ МАТРИЦА

База данных «Факультативы»
ФАМИЛИЯ

ГЕОЛОГИЯ

ЦВЕТОВОДСТВО

ТАНЦЫ

Русанов

1

0

1

Семенов

1

1

0

Зотова

0

1

1


Slide 19



ТИПЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ
Компьютерная математическая модель

Имитационное моделирование

Компьютерная математическая модель – это
программа,
реализующая
расчеты
состояния
моделируемой системы по ее математической
модели.

Имитационное
моделирование
воспроизводит
поведение
сложной
системы, элементы которой могут вести
себя случайным образом (поведение
которых предсказать нельзя).

Математическая модель
Численные методы
Управление сложными
объектами и процессами в
режиме реального времени

Вычислительный
эксперимент

Пример модели системы массового
обслуживания (системы скорой помощи)


 


  



Задачи,
решаемые
с
помощью
имитационных моделей массового
обслуживания, заключаются в поиске
режимов работы служб, уменьшающих
время ожидания клиентов.


Slide 20

СИСТЕМНОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА



СИСТЕМА – это объект, состоящий из множества взаимосвязанных
элементов и существующий как единое целое.

Иерархичность мира
........

СТРУКТУРА – это определенный порядок
объединения
элементов,
составляющих
систему

Вид
Организм

Клетка
Молекула
Атом
........

Всякая
система
является подсистемой
по отношению к другой
более крупной системе

СИСТЕМНЫЙ ЭФФЕКТ

целое
больше суммы своих частей (принцип
эмерджентности).
Система
приобретает
свойства, не присущие ее элементам

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД – во всяком
объекте исследования или воздействия
нужно видеть систему, учитывать его
системные связи


Slide 21



ГРАФЫ
Ненаправленный
граф

Дачи

ВЕРШИНА графа

д. Елово
Связи между элементами (вершинами) графа
называются отношениями

ст. Озерная

ст. Подгорная

Отношение:
«соединение дорогой»

д. Бобры

Ориентированный граф
Лев Нилыч

РЕБРО (симметричная связь)

Устройство
компьютера

Начальная
вершина

ДУГА (несимметричная связь)

Процессор

Ус-во ввода

Ус-во вывода

Отношение:
«быть дедушкой»

Память

Алеша

Конечная
вершина

Управление работой
Передача информации


Slide 22



ИЕРАРХИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ИНСТИТУТ

Первый
уровень

Второй
уровень

ФИЗИЧЕСКИЙ
ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра
теоретической
физики

Кафедра
общей
физики

ХИМИЧЕСКИЙ
ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра
неорганической
химии

Корень

...........
ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра
органической
химии

Ветви

Кафедра
.........

Листья


Slide 23



СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ
Иванов

Танцы

Петров

Геология

ИЗО

Сидоров

Программирование

Матвеев

Физика

Химия

Факультативы
Танцы

Геология

ИЗО

Программирование

Физика

Химия

Иванов

1

0

0

0

1

0

Петров

0

1

1

1

0

0

Сидоров

0

0

0

1

0

1

Матвеев

0

0

0

1

1

1


Slide 24



ОБЪЕКТНО – ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ
Свойства объекта

Имя объекта

Поведение объекта

Совокупность
признаков,
которые
отличают
данный
объект от других объектов

ОБЪЕКТ – это
часть окружающей нас
действительности

Действия,
которые
могут
выполняться над объектом или
которые может выполнять сам
объект

• Имя (Иванов Иван Иванович)
• Стаж работы (10 лет)
• Читаемый курс (Математика)
• Объем (10 Гб)
• Количество занятой памяти (5 Гб)
• Имя (main.doc)
• Дата создания (20 июня 2002 года)

• Объем занимаемой памяти (50 Кб)
• Местоположение (C:\ Documents)

Мой
преподаватель
Мой жесткий
диск

Важный
документ

• Чтение лекции
• Прием экзамена
• Проведение консультации
• Форматирование
• Копирование
• Открытие
• Чтение
• Запись
• Копирование
• Переименование


Slide 25



КЛАССЫ ОБЪЕКТОВ

Насекомые

Крылатые

Мотыльки

Транспорт

Бескрылые

Бабочки

Мухи

Автомобиль

Грузовик

Корабль

Авианосец

Самолет


Slide 26

НАСЛЕДОВАНИЕ

Свойства
Скорость
Мощность

Поведение

ТРАНСПОРТ

Цена

АВТОМОБИЛЬ

Движение
вперед

КОРАБЛЬ

ГРУЗОВИК



САМОЛЕТ

АВИАНОСЕЦ

ОБЪЕКТНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
Имя класса

Имя экземпляра класса

Автомобиль

Мой автомобиль

Автомобиль

Автомобиль друга

Автомобиль

Машина соседа

Свойства

Значения свойств

НАСЛЕДОВАНИЕ – это такое отношение между классами, когда один класс повторяет свойства и поведение другого
класса. Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется СУПЕРКЛАССОМ (базовым классом).
Производный от суперкласса класс называется ПОДКЛАССОМ.
Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.


Slide 27

НАСЛЕДОВАНИЕ

Свойства
Скорость
Мощность

Поведение

ТРАНСПОРТ

Цена

АВТОМОБИЛЬ
АВТОМОБИЛЬ
Свойства

Скорость
Мощность
Цена
Марка
Пробег

КОРАБЛЬ



Движение
вперед

САМОЛЕТ

Поведение

ГРУЗОВИК
Движение

АВИАНОСЕЦ

вперед
Движение
назад

НАСЛЕДОВАНИЕ – это такое отношение между классами, когда один класс повторяет свойства и поведение другого
класса. Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется СУПЕРКЛАССОМ (базовым классом).
Производный от суперкласса класс называется ПОДКЛАССОМ.
Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.


Slide 28

НАСЛЕДОВАНИЕ

Свойства
Скорость
Мощность

Поведение

ТРАНСПОРТ

Цена

АВТОМОБИЛЬ

КОРАБЛЬ

ГРУЗОВИК
Свойства
Скорость
Мощность
Цена
Марка
Пробег
Грузоподъемность



Движение
вперед

САМОЛЕТ

АВИАНОСЕЦ

Поведение
Движение
вперед

Движение
назад

НАСЛЕДОВАНИЕ – это такое отношение между классами, когда один класс повторяет свойства и поведение другого
класса. Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется СУПЕРКЛАССОМ (базовым классом).
Производный от суперкласса класс называется ПОДКЛАССОМ.
Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.


Slide 29

НАСЛЕДОВАНИЕ

Свойства
Скорость
Мощность

Поведение

ТРАНСПОРТ

Цена

АВТОМОБИЛЬ

КОРАБЛЬ
КОРАБЛЬ
Свойства

ГРУЗОВИК

Скорость
Мощность
Цена
Нахождение
Водоизмещение



Движение
вперед

САМОЛЕТ

Поведение

АВИАНОСЕЦ
Движение
вперед
Движение
назад

НАСЛЕДОВАНИЕ – это такое отношение между классами, когда один класс повторяет свойства и поведение другого
класса. Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется СУПЕРКЛАССОМ (базовым классом).
Производный от суперкласса класс называется ПОДКЛАССОМ.
Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.


Slide 30

НАСЛЕДОВАНИЕ

Свойства

Поведение

Скорость

ТРАНСПОРТ

Мощность
Цена

АВТОМОБИЛЬ

КОРАБЛЬ



Движение
вперед

САМОЛЕТ

АВИАНОСЕЦ

ГРУЗОВИК

Свойства

Скорость
Мощность
Цена
Нахождение
Водоизмещение
Кол-во самолетов

Поведение
Движение
вперед
Движение
назад
Запуск
самолета

НАСЛЕДОВАНИЕ – это такое отношение между классами, когда один класс повторяет свойства и поведение другого
класса. Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется СУПЕРКЛАССОМ (базовым классом).
Производный от суперкласса класс называется ПОДКЛАССОМ.
Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.


Slide 31

НАСЛЕДОВАНИЕ

Свойства
Скорость
Мощность

ТРАНСПОРТ

Движение
вперед

Цена

АВТОМОБИЛЬ

КОРАБЛЬ

САМОЛЕТ
Свойства

ГРУЗОВИК



Поведение

АВИАНОСЕЦ

Скорость
Мощность
Цена

Поведение
Движение
вперед

Нахождение

Движение
вверх

Максимальная
высота полета

Движение
вниз

НАСЛЕДОВАНИЕ – это такое отношение между классами, когда один класс повторяет свойства и поведение другого
класса. Класс, свойства и поведение которого наследуются, называется СУПЕРКЛАССОМ (базовым классом).
Производный от суперкласса класс называется ПОДКЛАССОМ.
Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.


Slide 32



НАСЛЕДОВАНИЕ
ОБЪЕКТНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
Имя класса

Автомобиль

Автомобиль

Автомобиль

Имя экземпляра класса

Свойства

Значения свойств

Мой автомобиль

Скорость
Мощность
Цена
Марка
Пробег

130 км / час
85 л. с.
156 000 руб.
Нива
10 000 км

Автомобиль друга

Скорость
Мощность
Цена
Марка
Пробег

200 км / час
95 л. с.
180 000 руб.
ВАЗ 2110
15 000 км

Машина соседа

Скорость
Мощность
Цена
Марка
Пробег

250 км / час
408 л. с.
123 000 $.
Мерседес 600
20 000 км

Объектно-информационная модель (ОИМ) включает в себя описание иерархической системы классов, между
которыми действуют отношения наследования. Для каждого класса определяется совокупность присущих ему свойств и
действий (поведения), указывается, какие свойства являются наследуемыми, а какие – специфичными. Для каждого
объекта, входящего в ОИМ, указывается класс, экземпляром которого он является, а также конкретные значения свойств.