8. Модели и методы знаний. Структуры памяти эвм. Информационные структуры для хранения данных.

Знаниями принято называть хранимую (в компьютере) информацию, формализованную в соответствии с определенными структурными правилами, которую компьютер может автономно использовать при решении проблем по таким алгоритмам, как логические выводы. Знания можно разделить на факты (фактические знания), правила (знания для принятия решений) и метазнания (знания о знаниях).

Типичными моделями представления знаний являются:

— логическая модель, основанная на логике предикатов первого порядка и выведении заключений с помощью силлогизма;

— продукционная система- это модель, основанная на использовании правил, т. е. утверждений в форме «ЕСЛИ …, ТО …»; продукционные модели бывают двух типов: с прямым и обратным выводами,

— фреймовая система (frame (англ.) — рамка, каркас); каждый фрейм описывает один объект какой-либо предметной области (экономики, юриспруденции, химии, медицины и т. д.), а конкретные свойства этого объекта описываются в слотах (компонентах фрейма); у каждого фрейма имеется отдельный слот, содержащий процедуру, реализующую вывод на фреймах;

— сематическая сеть — это граф, узлы которого соответствуют понятиям и объектам предметной области, а дуги (ребра) графа соответствуют отношениям (взаимосвязям) между объектами; семантические сети легко представляются в виде фремовой системы.

Иногда отдельно рассматривают модели представления нечетких знаний, т. е. знаний, о которых нельзя однозначно сказать, истинны они или ложны. Такие модели основаны на использовании модификаций продукционных систем или логической модели.

Структуры памяти ЭВМ:

· Регистры: Находятся непосредственно в процессоре и служат для быстрого доступа к данным.

· Кэш-память: Хранит временные копии данных из оперативной памяти для ускорения доступа к ним процессором.

· Оперативная память (RAM): Используется для временного хранения данных и программ в процессе работы компьютера.

· Внешние устройства хранения: Жесткие диски, SSD и другие устройства, используемые для долгосрочного хранения данных.

Информационные структуры для хранения данных:

· Стек (Stack): Структура данных, основанная на принципе Last In, First Out (LIFO), используется для управления вызовами функций и хранения временных данных.

· Очередь (Queue): Структура данных, основанная на принципе First In, First Out (FIFO), используется для управления последовательностью элементов.

· Список (List): Коллекция элементов, в которой каждый элемент содержит ссылку на следующий (или предыдущий) элемент.

· Дерево (Tree): Иерархическая структура данных, где каждый элемент имеет связь с одним родительским элементом и может иметь несколько дочерних элементов.

· Хэш-таблица (Hash Table): Структура данных, позволяющая эффективно хранить и извлекать данные по ключу, используя хэш-функцию.

· Граф (Graph): Математическая структура, состоящая из узлов (вершин) и рёбер, описывающих отношения между узлами.

9. Модели представления данных.

Модели данных – средства представления исходных данных и их взаимосвязи.

На уровне представления реализаций используются три основные модели данных:

- иерархическая;

- сетевая;

- реляционная.

Сетевая модель данных. В сетевой модели допускаются только связи типа “многие к одному”. Основные особенности:

- основная единица обработки

- запись;

- обработка может быть начата с записи любого типа независимо от ее расположения в структуре БД;

- от извлеченной записи возможны переходы как к ее подчиненным записям, так и к тем, которым она подчинена; - подчиненная запись может иметь только одного владельца, что делает невозможным представление связей типа “многие ко многим”

Иерархическая модель данных. Основные особенности обработки данных в иерархических моделях:

- данные представлены в виде иерархических структур;

- основная единица обработки - запись;

- обработка начинается только с корневой записи, а доступ к некорневым обеспечивается по иерархическому пути;

- каждая запись связывается с помощью ключа от корневой до данной в иерархическом пути.

Примером иерархической структуры может служить генеалогическое древо. Структуру иерархической модели можно представить в виде графа (дерева), только объект самого верхнего уровня называется корнем, а нижнего листьями. Движение по такому "дереву" возможно лишь сверху вниз и назад, но не по горизонтали. Древовидная структура может существовать лишь тогда, когда для каждого объекта указан только один исходный. Указание на обоих "родителей" приведет к сетевой структуре.

Реляционная модель данных. Потребность в разработке модели, более независимой от аппаратных средств, привела к появлению в 1970 г. реляционного подхода. Самой популярной реляционная модель БД стала в эпоху персональных компьютеров. Все данные в модели представляются в виде таблиц и только таблиц, в связи с чем это единственная модель, обеспечивающая единообразие представления данных. Простейшим графическим примером является классный журнал.

В реляционной модели данные представляются в виде таблиц, связанных между собой по ключевому полю. Таблица описывает объект базы данных. Каждая строка таблицы - набор атрибутов (характеристик) данного объекта. Значение одного из атрибутов рассматривается как первичный ключ.