Информатика. Теория информации. Практикум для обучающихся по направлению подготовки 51.03.06 «Библиотечно-информационная деятельность», профилям подго

ным группировкам и кодированию специальной и экономической информации и формированию источников этой информации. В состав СМЭС входят классификации Организации Объединенных Наций (ООН) и ее специализированных образований.

Второй класс классификаторов образуют общегосударственные (общесистемные) классификаторы, обязательные для организации процессов передачи и обработки информации между экономическими системами государственного уровня внутри страны.

Для выполнения процедур обработки информации и передачи ее между организациями внутри отрасли используют отраслевые классификаторы.

В пределах отдельных предприятий используют, как правило, локаль-

ные классификаторы.

Задание:

8.1. Кодирование информации с помощью букв русского алфавита.

Суть этого способа заключается в том, чтобы каждую букву сообщения заменить ее номером в алфавите. Используя кодировочную таблицу русского алфавита, зашифруйте фразу: я студент первого курса факультета информационных и библиотечных технологий.

Таблица 6 – Кодировочная таблица

8.2. Дана кодовая таблица флажковой азбуки. При помощи этой азбуки осуществляется передача и прием сообщений между судами и кораблями в пределах прямой видимости. Здесь каждой букве соответствует определенный флаг.

51

Рисунок 3. Кодовая таблица флажковой азбуки

С помощью флажковой азбуки запишите свои имя и фамилию, наименование направления подготовки и профиля, по которым Вы получаете высшее образование.

8.3.Решите задачу с помощью «Шифра Цезаря». Это шифр реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходящего текста заменяется третьей после неё буквой в алфавите, который считается написанным по кругу. Используя этот шифр, зашифруйте слова: Интернет, интерфейс, ис-

кусственный интеллект, модем, суперкомпьютер.

8.4.Решите задачу с помощью «Шифра Виженера». Это шифр представляет шифр Цезаря с переменной величиной сдвига. Величину задают ключевым словом. Например, ключевое слово «ваза» означает следующую последовательность сдвигов букв исходящего текста: 3 1 9 1 3 1 9 1 и т. д. Используя в качестве ключевого слова «вагон», закодируйте слова: файл,

трекбол, сканер, сервер, псевдокод.

52

8.5. Решите задачу с помощью «Шифра перетаскивания». Кодирование осуществляется перестановкой букв в слове по одному и тому же общему правилу. Восстановите слова и определите правило перестановки: еравшн, умызак, ашнрри, ркдети. Применяя эти правила перестановки, закодируйте следующие слова: семантика, принтер, мультимедиа, микропроцессор.

Контрольные вопросы:

1.Что такое система кодирования информации?

2.Что входит в понятие «классификация методов»?

3.Что такое классификационное, регистрационное кодирование? Приведите примеры.

4.Сопоставьте назначение системы классификации и системы кодирования. В чём различия? Что их объединяет?

Практическая работа № 9 Информационные модели: системы и структуры данных.

«Система». «Системный эффект» 2 часа

Цель: дать практический опыт применения знаний о сущности систем. Задача: научиться выстраивать элементарные системы и определять

в них добавочное свойство, не присущее ни одному из элементов системы.

Обеспечивающие средства:

−лекция по теме в ЭОС КемГИК,

−интернет-ресурсы.

Краткие теоретические сведения Объект – это то, о чем идет речь. Объектом может быть все, что угод-

но: дом, если мы говорим о доме, звезды, если мы смотрим на звездное небо, голод, если мы думаем о том, что проголодались.

Системология – это наука о системах.

Система – это целое, состоящее из элементов, взаимосвязанных между собой.

Примеры объектов, которые можно рассматривать в качестве систем: - система обучения в вузе, она включает в себя в качестве элементов:

институт, студентов, доцентов, профессоров, этические нормы общения

53

с преподавателем и со студентом, методические требования к проведению занятий, федеральные государственные образовательные стандарты по направлениям подготовки бакалавров и магистров, учебные планы, рабочие программы дисциплины, ЭБД «Студенты» и многое другое;

- система социальной поддержки студентов, она включает в себя законодательные акты, гарантирующие соцподдержку студентов, например, в виде стипендии; локальные документы, гарантирующие студентам конкретного вуза льготы на проживание, проезд и прочее; и другие элементы системы.

Системы бывают материальные, нематериальные и смешанные. При-

меры материальных систем: человек, дерево, дом.

Примеры нематериальных: человеческий язык, наука информатика. Пример смешанных – вузовская образовательная система. Она включает в себя как части материальные (здание, оборудование, библиотечный фонд и электронная образовательная среда Мoodle), так и части нематериальные (коллоквиум, экзамен, изучаемые темы, контрольные точки и пр.).

Составные части системы называются элементами или компонентами. В свою очередь, каждый такой элемент можно рассматривать как систему. По отношению к исходной системе ее называют подсистемой. Например, при поверхностном описании устройства компьютера его оперативную память можно рассматривать, как некую неделимую часть, предназначенную для хранения информации. Однако, если разбираться в вопросе о представлении в памяти различных типов данных, то приходится учитывать ее элементный состав (биты, байты и т. д.).

Наряду с понятием «подсистема» существует понятие «надсистема». Надсистема – это система, включающая в себя рассматриваемую подсистему как элемент. Например, системный блок является подсистемой по отношению к компьютеру в целом и, в то же время, – надсистемой по отношению к входящему в него процессору.

Главное свойство любой системы – это возникновение «системного эффекта» («принцип эмерджентности»).

Это свойство заключается в том, что при объединении элементов в систему у нее появляются новые свойства, которыми не обладал ни один из элементов в отдельности. Другая формулировка принципа эмерджентно-

сти: целое – больше суммы своих частей.

54

Пример – самолет. Главное его свойство – способность к полету. Ни одна из составляющих его частей в отдельности (крылья, фюзеляж, двигатели и т. д.) этим свойством не обладают. Но если собрать их все вместе и соединить строго определенным порядком и способом, самолёт полетит.

Если теперь отнять у системы – у самолета – какой-нибудь элемент, например, крыло, не только это крыло потеряет способность летать, но и вся система – весь самолет – тоже.

Еще одна замечательная иллюстрация принципа эмерджентности – мозаика. Набор составных частей мозаики – не более, чем груда кусочков картона. Однако соедините их строго определенным образом – и получите прекрасную картину.

Задания:

9.1.Представьте себе представленные ниже объекты в виде системы взаимосвязанных элементов и перечислите эти элементы:

1) студент, 2) профессор, 3) сессия, 4) зачётная книжка, 5) экзамен. Какие из этих систем являются материальными, какие – нематериаль-

ными, какие – смешанными?

9.2.Придумайте 5–6 объектов и представьте их как элементы некоторой системы. Назовите эту систему. Определите, какими дополнительными свойствами обладает Ваша система (принцип эмерджентности) по отношению к отдельным элементам системы

9.3.Рассмотрите придуманную Вами в задаче № 9.2 систему как элемент надсистемы (вышестоящего понятия по отношению к Вашей системе). Назовите эту надсистему. Какие ещё элементы будут входить в названную Вами надсистему?

Контрольные вопросы:

1.Как Вы объясните формулировку принципа эмерджентности: целое – больше суммы своих частей? Приведите примеры принципа эмерджентности.

2.Какой самый высокий уровень надсистемы Вы можете привести

вкачестве примера?

3.Что означает «смешанная система»? Приведите примеры.

55

Практическая работа № 10 Структура. Информационная модель 2 часа

Цель: закрепить на практике элементарные знания о системном анализе и информационном моделировании.

Задача: научиться строить табличные информационные модели.

Обеспечивающие средства:

−лекция по теме в ЭОС КемГИК,

−интернет-ресурсы.

Краткие теоретические сведения

Для полного описания системы недостаточно лишь перечислить ее элементный состав. Еще необходимо указать, как элементы системы связаны друг с другом. Именно наличие связей (еще говорят – отношений) превращает набор элементов в систему, обеспечивает возникновение системного эффекта. Наиболее близкие к понятию «система» понятия «организация», «порядок», «устройство», а противоположные – «путаница», «хаос», «беспорядок». Система – это упорядоченный набор элементов в противоположность беспорядочному (стена в противоположность куче кирпичей, шерстяные носки в противоположность мотку шерсти, пластилиновая кукла в противоположность куску пластилина).

Структура системы – это графически представленный характер отношений (связей) между элементами системы. Структура может определять пространственное взаиморасположение элементов (например, линейная цепочка, звезда, кольцо, сеть с квадратными ячейками и пр.); вложенность или подчиненность (дерево для иерархических систем); хронологическую последовательность событий для сложных процессов, рассматриваемых как системы событий (линейная, ветвящаяся, циклическая).

Системный анализ – процесс исследования объекта и описание его в виде системы, т. е. результатом системного анализа объекта является описание его элементного состава и структуры. Кроме того, объект может рассматриваться как подсистема в совокупности его отношений с внешней средой (надсистемой).

В одной и той же системе можно выделить разные элементы – все зависит от точки зрения, от поставленной цели. При этом, каждому набору

56

элементов будет соответствовать свой набор отношений (связей) между ними, т. е. своя структура. Например, по внешним признакам человек состоит из головы, туловища, рук и ног. Но в то же время человек состоит из скелета, мышц, нервной системы, кровеносной системы и т. д. Связь между руками, ногами и туловищем совсем не та, что между скелетом, кровеносной системой и нервами. Пользователь компьютера, работающий только с готовыми программами, имеет свое представление об устройстве компьютера, как системы, а представление профессионального программиста о составе и структуре ПК более подробное и точное.

Информационная модель объекта – это его описание. Одному и тому же объекту можно поставить в соответствие разные информационные модели; все зависит от цели моделирования. Способы описания могут быть разными: вербальное (словесное), графическое, табличное, математическое и др.

Табличные информационные модели – наиболее распространённый вид представления информации. Рассмотрим на примере.

Мы имеем набор фактов:

Анаконда – длинная. У электрички «глаза» горят. Человек бодрствует днем. На баранов коты не охотятся. Сова покрыта перьями. Мышей ужи ловят, а баранов – нет. Человек не длинный. Сова может передвигаться на двух ногах. Человек не ловит мышей. Анаконды ловят баранов. Совы не длинные. Уж не может передвигаться на двух ногах. Электричка когти не втягивает. Кот – животное не длинное. У совы глаза горят. Кошки ловят мышей. Тело анаконды перьями не покрыто. Уж не имеет перьев. Кот втягивает когти. Ночного образа жизни электрички не ведут. Глаза у кошек горят. Люди баранов не ловят. Когти сова втягивать не умеет. Электрички – длинные. Уж ведет ночной образ жизни. Кошки не умеют ходить на двух ногах. На баранов сова не охотится. Анаконда ведет ночной образ жизни. Человек – без перьев. Длинным уж не является. На двух ногах анаконда не передвигается. Электричка не охотится ни на мышей, ни на баранов. Человек не относится к существам, у которых горят глаза. Кошки ведут ночной образ жизни. На мышей анаконда не охотится. Глаза у ужа не горят. Анаконда не имеет когтей. Днем сова спит. Электрички не передвигаются на двух ногах. Когти у человека не втягиваются. У кота перьев нет. У анаконды глаза горят. Уж не втя-

57

гивает когти. Человек передвигается на двух ногах. Мышей сова ловит. Перьями электричка не покрыта.

Попробуйте, пользуясь этим набором, ответить на следующие вопросы:

1)Кто ловит мышей?

2)Кто ведет ночной образ жизни?

3)Какие общие свойства у ужа и анаконды?

4)Кто (что) длинное и имеет горящие глаза?

Поиск ответов займет достаточно много времени. А теперь посмотрите на следующую таблицу, в которой представлена та же самая информация.

Таблица 7 – Свойства объектов

По таблице легко найти ответы на перечисленные выше вопросы.

Задания:

10.1. Постройте таблицу по следующим данным:

Столица, площадь, население и форма правления некоторых стран.

58

Столица Франции – Париж. Площадь Франции – 552 тыс. кв. км. Население Франции – 52 млн чел. Форма правления Франции – республика.

Столица Австрии – Вена. Площадь Австрии – 84 тыс. кв. км. Форма правления Австрии – федеративная республика.

Столица Великобритании – Лондон. Площадь Великобритании – 244 тыс. кв. км. Население Великобритании – 56 млн чел. Форма правления Великобритании – конституционная монархия (королевство).

Столица Швейцарии – Берн. Площадь Швейцарии – 41 тыс. кв. км. Население Швейцарии – 7 млн чел. Форма правления Швейцарии – конфедерация.

Площадь Италии – 301 тыс. кв. км. Население Италии – 55 млн чел. Форма правления Италии – республика.

Столица Канады – Оттава. Площадь Канады – 9974 тыс. кв. км. Население Канады – 22 млн чел. Канада – доминион в составе Британского содружества наций.

Столица Омана – Маскат. Население Омана – 1 млн чел. Форма правления Омана – абсолютная монархия (султанат).

Столица Японии – Токио. Площадь Японии – 370 тыс. кв. км. Население Японии – 108 млн чел. Форма правления Японии – конституционная монархия (империя).

10.2.Для каждого из объектов, перечисленных в задачах № 7.4 и 7.5, осуществите системный анализ, т. е. укажите состав и структуру. Какие из компонентов будем считать простыми элементами, какие – подсистемами?

10.3.Попытайтесь провести анализ системы «Газета» и получить несколько вариантов информационных моделей с точки зрения разных людей:

- читателя, - почтальона, - журналиста, - печатника, - уборщицы.

Элементы выберите из следующего списка:

1.Главный редактор

2.Печатный цех

59

3.Вес газеты

4.Кабинет главного редактора

5.Склад

6.Начальник отдела, в котором работает журналист

7.Размер газеты

8.Кабинет начальника отдела

9.Печатные машины

10.Водопровод

11.Стол журналиста

12.Рулоны бумаги

13.Стоимость газеты

14.Комната, где стоит стол журналиста

15.Директор типографии

16.Компьютер, на котором журналист готовит и хранит свои мате-

риалы

17.Банки с краской

18.Расположение материала в газете (статей, фотографий, заголовков

ит. д.)

Творческое задание:

10.4. Вы сами являетесь подсистемой многих надсистем и взаимодействуете с другими элементами. Постарайтесь перечислить наибольшее число таких надсистем. Определите «входы» и «выходы», через которые Вы взаимодействуете с каждой надсистемой. Попробуйте описать (словами или схематически) структуру надсистемы и своё место в ней как элемента.

Контрольные вопросы:

1.Что означает «системный анализ»?

2.В чём заключается удобство табличной формы представления информации?

3.Какие типы таблиц Вы знаете? В чём заключается их разнообразие?

4.Кроме табличной формы представления информации какие Вы знаете формы информационного моделирования?

60