2.1.3. Структура. Информационная модель

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).

Наряду с понятием «подсистема» существует понятие «надсистема». Надсистема — это система, включающая в себя рассматриваемую систему 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.

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).

Информационная модельобъекта — 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.

2.1.4. Системная классификация

Деление большого множества на подмножества следует вести не беспорядочно, а по каким-то признакам. Деление большого множества на части (подмножества) таким образом, чтобы объекты, входящие в одно подмножество, имели бы не менее одного общего признака, называется классификацией.Подмножество объектов, имеющих общие признаки, называетсяклассом. Признаки, по которым один класс отличается от другого, называетсяоснованием классификации.

С точки зрения системологии классификация есть не что иное как структурированиеисходного неупорядоченного множества, т.е. превращение его в систему. На место путаницы приходит порядок. Процесс превращения множества объектов в систему называетсясистематизацией.

2.2. Информационные модели на графах

2.2.1. Основные понятия: теоретическое введение

Граф— это средство для наглядного представления состава и структуры системы.

Граф состоит из вершин, связанныхдугамиилиребрами. Вершины могут быть изображены кругами, овалами, точками, прямоугольниками и пр. Связи между вершинами изображаются линиями. Если линия направленная (т.е. со стрелкой), то она называетсядугой, если не направленная (без стрелки), торебром. Принято считать, что одно ребро заменяет две дуги, направленные в противоположные стороны. Граф, в котором все линии направленные, называетсяориентированнымграфом. Две вершины, соединенные дугой или ребром, называютсясмежными.

Взвешенный (размеченный) граф— это граф, в котором с вершинами или линиями связана некоторая дополнительная информация. Эта информация называется весом, вершины или линии. Чаще всего вес задается в виде надписи на вершине или линии, но возможны и другие способы: форма или цвет вершины, толщина, цвет и тип линии (например, сплошная или пунктирная).

Вес позволяет отобразить на графе не только структуру системы, но и различные свойства компонент и связей, количественные характеристики и пр.

Дерево— это граф, предназначенный для отображения таких связей между объектами как вложенность, подчиненность, наследование и т.п.

2.3. Табличные информационные модели

2.3.1. Основные понятия

Типизация таблиц.Для решения задачи типизация таблиц важными являются понятия «объект», «класс объектов», «свойства».

Объект— это то, о чем идет речь.

Класс объектов— множество объектов, объединенных какими-то общими свойствами. Например, парты, домашние животные, планеты, сны.

Свойства— характеристики, признаки объекта. Например, говоря об объекте класса «человек», мы можем выделить такие его свойства: возраст, рост, вес, цвет глаз, образование, семейное положение.

Таблица— универсальное средство представления информации. В таблице может содержаться информация о различных свойствах объектов, об объектах одного класса и разных классов, об отдельных объектах и группах объектов. Для простоты разделим все множество таблиц на несколько типов, укажем для каждого его отличительные черты и правила построения.

2.3.2. Таблицы типа «объекты-свойства»

Если — рассматриваются отдельные объекты (все свойства относятся не к группе объектов, а к какому-то одному объекту) и

— все объекты принадлежат одному классу, то это таблица типа «объекты-свойства» (ОС).

Порядок построения таблицы типа ОС:

1) Выделить объекты и свойства.

2) Назвать класс объектов. Название записать в заголовок таблицы и в заголовок боковика.

3) Названия объектов записать в боковик таблицы, названия свойств записать в головку. Значения свойств вписать в ячейки.

2.3.3. Таблицы типа «объекты-объекты»

Если

— описываются пары объектов (свойства характеризуют не один объект, а пару) и

— свойство только одно, то это таблица типа «объекты-объекты» (ОО). Схема таблиц типа ОО:

Порядок построения таблицы типа ОО:

1) Выделить объекты и свойства.

2) Назвать класс первых объектов в паре и класс вторых объектов в паре. Название свойства записать в заголовок таблицы, названия классов в заголовок боковика и в верхний ярус головки.

3) Названия первых объектов записать в боковик, названия вторых объектов записать в головку. Значения свойств вписать в ячейки таблицы.

2.3.4. Более сложные типы таблиц

Если

— описываются пары объектов (свойства характеризуют не один объект, а пару) и

— свойств пары объектов несколько и — других свойств нет, то это таблица типа «объекты - объекты - много» (ООМ). Схема таблиц типа ООМ:

Общее название свойств пары объектов или перечисление этих свойств и, возможно, название классов объектов

Если

— описываются пары объектов (существуют свойства, которые характеризуют не один объект, а пару объектов) и

— существуют свойства, которые характеризуют только один объект в паре и

— нет свойств, которые характеризуют только другой объект в паре,

то это таблица типа «объекты-свойства-объекты» (ОСО)

2.3.5. Вычислительные таблицы

Вычислительными будем называть такие таблицы, в которых значения некоторых свойств вычисляются с использованием значений других свойств из этой же таблицы. Например, после посещения магазина школьник составил «финансовый отчет» для своей мамы в форме следующей таблицы: