- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
- •ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ
- •1.2. ИНФОРМАТИКА КАК ЕДИНСТВО НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ
- •1.3. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАТИКИ
- •1.4. МЕСТО ИНФОРМАТИКИ В СИСТЕМЕ НАУК
- •1.5. СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •1.6. ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •1.7. ЭТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •Контрольные вопросы
- •§ 2. ИНФОРМАЦИЯ, ЕЕ ВИДЫ И СВОЙСТВА
- •2.1. РАЗЛИЧНЫЕ УРОВНИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ ИНФОРМАЦИИ
- •2.2. НЕПРЕРЫВНАЯ И ДИСКРЕТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
- •2.3. ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ: ВЕРОЯТНОСТНЫЙ И ОБЪЕМНЫЙ ПОДХОДЫ
- •2.4. ИНФОРМАЦИЯ: БОЛЕЕ ШИРОКИЙ ВЗГЛЯД
- •2.5. ИНФОРМАЦИЯ И ФИЗИЧЕСКИЙ МИР
- •§ 3. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
- •3.1. ПОЗИЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
- •3.2. ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ
- •3.3. ВОСЬМЕРИЧНАЯ И ШЕСТНАДЦАТИРИЧНАЯ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
- •§ 4. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ.
- •4.1. АБСТРАКТНЫЙ АЛФАВИТ
- •4.2. КОДИРОВАНИЕ И ДЕКОДИРОВАНИЕ
- •4.3. ПОНЯТИЕ О ТЕОРЕМАХ ШЕННОНА
- •4.4. МЕЖДУНАРОДНЫЕ СИСТЕМЫ БАЙТОВОГО КОДИРОВАНИЯ
- •§ 5. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГРАФОВ
- •5.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
- •5.2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФОВ
- •§ 6. АЛГОРИТМ И ЕГО СВОЙСТВА
- •6.1. РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ПОНЯТИЮ «АЛГОРИТМ»
- •6.2. ПОНЯТИЕ ИСПОЛНИТЕЛЯ АЛГОРИТМА
- •6.3. ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ АЛГОРИТМОВ
- •6.4. СВОЙСТВА АЛГОРИТМОВ
- •6.5. ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ЯЗЫКА
- •Контрольные вопросы
- •§7. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОНЯТИЯ «АЛГОРИТМ»
- •7.1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ
- •7.2. МАШИНА ПОСТА
- •73. МАШИНА ТЬЮРИНГА
- •7.4. НОРМАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ МАРКОВА
- •7.5. РЕКУРСИВНЫЕ ФУНКЦИИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •8.1. ОПЕРАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД
- •8.2. СТРУКТУРНЫЙ ПОДХОД
- •8.3. НОВЕЙШИЕ МЕТОДОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 9. СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- •9.1. ДАННЫЕ И ИХ ОБРАБОТКА
- •9.2. ПРОСТЫЕ (НЕСТРУКТУРИРОВАННЫЕ) ТИПЫ ДАННЫХ
- •9.3. СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 10. ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
- •10.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
- •10.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •10.3. СВЯЗИ МЕЖДУ ОБЪЕКТАМИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 11. НЕКОТОРЫЕ КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
- •11.1. ПРЕДМЕТ КИБЕРНЕТИКИ
- •11.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ СИСТЕМЫ
- •11.3. ФУНКЦИИ ЧЕЛОВЕКА И МАШИНЫ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 12. ПОНЯТИЕ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
- •12.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССУЖДЕНИЙ
- •12.4. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
- •12.5. СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЫ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 1
- •ГЛАВА 2 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •1.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
- •1.2. ПОНЯТИЕ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ
- •1.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРОВ ТИПА IBM PC
- •1.4. ОБОЛОЧКИ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 2. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •2.1. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И КОМПОНЕНТЫ
- •2.2. ТРАНСЛЯЦИЯ ПРОГРАММ И СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ
- •Контрольные вопросы
- •§3. ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
- •3.2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •3.3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •3.4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ
- •3.5. ОРГАНИЗАЦИЯ «МЕНЮ» В ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМАХ
- •Контрольные вопросы ч задания
- •§ 4. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВ
- •4.1. ЭЛЕМЕНТЫ ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДЕЛА
- •4.2. ТЕКСТОВЫЕ РЕДАКТОРЫ
- •4.3. ИЗДАТЕЛЬСКИЕ СИСТЕМЫ
- •§ 5. СИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
- •5.1. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ЭКРАНЕ
- •5.2. ИЗОБРАЗИТЕЛЬНАЯ ГРАФИКА
- •5.3. ГРАФИЧЕСКИЕ РЕДАКТОРЫ
- •5.4. ДЕЛОВАЯ ГРАФИКА
- •5.5. ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА
- •5.6. НАУЧНАЯ ГРАФИКА
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •§ 6. БАЗЫ ДАННЫХ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
- •6.1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
- •6.2. ВИДЫ СТРУКТУР ДАННЫХ
- •6.3. ВИДЫ БАЗ ДАННЫХ
- •6.4. СОСТАВ И ФУНКЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
- •6.5. ПРИМЕРЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ
- •7.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ТАБЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОРОВ
- •7.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ SUPERCALC
- •7.3. ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ EXCEL
- •§8. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
- •8.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ
- •8.2. ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ПАКЕТ MS-WORKS
- •§ 9. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 10. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
- •10.1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММ
- •10.2. ПАКЕТ MATHCAD
- •10.3. СИСТЕМА АНАЛИТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ REDUCE
- •§ 11. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
- •11.1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕСТОВ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
- •11.2. ТИПЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕСТОВ
- •11.3. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ТЕСТОВЫЕ ОБОЛОЧКИ
- •11.4. ПРИМЕР ТЕСТА ПО ШКОЛЬНОМУ КУРСУ ИНФОРМАТИКИ
- •§12. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ
- •12.1. ЧТО ТАКОЕ КОМПЬЮТЕРНЫЙ ВИРУС
- •12.2. РАЗНОВИДНОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ
- •12.3. АНТИВИРУСНЫЕ СРЕДСТВА
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 13. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИГРЫ
- •13.1. ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР
- •13.2. ОБЗОР КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР
- •Контрольные вопросы
- •ГЛАВА 3 ЯЗЫКИ И МЕТОДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •§2. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
- •2.1. ПОНЯТИЕ О ЯЗЫКАХ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
- •2.2. МЕТАЯЗЫКИ ОПИСАНИЯ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •23. ГРАММАТИКА ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •§3. ПАСКАЛЬ КАК ЯЗЫК СТРУКТУРНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •3.1. ВВЕДЕНИЕ
- •Контрольные вопросы
- •3.2. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЯЗЫКА
- •Контрольные вопросы
- •3.3. СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- •3.4. ПРОЦЕДУРЫ И ФУНКЦИИ
- •3.5. РАБОТА С ФАЙЛАМИ
- •3.6. ДИНАМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Контрольные вопросы
- •§4. МЕТОДЫ И ИСКУССТВО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •4.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММ
- •Контрольные вопросы и задания
- •4.2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ И АНАЛИЗА АЛГОРИТМОВ
- •Задания
- •4.3. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ АЛГОРИТМОВ, ОРИЕНТИРОВАННЫЕ НА СТРУКТУРЫ ДАННЫХ
- •Контрольные задания
- •4.4. РЕКУРСИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ
- •Контрольные задания
- •4.5. ВАЖНЕЙШИЕ НЕВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ (ПОИСК И СОРТИРОВКА)
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.1. ВВЕДЕНИЕ В БЕЙСИК
- •Контрольные вопросы
- •5.2. БАЗОВЫЕ ОПЕРАТОРЫ
- •Контрольные вопросы ч задания
- •5.3. МУЗЫКАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.4. ГРАФИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.5. ОБРАБОТКА СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.6. ПОДПРОГРАММЫ
- •Контрольные вопросы
- •5.7. РАБОТА С ФАЙЛАМИ
- •5.8. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДИАЛОГА
- •Контрольные задания
- •5.9. ВЕРСИИ БЕЙСИКА
- •5.10. БЕЙСИК И ПАСКАЛЬ
- •§ 6. ВВЕДЕНИЕ В ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИ
- •6.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА И ПРИМЕР ПРОГРАММЫ НА СИ
- •6.2. ЭЛЕМЕНТЫ СИ: АЛФАВИТ, ИДЕНТИФИКАТОРЫ, ЛИТЕРАЛЫ, СЛУЖЕБНЫЕ СЛОВА
- •6.3. ТИПЫ ДАННЫХ И ОПЕРАЦИИ В ЯЗЫКЕ СИ. ВЫРАЖЕНИЯ
- •6.4. ОПЕРАТОРЫ. УПРАВЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЯЗЫКА
- •6.5. СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ НА СИ. ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИЯХ
- •6.6. КЛАССЫ ПАМЯТИ
- •6.7. ФУНКЦИИ ВВОДA-ВЫВОДА
- •6.8. ДИРЕКТИВЫ ПРЕПРОЦЕССОРА
- •6.9. СИ И ПАСКАЛЬ
- •§ 7. ОСНОВЫ ЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ
- •7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
- •7.2. АЛГОРИТМ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММ НА ПРОЛОГЕ
- •7.3. РЕКУРСИЯ
- •7.4. ПРЕДИКАТ ОТСЕЧЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИМ ВЫВОДОМ В ПРОГРАММАХ
- •7.5. ОБРАБОТКА СПИСКОВ
- •7.6. РЕШЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ПРОЛОГЕ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 8. ВВЕДЕНИЕ В ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ЛИСП
- •8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА
- •8.2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРОГРАММЫ НА ЛИСПЕ. СПИСКИ
- •8.3. ФУНКЦИИ
- •8.4. ФОРМЫ. УПРАВЛЯЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ В ЛИСП-ПРОГРАММЕ
- •8.5. РЕКУРСИЯ И ЦИКЛ В ПРОГРАММАХ НА ЛИСПЕ
- •8.6. ВВОД-ВЫВОД ДАННЫХ
- •8.7. ПРИМЕР ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЛИСПЕ
- •8.8. СВОЙСТВА СИМВОЛОВ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§9. ВВЕДЕНИЕ В ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
- •9.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
- •9.2. ОСНОВЫ ОБЪЕКТНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В СИСТЕМЕ ТУРБО-ПАСКАЛЬ
- •9.3. ОБОЛОЧКА TURBO-VISION
- •9.4.* СРЕДА ОБЪЕКТНОГО ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ DELPHI
- •9.8. СИСТЕМА ОБЪЕКТНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ SMALLTALK
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 3
- •ЧАСТЬ ВТОРАЯ
- •ГЛАВА 4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •1.1. НАЧАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •1.2. НАЧАЛО СОВРЕМЕННОЙ ИСТОРИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- •1.3. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ
- •1.4. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
- •1.5. И НЕ ТОЛЬКО ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ...
- •1.6. ЧТО ВПЕРЕДИ?
- •Контрольные вопросы
- •§2. АРХИТЕКТУРА ЭВМ
- •2.1. О ПОНЯТИИ «АРХИТЕКТУРА ЭВМ»
- •1.2. КЛАССИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА ЭВМ II ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА
- •2.3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ ЭВМ
- •2.4. ОСНОВНОЙ ЦИКЛ РАБОТЫ ЭВМ
- •2.5. СИСТЕМА КОМАНД ЭВМ И СПОСОБЫ ОБРАЩЕНИЯ К ДАННЫМ
- •Контрольные вопросы
- •§3. АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРОВ
- •3.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОПРОЦЕССОРОВ
- •3.3. ВНУТРЕННЯЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРА
- •3.3. РАБОТА МИКРОПРОЦЕССОРА С ПАМЯТЬЮ. МЕТОДЫ АДРЕСАЦИИ
- •3.4. ФОРМАТЫ ДАННЫХ
- •3.5. ОБРАБОТКА ПРЕРЫВАНИЙ
- •3.6. РАБОТА МИКРОПРОЦЕССОРА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ
- •3.7. ПРИМЕР: СИСТЕМА КОМАНД ПРОЦЕССОРОВ СЕМЕЙСТВА PDP
- •Контрольные вопросы и задания
- •§4. УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ МИКРОКОМПЬЮТЕРА
- •4.1. СТРУКТУРА УЧЕБНОГО МИКРОКОМПЬЮТЕРА
- •4.2. СИСТЕМА КОМАНД
- •4.3. АДРЕСАЦИЯ ДАННЫХ
- •4.4. РАБОТА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ
- •4.5. ПРИМЕРЫ ПРОГРАММ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 5. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
- •5.1. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
- •5.2. УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ
- •5.3. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 6. ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ
- •6.1. ЛОГИКА ВЫСКАЗЫВАНИЙ. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ
- •6.2. СХЕМНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ. ТИПОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ
- •63. ПРИМЕР ЭЛЕКТРОННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 4
- •ГЛАВА 5 КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ
- •1.1. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
- •1.3. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
- •Контрольные вопросы
- •§2. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
- •Параметр
- •Контрольные вопросы ч задания
- •§3. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ
- •3.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ
- •3.2. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА И ПРОТОКОЛЫ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ
- •3.3. ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА
- •§ 4. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ UNIX
- •§ 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ В ОБРАЗОВАНИИ
- •5.1. ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ КАК СРЕДСТВО ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
- •5.2. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ ОБМЕН СООБЩЕНИЯМИ
- •5.3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •5.4. СОВМЕСТНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
- •ГЛАВА 6 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. БАНКИ ИНФОРМАЦИИ
- •1.1. БАНКИ ДАННЫХ
- •1.2. БАНКИ ДОКУМЕНТОВ
- •1.3. БАНК ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
- •§ 2. БАЗЫ ДАННЫХ В СТРУКТУРЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
- •2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
- •2.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ
- •2.3. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ЯЗЫКАХ УПРАВЛЕНИЯ РЕЛЯЦИОННЫМИ БАЗАМИ ДАННЫХ ТИПА dBASE
- •§ 3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •3.1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
- •3.2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
- •3.3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
- •3.4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •3.5. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
- •Контрольные вопросы
- •§4. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 5. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ
- •5.2. ТИПЫ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ
- •5.3. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
- •ГЛАВА 7 КОМПЬЮТЕРНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. О РАЗНОВИДНОСТЯХ МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •§2. ПОНЯТИЕ О КОМПЬЮТЕРНОМ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
- •2.1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОМПЬЮТЕРЫ
- •2.2. ЭТАПЫ И ЦЕЛИ КОМПЬЮТЕРНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •2.3. КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
- •2.4. НЕКОТОРЫЕ ПРИЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •§3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
- •3.1. ФИЗИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ
- •3.2. СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ ТЕЛА С УЧЕТОМ СОПРОТИВЛЕНИЯ СРЕДЫ
- •3.4. ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА С ПЕРЕМЕННОЙ МАССОЙ: ВЗЛЕТ РАКЕТЫ
- •3.5. ДВИЖЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ
- •3.6. ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
- •3.7. КОЛЕБАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МАЯТНИКА
- •3.8. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ
- •3.9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§ 4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОЛОГИИ
- •4.1. ЭКОЛОГИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
- •4.2. МОДЕЛИ ВНУТРИВИДОВОЙ КОНКУРЕНЦИИ
- •4.3. ЛОГИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕЖВИДОВОЙ КОНКУРЕНЦИИ
- •4.4. ДИНАМИКА ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ ХИЩНИКА И ЖЕРТВЫ
- •4.5. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§5. ГЛОБАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
- •§ 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
- •6.1. ТЕХНИКА СТОХАСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
- •6.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
- •6.3. РАЗЛИЧНЫЕ ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
- •Контрольные вопросы и задания
- •§7. КОМПЬЮТЕРНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОНОМИКЕ
- •7.1. ПОСТАНОВКА ЗAДAЧИ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
- •7.2. СИМПЛЕКС-МЕТОД
- •Контрольные вопросы и задания
- •Дополнительная литература к главе 7
- •Содержание
чисел?
24.Изучите распределения длительности ожидания в очереди и длительности простоя «продавца» и соответственно средние времена ожидания в системе с одним «прилавком» при различных комбинациях распределений промежутков времен между приходами «покупателей» и времен обслуживания, используя следующие распределения: а) равновероятное; б) пуассоновское; в) нормальное.
25.Выполняя задание 24, возьмите одну из рекомендованных комбинаций параметров и так варьируйте параметр, задающий одно из распределений, чтобы выяснить его критическое значение, переход через которое приводит к неограниченному росту очереди.
26.На междугородной телефонной станции несколько телефонисток обслуживают общую очередь заказов. Очередной заказ обслуживает та телефонистка, которая первой освободилась. Смоделируйте эту ситуацию, обдумайте возникающие проблемы.
27.Пусть на телефонной станции используется обычная система отказа: если абонент занят (и не подключена система «ждите ответа»), очередь не формируется, и необходимо набрать номер вновь. Допустим, что несколько абонентов пытаются связаться с одним и тем же адресатом и в случае успеха разговаривают с ним некоторое (случайное, но не более 3 минут) времяю Смоделируйте ситуацию. Какова вероятность того, что некто, пытающийся дозвониться, не сможет сделать это за определенное время Т?
28.Одна ткачиха обслуживает несколько ткацких станков, осуществляя по мере неполадок краткосрочное вмешательство, длительность которого - случайная величина. Какова вероятность простоя сразу нескольких станков? Как велико среднее время простоя одного станка? Если задействованы две работницы, что выгоднее: поручить каждой по отдельной группе станков или обеим сдвоенную группу?
29.Разработайте модель перемешивания (диффузии) газов в замкнутом сосуде и осуществите моделирование с целью изучения закономерностей процесса (зависимости ширины зоны диффузии от числа частиц в газах, их скорости, длины свободного пробега).
30.Разработайте модель поведения газа в плоском канале с поршнем. Рассмотрите случаи вдвижения и выдвижения поршня в замкнутом канале. Изучите поведение ударной волны в зависимости от параметров газа (числа частиц, их скорости, длины свободного пробега)
31Разработайте модель истечения газа из трубы.
32.Создайте модель «пчелиного роя».
33.Придумайте модель случайного блуждания точки в заданном лабиринте.
34.Предложите модель формирования очереди на стоянке такси.
35.Рассчитайте модель автобусного маршрута с h остановками.
36.Смоделируйте работу продовольственного магазина.
37.Опишите модель автозаправочной станции.
§7. КОМПЬЮТЕРНОЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭКОНОМИКЕ
7.1.ПОСТАНОВКА ЗAДAЧИ ЛИНЕЙНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Впоследние годы мы особенно отчетливо ощутили, что нет ничего важнее для общества, чем здоровая экономика Научное исследование основ функционирования экономики - сложная и интересная деятельность. Математические методы в ней играют возрастающую с каждым десятилетием роль, а реализация возникающих при этом математических моделей и получение практически важных результатов невозможны без ЭВМ.
Вданном параграфе рассматривается лишь один из разделов - оптимальное планирование -
ивнутри него одна из моделей, так называемое, линейное программирование. Это связано с относительной простотой и ясностью как содержательной постановки соответствующих задач, так
иметодов решения. О таких интересных, но более сложных проблемах, как выпуклое программирование, динамическое программирование, теория игр мы лишь упомянем, отсылая читателей за подробностями к специальной литературе. Отметим еще, что термин «программирование» в названии этих разделов теории оптимального планирования весьма условен, связан с историческими обстоятельствами и к программированию в общепринятом сейчас смысле прямого отношения не имеет.
674
Общеизвестно, сколь важно для решения экономических задач планирование -как при рыночной, так и при плановой экономике. Обычно для решения экономической проблемы существует много способов (стратегий), отнюдь не равноценных по затратам финансов, людских ресурсов, времени исполнения, а также по достигаемым результатам. Наилучший из способов (по отношению к выбранному критерию - одному или нескольким) называют оптимальным. Приведем простейший пример такого рода задач.
Пример 1. На некотором предприятии могут выпускать изделия двух видов (например, мотоциклы и велосипеды). В силу ограниченности возможностей сборочного цеха в нем могут собирать за день либо 25 мотоциклов (если не собирать вообще велосипеды), либо 100 велосипедов (если не собирать вообще мотоциклы), либо какую-нибудь комбинацию тех и других, определяемою приемлемыми трудозатратами. Склад может принять не более 70 изделий любого вида в сутки. Известно, что мотоцикл стоит в 2 раза дороже велосипеда. Требуется найти такой план выпуска продукции, который обеспечил бы предприятию наибольшею выручку.
Такого рода задачи возникают повседневно в огромном количестве, но в реальности число изделий гораздо больше двух, да и дополнительных условий тоже больше. Решить подобную задачу путем перебора всех мыслимых вариантов часто невозможно даже на ЭВМ. В нашем примере, однако, в ЭВМ нет необходимости -задача решается очень легко.
Обозначим число выпускаемых за день мотоциклов х, велосипедов - у. Пусть τ1 -время (в часах), уходящее на производство одного мотоцикла, а τ2 - одного велосипеда. Из условия задачи следует, что τ1 = 4τ2. Если завод работает круглосуточно, то, очевидно, при одновременном выпуске обоих изделий
Но |
24 |
- число максимально производимых велосипедов, равное 100. Итак, возможности |
2 |
производства определяют условие
4x + y ≤ 100.
Еще одно условие - ограниченная емкость склада:
x + y ≤ 70
Обозначим цену мотоцикла а1 (руб.), цену велосипеда – а2 (руб.). По условию а1 = 2a2. Общая цена дневной продукции
S = а1 ∙ х + a2 ∙ у = 2a2 ∙ х + а2 ∙ у = а2 ∙ (2х + у).
Поскольку a2 - заданная положительная константа, то наибольшего значения следует добиваться отвеличины f = 2х + у.
Итак, учитывая все условия задачи, приходим к ее математической модели: среди неотрицательных целочисленных решений системы линейных неравенств
(7.71)
найти такое, которое соответствует максимуму линейной функции
(7.72)
Проще всего решить эту задачу чисто геометрически. Построим на плоскости (х, у) область,
675
соответствующую неравенствам (7.71) и условию неотрицательности x и у. Эта область выделена на рис. 7.62 жирной линией. Всякая ее точка удовлетворяет неравенствам (7.71) и неотрицательности переменных. Пунктирные линии на рисунке - семейство прямых, удовлетворяющих уравнению f = 2х + у = с (с разными значениями константы с). Вполне очевидно, что наибольшему возможному значению f, совместному с предыдущими условиями, соответствует жирная пунктирная линия, соприкасающаяся с областью М в точке Р.
Рис. 7.62. Графическое решение задачи об оптимальном плане производства (к примеру 1)
Этой линии соответствует значение f = 80. Пунктирная линия правее хоть и соответствует большему значению f, но не имеет общих точек с М, левее - меньшим значениям f. Координаты точки Р(10, 60) - искомый оптимальный план производства.
Отметим, что нам «повезло» - решение (х, у) оказалось целочисленным. Если бы прямые
4x + y = 100 х + у = 70
пересеклись в точке с нецелочисленными координатами, мы бы столкнулись со значительными проблемами. Еще больше их было бы, если бы наш завод выпускал три и более видов продукции.
Прежде чем обсуждать возникающие при этом математические проблемы, дадим формулировки нескольких классических задач линейного программирования в общем виде.
Пример 2. Транспортная задача. Некий продукт (например, сталь) вырабатывается на т заводах P1, P2, ..., Рm, причем ежемесячная выработка составляетдь а1, a2, …, аm тонн, соответственно. Пусть эту сталь надо доставить на предприятия Q1, Q2,..., Qk (всего k), причем b1, b2, ..., bk - ежемесячная потребность этих предприятий. Наконец, пусть задана стоимость cij перевозки одной тонны стали с завода Рi на предприятие Qj,. Естественно считать, что общее производство стали равно суммарной потребности в ней:
a1 + a2 +…+am = b1 + b2 +…+bk (7.73)
Необходимо составить план перевозок, при котором
1)была бы точно удовлетворена потребность в стали предприятий Q1, Q2,..., Qk,
2)была бы вывезена вся сталь с заводов Р1, Р2,....,Pm;
3)общая стоимость перевозок была бы наименьшей.
Обозначим через xij количество стали (в тоннах), предназначенной к отправке с завода Рi на предприятие Qj. План перевозок состоит из (m∙k) неотрицательных чисел xij (i= 1, 2,..., m;j = 1,2,..., k).
Таблица 7.10
Схема перевозок стали
в Q1 |
в Q2 |
в Q3 |
… |
в Qk |
Отправлено |
676
из P1 |
x11 |
x12 |
x13 |
… |
x1k |
a1 |
из Р2 |
x21 |
x22 |
x23 |
… |
x2k |
a2 |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
из Pm |
xm1 |
xm2 |
xm3 |
… |
xmk |
am |
Привезено |
b1 |
b2 |
b3 |
… |
bk |
|
Первое условие примет вид
(7.74)
Второе условие примет вид
(7.75)
Раз стоимость перевозки одной тонны из Рi в Qj равна cij, то общая стоимость S всех перевозок равна
(7.76)
Таким образом, мы приходим к следующей чисто математической задаче: дана система m+k линейных алгебраических уравнений (7.74) и (7.75) c m∙k неизвестными (обычно т∙k >> m+k) и линейная функция S. Требуется среди всех неотрицательных решений данной системы найти такое, при котором функция S достигает наименьшего значения (минимизируется).
Практическое значение этой задачи огромно, ее умелое решение в масштабах нашей страны могло бы экономить ежегодно огромные средства.
Пример 3. Задача о диете. Пусть у врача-диетолога имеется n различных продуктов F1, F2, ..., Fn, из которых надо составить диету с учетом их питательности. Пусть для нормального питания человеку необходимо т веществ N1, N2, ..., Nm. Предположим, что за месяц каждому человеку необходимо γ1 кг вещества N1, γ2 кг вещества N2, ..., γm кг вещества Nm. Для составления диеты необходимо знать содержание питательных веществ в каждом продукте. Обозначим через αij количество i-го питательного вещества, содержащегося в одном килограмме j-го продукта. Всю эту информацию представляют в виде, так называемой, матрицы питательности (табл. 7.11).
Таблица 7.11
Матрица питательности
Питательное вещество |
|
|
Продукт |
|
|
F1 |
F2 |
… |
Fn |
N1 |
α11 |
α12 |
… |
α1n |
N2 |
α21 |
α22 |
… |
α2n |
… |
… |
… |
… |
… |
Nm |
αm1 |
αm2 |
… |
αmn |
Предположим, что диетолог уже выбрал диету, т.е. определил, что человек должен за месяц потреблять η1 кг продукта F1,..., ηn кг продукта Fn. Полное количество питательного вещества N1 будет
По условию требуется, чтобы его, по крайней мере, хватило
677
η1α11 + η2 α12 +…+ ηn α1n ≥ γ1
Точно то же и для остальных веществ. В целом
η1αi1 + η2 αi2 +…+ ηn αin ≥ γi (i = 1, 2,… m)
Эти условия определяют наличие минимума необходимых питательных веществ. Диета, для которой выполнены условия (7.78) - допустимая диета. Предположим, что из всех допустимых диет должна быть выбрана самая дешевая. Пусть πi - цена 1 кг продукта Fi. Полная стоимость диеты, очевидно,
S = π1η1 + π2η2 +… + πnηn. (7.79)
Таким образом, мы пришли к задаче: найти неотрицательное решение η1, …, ηn системы неравенств (7.78), минимизирующее выражение (7.79).
В примерах, приведенных выше. имеется нечто общее. Каждый из них требует нахождения наиболее выгодного варианта в определенной экономической ситуации. С чисто математической стороны в каждой задаче требуется найти значение нескольких неизвестных так, чтобы
1)все эти значения были неотрицательны;
2)удовлетворяли системе линейных уравнений или линейных неравенств;
3)при этих значениях некоторая линейная функция имела бы минимум (или максимум). Таким образом, линейное программирование - это математическая дисциплина, изучающая методы
нахождения экстремального значения линейной функции нескольких переменных при условии, что последние удовлетворяют конечному числу линейных уравнений и неравенств. Запишем это с помощью формул: дана система линейных уравнений и неравенств.
Запишем это с помощью формул: дана система линейных уравнений и неравенств
(7.80)
и линейная функция
f = c1x1 + c2x2 + … + cnxn (7.81)
Требуется найти такое неотрицательное решение
x1 ≥ 0, x2 ≥ 0, …, xn ≥ 0
системы (7.80), чтобы функция f принимала наименьшее (или наибольшее) значение.
Условия (7.80) называют ограничениями данной задачи, а функцию f - целевой функцией (или линейной формой). В приведенных выше примерах ограничения имели вид не уравнений, а неравенств. Заметим, что ограничения в виде неравенств всегда можно свести к системе в виде равенств (способом введения добавочных неизвестных).
Так, для неравенства
ai1x1 + ai2x2 + … + ainxn ≥ bi
вводя добавочное неизвестное xn +1, получаем
xn+1 = ai1x1 + ai2x2 + … + ainxn - bi
678