учебная логика. учебник СПО. Практикум по программному обеспечению содержит большое количество примеров и заданий

• Название: Практикум по программному обеспечению содержит большое количество примеров и заданий
• Анкор: учебная логика
• Дата: 12.09.2022
• Размер: 5.66 Mb.
• Имя файла: учебник СПО.docx
• Тип: Практикум; #672419
• страница: 46 из 50

Задание 3.9.8

Постройте следующие графики:

1. 
   Функции, заданной параметрическими уравнениями: x = t², y = t* (3-t²).
   
2. 
   На одном графике постройте кривые x³+3x²+1 и x² установите равные длины единичных отрезков по осям. 3) Постройте на одном чертеже параметрические кривые x1 = 2cos(t)³, y1 = 2sin(t)³ и x2 = sin (t/3)*cos(t), y2 =sin(t/3)*sin(t).
   

4) Постройте трехмерный график cos(x+y)+sin(x-y) при -3<х<3p и -3

3.9.10. Операции с матрицами

Чтобы задать матрицу выполните: Алгебра – Ввести матрицу и задайте элементы матрицы.

Поэлементные операции (сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень) – производятся над каждым элементом матрицы, матрицы должны быть одинакового размера.

Например, x и y матрицы. 1) Определим эти матрицы:

x : matrix([5,2],[3,9]); y : matrix([1,3],[2,5]).

2) Вычислим сумму и разность:

x+y; x-y.

Матричные операции:

• 
  Умножение (обозначается точкой).
  
• 
  Возведение в степень матрицы (умножение саму на себя заданное число раз).
  
• 
  Поиск обратной матрицы invert(x).
  
• 
  Ранг матрицы – rank(x) и определитель – determinant(x), только для квадратных матриц.
  
• 
  Транспонирование – transpose(x).
  

Задание 3.9.9

Решите систему линейных уравнений матричным способом.

Задание 3.9.10

Исследуйте функции и постройте их график.

;

.

3.10. Системы управления базами данных

В основе решения многих задач лежит хранение и обработка больших массивов информации об объектах и явлениях реального мира. Такие массивы данных вместе с программноаппаратными средствами для их обработки называют автоматизированными информационными системами или просто информационными системами (ИС) учитывая, что современные ИС являются, как правило, автоматизированными.

Сама идея ИС и некоторые принципы их организации возникли задолго до появления ЭВМ. Библиотеки, архивы, адресные книги, телефонные справочники, словари – все это ИС.

3.10.1. Базы данных

Основа информационной системы, объект ее обработки – база данных.

База данных – в широком смысле – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-то предметной области.

В этом определении, вообще говоря, отсутствует упоминание о компьютере. Базой данных можно считать, например, картотеку в регистратуре поликлиники, которая ведется на картонных карточках и хранится на полках.

Если хранить эти же сведения в текстовых файлах, то некоторые действия можно выполнять быстрее и аккуратнее (например, распечатать рекомендации врача какому-либо пациенту), однако многие возможности компьютера при таком подходе останутся не задействованы. Дело в том, что в текстовых файлах обычно содержится неструктурированные данные, то есть у компьютера отсутствует формальная информация о том, где какие данные находятся, поэтому использовать возможности ЭВМ для поиска и отбора нужных данных (например, отобрать пациентов определенного года рождения или с определенным диагнозом) очень сложно.

Процесс приспособления форматов и значений данных к нуждам ЭВМ, то есть введение соглашений о способах представления данных, можно назвать структурированием информации.

Теперь можно уточнить определение базы данных и информационной системы.

База данных (БД) – совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области.

Информационная система – это совокупность структурированных данных (базы данных) и комплекса аппаратнопрограммных средств для хранения данных и манипулирования ими.

3.10.2. Компоненты информационной системы:

1. 
   База данных.
   
2. 
   Система управления базами данных (СУБД) – пакет программ, позволяющий:
   
   • 
     Обеспечивать пользователя языковыми средствами описания и манипулирования данными.
     
   • 
     Обеспечить поддержку логических моделей данных (то есть взаимосвязи между данными).
     
   • 
     Обеспечить операции создания и манипулирования логическими данными и одновременное отображение этих операций на физическом уровне.
     
   • 
     Обеспечить защиту и целостность данных.
     
3. 
   Администратор БД – это специалист или группа специалистов, занятых обслуживанием пользовательской БД. Администратор должен координировать процессы сбора информации и эксплуатации БД, а также обеспечивать целостность и защиту данных. При разработке ИС обязательно учитываются интересы конечного пользователя. Главный принцип состоит в том, что от конечных пользователей не должно требоваться каких-либо специальных знаний в области вычислительной техники и языковых средств. Поэтому пользовательский интерфейс должен быть предельно прост и понятен.
   
4. 
   Вычислительная система (ВС) – совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих ЭВМ и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема, обработки и выдачи информации.
   
5. 
   Словарь данных – подсистема БД, предназначенная для централизованного хранения информации о структуре данных, хранящихся в БД, типах данных и форматах их представления, взаимосвязях файлов БД, принадлежности пользователей, кодах защиты информации и проч. Присутствует во всех ИС, но не всегда имеет такое название, эти функции обычно поддерживает СУБД.
   

3.10.3. Классификация информационных систем

В зависимости от используемых технических средств можно выделить следующие типы БД:

• 
  Локальные (ЛБД) – размещаются в памяти одной машины.
  
• 
  Распределенные (РБД) – размещаются в памяти нескольких машин, соединенных в сеть.
  

Совокупность ЛБД, входящих в сеть ЭВМ, является РБД.

Информационные системы можно условно разделить на фактографические, документальные и экспертные.

В фактографических ИС регистрируются факты – конкретные значения данных об объектах реального мира. Основная задача таких ИС заключается в том, что все сведения об объектах (фамилии людей, названия предметов, даты и т. д.) сообщаются системе в каком-то заранее обусловленном формате (например, дата в виде ДД.ММ.ГГ). Информация, с которой работает фактографическая ИС, имеет четкую структуру, позволяющую машине отличать одно данное от другого. Поэтому фактографическая система способна давать однозначные ответы на поставленные вопросы. Например, ИС магазина может ответить на вопрос «Сколько велосипедов марки Салют продал магазин за май месяц?», ИС вокзала – «Какие поезда проходят через город Нижний Новгород?» и т. д.

Документальные ИС работают с неструктурированными текстовыми документами (статьи, книги, рефераты, тексты законов …), графическими или мультимедийными объектами. Такие ИС имеют формализованный аппарат поиска нужного документа. Цель такой системы – выдать в ответ на запрос пользователя список документов или объектов, в какой-то мере удовлетворяющих сформулированным в запросе условиям. Например, выдать список всех статей, в которых встречается слово «рак». Принципиальной особенностью документальной ИС является ее способность, с одной стороны, выдавать ненужные пользователю документы (например, если нужно «рак» – животное, а система отберет «рак» – болезнь), а с другой стороны – не выдавать нужные (например, если в запросе употреблен синоним или произошла ошибка в написании).

Современные фактографические системы часто работают с неструктурированными блоками информации (текстом, графикой, видео), снабженными структурированными описателями.

Рассмотрим пример.

Пусть объектом обработки фактографической ИС служит список эстрадных певцов, причем, для каждого певца имеются данные:

• 
  Сценическое имя (не более 20 символов).
  
• 
  Дата рождения в формате ДД.ММ.ГГГГ.
  
• 
  Пол (М или Ж).
  
• 
  Биография.
  
• 
  Фонограмма.
  

Располагая структурированными описателями (имя, дата рождения, пол), система может выдать строгие ответы на вопросы:

• 
  О каждом певце персонально.
  
• 
  О распределении певцов по возрасту и полу (в любых сочетаниях).
  

Та же информация дублируется в тексте биографии, однако там она не структурирована. Если удалить описатель, то получится документальная ИС.

Важнейший этап обработки любого документа, поступающего на хранение в документальную ИС – индексирование.

Индексирование состоит из двух этапов:

1. 
   Выявление основного содержания документа.
   
2. 
   Описание содержания документа на информационнопоисковом языке и получение соответствующего поискового образа документа (ПОД).
   

При получении запроса на поиск документа составляется поисковый образ запроса, который в процессе поиска сравнивается с поисковыми образами документов до тех пор, пока не будет найдено совпадение.

Информационно-поисковые языки (ИПЯ) можно разделить на три группы:

• 
  Классификационные:
  
  • 
    ИПЯ с иерархической структурой. o ИПЯ с фасетной структурой.
    
  • 
    Эмпирические (неиерархические) языки.
    
• 
  Дескрипторные.
  
• 
  Комбинированные.
  

В иерархических классификационных системах термины находятся между собой в отношении включения. При записи они располагаются в порядке постепенного перехода от общих к частным. Примером такой системы является универсальная десятичная классификация (УДК), применяемая в библиотечном деле (создана в XIX – XX в.). Каждый класс (первая ступень) содержит группу более или менее близких наук, например 5 – математика и естественные науки, 6 – прикладные науки (в том числе и информатика)… Каждая следующая цифра, не меняя значения предыдущих, уточняет их, обозначая более частное понятие. УДК указывается на оборотной стороне титульного листа книги. Пример: 51.938 («Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем»).

Примером эмпирической классификационной системы может быть алфавитно-предметная классификация.

В дескрипторных ИПЯ смысловое содержание документа выражается списком ключевых слов (дескрипторов). Дескриптор – слово или словосочетание естественного языка, отражающее один из аспектов содержания документа. Для обеспечения поиска используется поисковый образ данных, который содержит фиксированный набор дескрипторов, быть может, связанных между собой логическими операциями.

Еще одним видом информационных систем являются экспертные системы.

Экспертные ИС имитируют поведение эксперта (специалиста) в той или иной области. Экспертная система может генерировать новую информацию на основе имеющейся у нее и давать разумные советы исследователям. В основе операций экспертной системы – обработка базы знаний, составленной специалистами в данной области. База знаний содержит факты (изменяющуюся информацию, характеризующую состояние объекта) и правила (информацию о том, как получать новые факты).

3.10.4. Объекты, атрибуты, связи

Целью ИС является обработка данных об объектах реального мира с учетом связей между ними. В теории фактографических ИС данные часто называются атрибутами, а объекты – сущностями.

Объект (сущность) – это нечто существующее и различимое, то есть объектом можно назвать то, для чего существует название и способ отличать один подобный объект от другого. Например, город, человек, класс в школе, фирма, химическое соединение могут быть объектами в той или иной БД.

Группа подобных объектов образует класс объектов. Например, классами объектов могут быть города, люди, работающие на предприятии, товары на складе и т. д. Конкретный объект в такой группе является экземпляром класса.

Атрибут (или данное) – это некоторый показатель (параметр, признак, свойство), который характеризует некий объект и принимает для конкретного экземпляра конкретное значение. Например, класс объектов – города России. Название города – атрибут, принимающий текстовое значение (например, Москва, Красноярск, Тамбов), численность населения – атрибут, принимающий числовое значение и т. д.

ИС оперирует классами объектов, выделенных применительно к данной предметной области, используя при этом конкретные значения атрибутов тех или иных экземпляров класса.

Атрибут некоторого класса объектов сам может быть объектом, имеющим собственные атрибуты. Например, атрибутом служащего является ВУЗ, который он окончил. С другой стороны, конкретный ВУЗ – это объект, характеризующийся собственным набором атрибутов: адрес, фамилия ректора, список факультетов. Таким образом, возникает возможность установления связи между экземплярами объектов разных классов.

Пример. Рассмотрим пример промышленной компании. В этом случае желательно хранить информацию о: проектах, деталях (для этих проектов), поставщиках (деталей), складах (где хранятся эти детали), служащих и т. д. Все перечисленное представляет собой сущности.



Рис. 3.51. Сущности и связи

Между этими объектами существуют связи или отношения (показаны стрелками). На приведенной схеме большинство связей объединяют два типа объекта, но это не всегда так. Например, стрелка может объединять три типа объекта (поставщики – детали – проекты). Это отражает тот факт, что определенные поставщики поставляют определенные детали для определенных проектов. Связь может охватывать и один тип объекта (детали). Она отражает то, что некоторые детали могут являться компонентами других деталей.

В общем случае одни и те же объекты могут быть соединены произвольным числом связей (проекты – служащие две связи: одна из них «работает над», другая «руководит проектом»).

Таким образом, подобная БД представляет собой сущности, атрибуты и связи, иначе говоря, содержит логически связанные данные.

3.10.5. Модели данных

Общее описание БД называется моделью БД.

Модель данных – интегрированный набор понятий для описания данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некоторой организации.

Таким образом, модель данных представляет собой структуру БД и включает в себя описание всех классов объектов, их атрибутов и связей между ними. Модель данных описывает правила, по которым построена БД, определяет допустимые операции с данными.

В фактографических ИС выделяют следующие типы моделей данных:

• 
  Реляционная.
  
• 
  Сетевая.
  
• 
  Иерархическая.