ответы на билеты по информатике. Вопрос 1 Информатика как наука и вид практической деятельности
Скачать 469.08 Kb.
|
Вопрос 1 Информатика как наука и вид практической деятельности Методология информатики как науки: объект, предмет, задачи, методы исследования Структура теоретического ядра информатики (5 разделов) Определение информатики как науки Объект изучения: информационныепроцессывприродеиобществе Предмет: основныесвойстваизакономерностиинформационныхпроцессов, особенностипроявленияинформационныйпроцессоввинформационныхсредах различнойсредыиметодыисредстваавтоматизацииинформационныхпроцессов. Задачи: разработкаформализованныхинформационныхмоделей информационныхпроцессовспомощьюматематики,какязыкавсехнаук, разработкаинформационныхтехнологийпереработкиинформациидляразличных сферчеловеческойдеятельности. Методы исследования: системно-информационныйанализ,информационное моделированиеивычислительныйэксперимент. 1)Теоретическаяинформатиказанимаетсяразработкойматематических моделейинформационныхпроцессов.Внеѐвходяттеорияинформатики, теориякодирования,теорияалгоритмовитеорияавтоматов. 1) Вычислительнаятехника– разработкаобщихпринциповпостроения вычислительныхсистем. 2) Программирование– изучениеспособовсоставления,проверкии улучшенияпрограммдляЭВМ. 3) Информационныесистемы– разработкасистемдляавтоматизации информационныхпроцессовсиспользованиемвычислительнойтехникии компьютерныхсистем. 4) искусственныйинтеллект– разработкакомпьютерныхпрограмм. Информатика– фундаментальнаяестественнаянаука,изучающаяобщие свойстваинформации,процессы,методыисредстваеѐобработки(сбор, хранение,перемещение,выдача). Вопрос 2 Основные понятия информатики: информация, информационный процесс Философское определение информации (разнообразие, отражение) Свойства информации (запоминаемость, передаваемость и т.д.) Понятие информационного процесса Базовые информационные процессы (в чем их суть) Филопределение.Информация– этоотраженноеразнообразиезаключенногов структуреобъекта(1937г.)Информацияпроявляетсятогда,когдахотябы«2элемента»в совокупностиразличаются. Отражение– свойствоприсущеелюбомуматематическомуобъектуврезультате взаимодействиявоспроизводитьисохранятьвсвоейструктуресвойстваиструктурудругих систем. Воспроизведениевсвоейструктуреструктуры исвойствдругойсистемы(тоесть разнообразие)иестьпередачаинформации. Свойства информации:запоминаемость,передаваемость,воспроизводимость,преобразуемость, стираемость. 1) Запоминаемость– одноизсамыхважнейшихсвойств.Именносзапоминаемой (микроскопической)информациеймыимеемделовреальнойпрактике. 2) Передаваемостьинформацииспомощьюкашаловсвязихорошоисследованаврамках теорииШеннона.Уданномслучаеимеетсяввидунесколькоинойаспект– способность информацииккопированию. 3) Воспроизводимостьинформациитесносвязанасеѐпередаваемостьюинеявляетсяеѐ независимымбазовымсвойством.Воспроизводимостьхарактеризуетнеиссякаемостьи неистощимостьинформации,тоестьчтоприкопированииинформацияостается тождественнойсамойсебе. 4) Преобразуемость– фундаментальноесвойствоинформации.Оноозначает,что информацияможетменятьспособиформусвоегосуществования.Копируемостьесть разновидностьпреобразованияинформации,прикоторомѐколичествонеменяется.В общемслучаеколичествоинформациивпроцессахпреобразованияменяется,но возрастатьнеможет. 5) Свойствостираемостиинформациитакженеявляетсянезависимым.Оносвязаностаким преобразованиеминформации(передачей),прикоторомеѐколичествоуменьшаетсяи становитсяравнымнулю. Процесс– сменасостоянийобъектоввовремени. Информационныйпроцесс– этопроцесспреобразованияинформации,врезультатекоторого меняетсясмыслилиценность. Базовые информационные процессы (в чем их суть) Восприятие,передача,хранение, обработка. Вопрос 3 Измерение информации: вероятностный подход зависимость количества информации в сообщении от вероятности получения сообщения (формула, пример задачи) формула Хартли (в каких случаях используется, пример задачи) определение бита с точки зрения вероятностного подхода среднее количество информации, приходящееся на одно из множества сообщений. Энтропия системы. Формула Шеннона (пример задачи) Связь информации и энтропии (формула, пример) Вматематическойтеорииинформацииисходятизтого,чтовнекоторомсообщениеXt количествоинформацииL (xt)зависитнеотеѐконкретногосодержания,степениважностии т.д.,аотвероятностиполученияэтогосообщенияP (xt). ВероятностьсобытияАравноотносительночислаисходов,благоприятствующихсобытию А(m)кчислувсехравновозможныхисходов( ). Суммавероятностивсехвозможныхисходовопытаравна1. Чемменьшевероятностьполучитьсообщение,тембольшеинформациисодержитсяв нем. Есливсесообщенияотданногоисточникапоступаютсодинаковойвероятностью,то вероятностьодногоизN равновероятныхсобытий, аколичествоинформациивэтомсообщении определяетсяпоформуле: ФормулаХартли.(1928г).Зависимостьколичестваинформациивсообщенииотколичества равновероятныхсообщения. 1бит– этоколичествоинформации,получаемоеприполученииодногоиздвух равновероятныхсообщений.( ) Втеорииинформациичащевсегонеобходимознатьнеколичествоинформации, содержащеесявотдельномсообщении,асреднееколичествоинформациинаодноизмножества передаваемыхсообщений,создаваемыхсистемой(источникомсообщений),т.е.энтропию системы.H(x) – энтропиясистемы. ФормулаШеннона ( ) N – количестворазныхсообщений,которыеможетгенерироватьсистема. Pi – вероятностьпоявлениянекоторогосообщения.. Энтропия– численнаямеранеопределенностинашихзнанийосостояниинекоторойсистемы (источникасообщений). Количествоинформации(I),полученноеизсообщенияосостояниисистемы,равно разностинеопределенностейнашихзнанийосостояниисистемы,изменившихся«до»и «после»получениясообщения.( ) Еслисообщениеполностьюснимаетнеопределенностьотносительносостояниясистемы,то количествоинформациивэтомсообщениичисленноравноэнтропиисистемыдополучения сообщения. Пример. Сколькоинформациисодержитсявсообщенииотом,чтонаигральнойкости выпалочетноечислоочков? Решение. Вопрос 4. какой принимается вероятность исходов опыта с системой от чего зависит количество информации об одном исходе определение количества информации по объемному подходу (формулы, пример) определение бита по объемному подходу Объѐмныйподходиспользуетсядляизмеренияколичества информациивтексте, представленномввидепоследовательностисимволовнекоторогоалфавита. Количествосимволоввалфавитеназываетсямощностьюалфавита. Предполагается,чтовсесимволывтекстевстречаютсясравнойвероятностью. Определениеколичестваинформации 1) Вычисляютколичествоинформации,котораянесеткаждыйсимволтекста (Информационныйвессимвола)i= 2) Общееколичествоинформации(информационныйобъѐмтексте)определяется каксуммаинформационныхвесоввсехсимволов,составляющихтекст. I=K*i,гдеK – количествосимволоввтексте,I – информационныйвес,I – объѐм. Пример: C позицииобъѐмногоподходакизмерениюинформации1бит– этоинформационный вессимволаиздвоичногоалфавита. Вопрос 5 Представление текста в памяти ЭВМ кодировочные таблицы ASCII и Unicode структура таблиц ASCII и Unicode информационный вес символа в ASCII и Unicode ввод символов с клавиатуры Языктекстовогопредставленияопираетсянаалфавит– упорядоченныйнабордопустимых символов. Длякомпьютерногопредставлениятекстатребуетсявзаимно-однозначносопоставитьбуквы алфавитаидвоичныекоды.Таблицакодировки– таблица,содержащаяупорядоченный переченьсимволов,всоответствиискоторойпроисходитпреобразованиесимволавего двоичныйкодиобратно. ИсторическипервойвозниклакодировочнаятаблицаASCII,с мощностьюалфавита256символов.Отсутствиеединогостандартаразмещения кириллическихсимволоввтаблицеASCII приводиткпроблемамскодировками. таблицаUnicode (1993)снижаетограничениеоднобайтовыхтаблиц– невозможность одновременногоиспользованиянесколькихязыков. ИнформационныйвессимволавASCII – 8бит,вUnicode – 32 бита. Вводсимволовсклавиатуры. 1) Вовремянажатияклавишзамыкаютсяконтактыиформируетсяскан-код(номер клавиши),которыйпредаетсянаконтроллерклавиатуры. 2) Контроллерставитвсоответствиескан-кодикодизустановленнойкодировочной таблица,спомощьюспециальнойпрограммы. 3) Нажатиебуквенно- цифровойклавишипосылаетсигналнавидеокарту,изПЗУ (постоянноезапоминающееустройство)которойвыбираетсякодзнакогенерациидля отображениясимволанаэкран. Вопрос 6 Ввод, оформление и структурирование текста -Правила компьютерного набора текста -Виды программ для набора текста -Шрифт, гарнитура, стиль, виды шрифтов -Структурирование текста 1.Всесловаразделяютсяоднимпробелом! 2.Знакипрепинанияпримыкаюткпредыдущемуслову. 3.Скобкиикавычкивсехвидовпримыкаюткпервомуипоследнемуслову,заключеннымвних. 4.Текстразрываетсятольковконцеабзаца. 5.Отступывначалеабзацаделаютсяспомощьюлинеек,анепробелами. Программыпонаборутекстаразделяютсяна: 1. Текстовыередакторы– программы,позволяющиенабратьтекст,нонеоформитьегодля печати(Блокнот,Notepad++, PSPad) 2. Текстовыепроцессоры– сложныепрограммныекомплексы,позволяющиевыполнить оформлениетекста(форматирование),сопроводитьегографическимиматериаламиит.д. (Word, Open Office, Writer) Шрифт– графическийрисунокбукв,цифрисимволов,обладающийобщимидлявсех символовстилистическимиособенностямиизображения.Основныепараметры: Кегель– размершрифта,Начертание– параметрплотностишрифта(светлый, полужирный,жирный),Гарнитура– совокупностьвсехвозможныхразмерови вариантовнаписанияшрифтов(Arial, Verdana – сзасечками, Times New Roman – беззасечек).Засечки– небольшиеэлементынаконцахштриховбукв. Видышрифтов: 1. Рубленныешрифты(преимущественноугловоесоединениештрихов,беззасечек,лучше воспринимаетсясэкрана) 2. Антиквенныйшрифт(соединениемеждуштрихамисглажены,обязательнызасечки, лучшевоспринимаетсявпечатныхтекстах) 3. Акцидентные(оформительсткие,имеютдекоративныеэлементы,прибольшом количестветекстаутомляетглаза) Структурированиетекста Абзац- единицапростарнственногоразмещениятекста. 1. Выравнивание– правиларасположениябукввстрокеабзаца. 2. Отступы– откраевполосынабора. 3. Абзацныйотступ. 4. Интервалы. Вопрос 7. Представление целых чисел в в памяти ЭВМ виды целых чисел в компьютере алгоритм получения прямого кода целого числа без знака алгоритм получения дополнительного кода целого числа со знаком (зачем нужен дополнительный код) Наибольшуюпоследовательностьбит,которуюпроцессорЭВМможетобрабатыватькакединое целое,называютмашиннымсловом.Разрядывмашинномсловенумеруютсясправаналево, начинаяс0. Всецелыечиславкомпьютереразделяютсяна: - числабеззнака(толькоположительные) - числасознаком(+и-) 0встаршемразряде– положительное,1– отрицательное. Дляпредставлениявпамятицелогодесятичногочислабеззнакаиспользуетсяпрямойкод: 1. Числопереводитсявдвоичнуюсистему. 2. Двоичнуюзаписьслевадополняюттакимколичество0,сколькотребуеттипданных числа. Пример: Дляпредставлениявкомпьютерецелыхчиселсознакомиспользуютдополнительныйкод. Дополнительныйкоднужендлятого,чтобызакодироватьзнак«-»исвестипроцедуру вычитанияксложению.Дополнительныйкодцелогоположительногочисласознаком совпадаетсегопрямымкодом. 1) Записатьпрямойкодмодулячисла(перевестивдвоичнуюсистему) 2) Инвертироватьего. 3) Полученныйобратныйкодсложитьс1. Пример: Обратный: есличислоположительное,топростоперевестиегокодвдесятичнуюсистемусчисления еслиотрицательное,необходимовыполнитьследующийалгоритм: 1) Вычестьизкода1 2) инвертироватькод 3) перевестивдесятичнуюСС 4) полученноечислозаписатьс«-» Вопрос 8 Представление вещественных чисел в памяти ЭВМ проблема представления вещественных чисел в памяти ЭВМ нормализованная форма вещественных чисел (как ее получить) какая информация о вещественном числе хранится в компьютере структура хранения вещественного числа в памяти ЭВМ алгоритм получения представления десятичного вещественного числа в памяти ЭВМ Вещественныечисла(конечныеибесконечныедесятичныедроби)хранятсявкомпьютере в форматесплавающейточкой,котораяопираетсянанормализованнуюформузаписичисел. Нормализованнаяформазаписичисел Вдвоичнойсистеме: А=1,М* М– мантисса(еѐцелаячасть=1) P – порядок,записанныйвдесятичнойсистеме. Призаписинормализованногочиславкомпьютерехранятсязначениезнакачисла,мантиссыи смещѐнногопорядка. Впамятикомпьютерахранитсянесамозначениепорядка,азначениепорядкасосмещением. Порядокможетбытьсознаком+или– Смещѐнныйпорядокимееттолькополодительноезначение смещениевыбираюттак,чтобыминимальномузначениюистинногопорядкасоответствовал0. Длязаписивнутреннегопредставлениявещественногочисланеобходимо: 1) Привестимодульданногочиславдвоичнуюсистемусчисления. 2) Нормализоватьдвоичноечисло,т.е.записатьввиде1,М* 3) Прибавитькпорядку+127(дляsingle)+1023(дляDouble)иперевестиполученное числовдвоичнуюСС. 4) Учитываязнакчисла,выписатьегопреставлениев4х(8ми)байтовоммашинномслове (дополнивмантиссунеобходимымколичествомнулей) Вопрос 9 Дискретное представление графической информации в памяти ЭВМ понятие дискретной и неприрывной информации суть процедур дискретизации и квантования растровая и векторная дискретизация графических изображений Вслучае,когдапараметр сигналапринимаетпоследовательноевовремениконечноечисло значений,сигналназываетсядискретным.Информация,передаваемаяисточником,вэтом случаеназываетсядискретной.(чтениекниги)Еслижеисточниквырабатываетнепрерывное сообщение,соответствующаяинформацияназываетсянепрерывной.(человеческаяречь) Графическоеизображение– совокупностьсветовыхсигналовнаплоскости. Чтобысохранитьинформациюографическомизображении,егоподвергаютдискретизациии квантованию.Придискретизациинепрерывнымвременнымилипространственным характеристикиобъектаставятсявсоответствиедискретноемножествоэлементов. Приквантованиинепрерывныйдиапазонвозможныхзначенийнекоторойхарактеристики элементапреобразуетсявконечноемножествочисел.Обепроцедуры приводяткпотеричасти информации. Прирастровойдискретизацииграфическойинформациинаизображениенакладываетсясетка (растр),каждаяячейкакоторой(пиксель)рассматриваетсякакдалеенеделимыйфрагмент, определенныйнабороматрибутов:координатами,формой,размеромицветом.Процедура разбиенияизображениенапикселиназываетсярастеризациейилиоцифровкойизображения. Размерсеткирастра,задаваемыйввидеm*n,гдеm – числопикселейпогоризонтали,n – число пикселейповертикали,называетсяразрешеннойспособностьюилиграфическимразрешением экрана. Векторнаядискретизация– эторазбиениеизображениянанаборграфическихпримитивов (прямая,кривая,окружностьит.д.),которыеописываютсяматематическимиформуламис использованиемсистемыкоординат. Впамятикомпьютерахранятчисла,определенноеместоположение,форму,толцину,цвет линий.Построениевекторногопредставления- векторизацияизображения. Вопрос 10 Кодирование цвета в памяти ЭВМ Математическая модель цвета: законы Грассмана цветовые модели RGB, CMYK, HSB (базовые цвета, цвет какого объекта описывает (отражающего или излучающего)) Связь глубины цвета и количества цветов в изображении Математическийаппараттрехкомпонентнойтеориицвета.(законыГрассмана) Законтрехмерности:спомощьютрехвыбранныхлинейнонезависимыхцветовможно однозначновыразитьлюбойцвет(цветалинейнонезависимые,еслиникакойизнихнельзя получитьпутемсмешиванияостальных) Законнепрерывности:принепрерывномизмененииизлучениицветсмешиваниятакжеменяется непрерывно(клюбомуцветуможноподобратьбесконечноблизкийцвет) Законаддитивности:всецветаравноправны.Разложениецветовможновыполнитьклюбому цвету. ЗаконыГрассманаустанавливаютобщиесвойстваматематическоцмоделицветов: 1. цвета можнорассматриватькакточкииливекторывтрехмерномцветовомпространстве 2. абсолютночерномуцветувсегдасоответствуетточка(0;0;0) 3. точкипространства,соответствующиецветамвидимогоспектра,образуютв пространственекотороевыпуклоетело. Цветовая модельRGB – описаниецветаизлучающегообъекта. Основныецвета:красный,зелѐный,синий.(телевизоры,мониторы,проекторыит.д.) ЦветоваямодельCMYK – описаниецветаотражающегообъекта. основныецвета:голубой,пурпурный,желтый.(набумаге) ЦифроваямодельHSB – модельцветовосприятиячеловека.Вэтоймоделицветполучаетсяиз спектральногодобавленияопределенногопроцентабелойичернойкрасок. Hue (цветовойтон)– одинизцветовспектральногоразложенияцвета Saturation (насыщенностьцвета)– чистотацвета(определенный%добавленнойкцветыбелок краски) Brightness (яркость)– освещѐнностьилизатемненностьцвета(определенный%добавления чернойкраски) Глубинацвета– количествобит,использующихсядлякодированияцвета. N=,где N – количествоцветов,i – глубинацвета.Наиболеераспространено:4,8,16,24 битнаточку. Вопрос 11 Сжатие информации обратимые методы сжатия информации: метод упаковки, метод Хаффмана, метод RLE (пример сжатия для метода упаковки или RLE) Сжатие с регулируемой потерей информации (привести названия методов и их идеи) Сжатиеинформации– операция,врезультатекоторойданномукоду ставитсявсоответствиеболеекороткийкод. Обратимыеалгоритмысжатия– болеекомпактнокодируютвходныеданные. Длянихсуществуютобратныеалгоритмы,точновосстанавливающиеисходные данныеизсжатогомассива. Методупаковки:есливсжимаемоммассиведанныхприсутствуеттолько небольшаячастьиспользуемогоалфавита,можноуменьшитьколичествобит, отводимыхдлякодированиясимволов.Пример:ВходнойтекстКОЛОКОЛО КОЛОКОЛАASCII=256,i=8 I=8*18=144 бит N=5, i=3 I=18*3=54 МетодХаффмана:частовстречающиесясимволыкодируютсякороткими кодами,аредковстречающиеся– длинными. ПостроениекодаметодомХаффмана: 1. Частотывстречаемостисимволоввыписываютслеванаправовпорядке убывания. 2. Просматриваявершинысправаналево,выбирают2вершиныс минимальнымвесомиобъединяют. 3. Левоереброполучаетметкуо,правое– 1 4. Повторятьшаги2и3,поканеостанетсяоднавершина.Еѐвесравенсумме частотвстречаемостивсехбукв. МетодRLE:выявляютсяповторяющиесяпоследовательностиданныхи заменяютсяпростойструктурнойповторяющимсяфрагментоми коэффициентомповторения.Эффективендляграфическихфайловсбольшими областямиповторяющегосяцвета.Длятекстовыхданныхнеэффективен. АлгоритмJPEG.Алгоритмупередаетсябитоваякартаизображенияи степеньсжатия. АлгоритмMP3.Алгоритмупередаетсязвуковойфрагментжелаемый битрейт– количествобитдлякодированияоднойсекундызвука. Вопрос 12 Алгебра логики что такое высказывание, логическое выражение основные логические операции и их таблицы истинности приоритет выполенния логических операций что такое равносильные выражения способы доказания равносильности логических выражений (таблица истинности, законы логики) Алгебралогики– разделматематическойлогики,изучающийструктурусложных логическихвысказыванийиспособыустановленияихистинностиспомощью алгебраическихметодов. Высказывание– этоповествовательноепредложение,относительнокоторогоможнооднозначно сказать,чтооноистинноилиложно.Логическоевыражение – простыевысказывания, обозначенныебуквами(переменными)имеждунимивыполняютсялогическиеоперации. 1. Инверсия(«неверно,что…»логическоеотрицание) 2. Конъюнкция(«и» логическоеумножение) А В А*В 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 3. Дизъюнкция(«или»логическоесложение) А В А+В 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 4. Разделительнаядизъюнкция(«либо»,«исключительноеили»сложениепомодулю2) А В АВ 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 5.Импликация(«если,что»логическоеследование) А В А→В 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 6.Эквивалентность(«тогдаитолькотогда»логическоеравенство) А В А↔В 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Приоритетвыполнения 1. Действиявскобках 2. инверсия 3. конъюнкция 4. дизъюнкция 5. импликацияиэквивалентность ЕслизначениявыраженийАиВсовпадаютнавсехвозможныхнаборахзначений входящихвихпеременных,тотакиевыраженияназываютравносильными (А = В) Любоевыражениеможнопреобразоватькравносильномуему,вкотором используютсятолькобазисныеоперации*,+иинверсияспомощьюзаконов алгебры логики способыдоказыванияравносильностилогическихвыражения Убедитьсявравносильностидвухлогическихвыраженийможнопутемпостроениятаблицы истинности дляних.Такжеубедитьсявравносильностивыраженияможноспомощьюзаконов логики,такиекак: законтождества,законпротиворечия,законисключительноготретьего,закон двойногоотрицания,законкоммутативности,законассоциативности,законы дистрибутивности,законыдеМоргана,формулысклеивания(законисключения),формулы поглощения,правилазаменыоперацииимпликации,правилазаменыоперации эквивалентности,правилазаменыоперацииразделительнойдизъюнкции,атакжесвойства констант. Вопрос 13 Логические основы ЭВМ логические элементы (название, изображение на схеме) логическая схема как осуществляется синтез логических схем на основе логических выражений получение логических выражений по таблице истинности (алгоритм получения СКНФ, СДНФ) Логическиеэлементы ЛогическийэлементНЕ(инвертор)реализуетоперациюотрицания ЛогическийэлементИ(конъюнктор) – операциюлогическогоумножения ЛогическийэлементИЛИ(дизъюнктор ) - операциюлогическогосложения и-не илине логическаясхема– комбинациябазисныхэлементов,вкоторойвыходыодних элементовприсоединеныквходамдругих. Синтез логического выражения - построениелогическоговыраженияпоготовой таблицеистинности,котораяописываетнужноеправилообработкидвоичныхданных 1.Определитьпорядоклогическихопераций 2.изобразитьдлякаждойлогическойоперациисоответствующийейвентель 3. соединитьвентиливпорядкевыполнениялогическихопреаций Потаблицеистинностиможнопостроитьсоответствующееейлогическоевыражениев совершеннойконъюнктивнойнормальнойформе(СКНФ)илисовершенной дизъюнктивнойнормальнойформе(СДНФ) A ̚ A Вопрос 14 Типовые логические устройства ЭВМ что такое полусумматор, одноразрядный сумматор, сумматор, триггер таблицы истинности и логических схемы полусумматора, одноразрядного сумматора и триггера КтиповымлогическимустройствамЭВМотносятся: Сумматор — основнойузеларифметико-логическогоустройстваЭВМ,служитдля суммированиядвоичныхчиселпосредствомпоразрядногосложения Триггер — этоэлектроннаясхема,широкоприменяемаяврегистрахкомпьютерадля надѐжногозапоминанияодногоразрядадвоичногокода. Вопрос 15 Информационные модели систем понятие модели, моделирования , информационной модели этапы информационного моделирования Формализация: понятие, уровни Модель– искусственносозданныйобъект,заменяющийобъектмоделированияи воспроизводящийчастьегосвойств,существенныхсточкизренияцелимоделирования. Моделирование– универсальныйметодпознаниядействительности,которыйзаключаетсяв выделенииизсложногообъектанекоторыхчастейизамещенииихдругими объектами,более простыми,понятнымииудобнымидляизучения. Информационныемодели– описаниемоделируемогообъектанаодномизязыковкодирования информации. Этапыинформационногомоделирования 1. Выборобъектамоделирования 2. Определениецелимоделирования 3. Системныйанализобъектамоделирования 4. Построениеформализованнойинформационноймоделиобъектамоделирования:сеть, дерево;таблица;математическиеформулы,графики. 5. Созданиекомпьютерноймоделимоделирования(СУБД:MS ACCESS, Open Office Base, табличныепроцессы:MS Excel, OO Calc,языкипрограммирования:Pascal, C++ ,универсальныеиспециализированныесисткмымоделирования:Maple, Matcad ) 6. Тестированиекомпьютерноймодели Формализация - этоотображениерезультатовмышлениявточныхпонятияхи сущностях. Чемвышеуровеньформализацииинформационноймодели,темменьшевнейотражаются субъективныесвойстваееавтора,итемменьшеразличийввосприятииэтоймоделиуразных приемниковинформации. Первый уровень формализации характеризуется появлением мысленного образа объекта моделирования у автора модели. На втором уровне мысленный образ переходит в речь. На третьем уровне речь оформляется в виде текста, не содержащего эмоции и лишние слова, записанного с соблюдением определенных правил. На четвертом уровне текст записывается по законам соответствующей науки. Напятом уровнеформализацииобъектмоделированияописываетсяспомощьюязыка математики. Формализациявматематикепонимаетсякакпостроениеформальной системы. Формальная система – математическаямодель,задающаямножестводискретныхобъектов путемописанияисходных объектов (алфавитасистемы)иправил построения новыхобъектовиз исходныхиужепостроенных Вопрос 16 Системный анализ объекта моделирования понятие системы, элемента, взаимодействия свойства системы что такое системный подход каковы этапы системного анализа разновидности моделей структуры системы (сеть, дерево, таблица) Система – любой объект, существующий с определенной целью, состоящий из множестваэлементов,находящихсямеждусобойвовзаимодействии,имеющий свойства,несводимыексвойствамегосоставляющих,обособленныйотсредыи взаимодействующийснейкакединоецелое. Элемент - простейшийкомпонетсистемысоследующимисвойствами:врамкахданнойзадачи онне имеетвнутреннегоустройстваирассматриваетсякакединоецелое.;имеетнаборсвойств (атрибутов),которыеизменяютсяврезультатевнешнеговоздействия;имеетимя. Взаимодействие – существеннаясвязьмеждуэлементамисистемы,котораяпозволяет установить границысистемы. Свойствасистемы. 1. Целостностьиделимость. Соднойстороны,система– совокупностьобъектов,воспринимаемаякакединоецелое.С другой– внеймогутбытьвыделенысоставляющиееѐэлементы. 2.Структурность(взаимосвязьэлементов).Характеристикисистемы,еѐповедениезависятне толькоотсвойствэлементов,ноиотспособаихвзаимосвязи,т.е.отструктурысистемы. 3.Неоднозначностьсоответствия.«Система– структурасистемы». Взависимостиотцелисистемы,можновыделитьразныесвязи,признакиисвойствасистемыв качествеструктурных.Вобщемслучаеоднозначногосоответствиямеждусистемойиеѐ структуройнет. 4.Эмерджентность. Системеприсущиинтегративные(системные)свойства,которыенесвойственныниодномуиз еѐэлементоввотдельности,нозависятотихсвойств. 5.Взаимодействиесосредой. Системапроявляетсвоисвойствавпроцессевзаимодействиясосредой. Системныйподход– методисследованиякакого-либообъектакаксистемы. Этапысистемногоанализа: 1. Постановкацели 2. Выделяютсяосновныеэлементыиподсистемы. 3. определить,каконивзаимосвязанымеждусобой. 4. Выявитьосновныефункциикаждойполсистемыисистемывцелом. 5. Определитьвходыивыходысистемы,способыреагированиянавнешниевоздействия. 6. Выявитьсистемообразующиефакторы. 7. Определитьсистеморазрушающиефакторы. 8. Проанализироватьэтапыразвитиясистемы,еѐперспективы. Выделают3разновидностиструктурданных:сетевая,иерархическая,табличная. Вопрос 17 Реляционная модель данных и базы данных что такое реляционная база данных классификация БД по структуре модели данных Модель данных: сущность, атрибут, связь объекты реляционной БД: таблица, запись, поле, первичный ключ нормализация реляционной модели данных: для чего производится нормализация, описание трех нормальных форм Реляционнаябазаданных– этосредстводлярациональногоиэффективного храненияинформациивформевзаимосвязанныхтаблиц. Сущность– этото,очемнужнохранитьинформациювбазеданных.Информация окаждойсущностихранитсявопределеннойтаблицеБД. Атрибут– некотороесвойствосущности(названиеатрибутасоответствуетназваниюстолбца таблицы) Типысвязимеждусущностями(таблицамивреляционныхмоделяхданных): 1. Одинкодному 2. Одинкомногим.Записьизоднойтаблицысвязываетсяснесколькимизаписямииз другойтаблицы. 3. Многиекомногим.Записьизпервойтаблицысвязываетсяснесколькимизаписямииз другойтаблицыинаоборот.Этоттипнельзяорганизоватьнапрямую.ДлясвязиМкМ создаетсятретьятаблица,называемаясводнойтаблицей. Схема базыданных– этопереводконцептуальноймоделиданныхнаязык конкретнойбазыданных.ВтеорииреляционныхБДтаблица,содержащая описаниесущности,называетсяотношением.Структурнымисоставляющими отношенияявляютсязаписи(строки)иполя(столбцы). Длякаждойтаблицы определяетсяпервичныйключ– полеилисовокупностьполей,значениекоторых недолжноповторятьсявразныхзаписях.Каждыйатрибутотношенияимеет определенныйтип.Существуют4основныхтипа:символьный,числовой, логический,дата. Нормализацияреляционноймоделиданных– этопроцессреорганизацииданныхс цельюприведениятаблицквиду,позволяющемуосуществлятькорректное редактированиеданных. Перваянормальнаяформа(1NF) Отношениенаходятсяв1NF,есливсеегополяявляютсяатомарными,т.е.далеенеделимымив рамкахрассматриваемойзадачи. Втораянормальнаяформа.(2NF) Первичныйключнеявляетсясоставным.1)Определитьнакакиечастиможноразбить первичныйключтак,чтобынекоторыеизнеключевыхполейзависелиотэтихчастей. 2)Создатьновуютаблицудлякаждойчастиключаипереместитьтудагруппы,зависящиеот этихполей. Третьянормальнаяформа(3NF) Отношениенаходитсяв3NF,еслинаходитсяв2NF ивнемотсутствуютполя,транзитивно зависящиеотключевого.Чтобыперейтиот2NF к3NF нужно:Определитьтранзитивно зависящиеотключаполя(группыполей)ипереместитьихвновуютаблицу. Вопрос 18 Компьютерное математическое моделирование понятие компьютерной математической модели. этапы компьютерного математического моделирования (охарактеризовать каждый) Математическаямодель– этосовокупностьколичественныххарактеристик некоторогообъекта(процесса)исвязеймеждуними,производимыхнаязыке математики,тоестьспомощьюформул,уравненийидругихматематических соотношений. Этапы: Вопрос 19. понятие компьютерной математической модели. классификация компьютерных моделей по цели моделирования (характеристика каждого класса, основное назначение моделей данного класса, примеры) Классификация по цели моделирования: 1.Дескриптивные 2.Имитационные 3.Оптимизационные 4.Игровые 1.Дескриптивные – описываютсостояниеобъектаилипроцессаспомощьюаналитических выраженийикакбыфиксируютсведениячеловекаоних.примеры:описаниедвижения воздушныхмассватмосфере,предсказаниесолнечныхилунныхзатмений 2.Имитационные – воспроизводитповедениесложнойсистемы взаимодействующих.элементов. Особенности:объект– сложнаянеоднороднаясистема;присутствуютфакторыслучайного поведения;процессразвиваетсявовремени;невозможнополучитьрезультатымоделирования безиспользованиякомпьютера. приперы:Модельизменениячисленностимикроорганизмоввколонии,Модельдвижения молекулвгазе,Модельклиматическихиэкологическихпроцессов,возникающихв результате взрываатомнойбомбы,Модельформированияочередивсистемемассовогообслуживания 3.Оптимизационные – служатдляпоисканаилучшихрешенийприсоблюденииопределѐнных условийиограничений.Вмодельвходитодинилинесколькопараметров,доступныхнашему влиянию. примеры:оптимизируямаршрут,мыснижаемстоимостьперевозок,меняятепловыережимыв зернохранилище,мыможемстремитьсяподобратьтакойрежим,чтобыдостичьмаксимальной сохранностизерна,т.е.оптимизируемпроцесс,знаяценынапродуктыипотребностьчеловекав пище,организоватьпитаниебольшихгрупплюдейкакможносбольшейпользойдляздоровьяи какможнодешевле. 4.Игровые –Моделируютспособыпринятиярешенийвусловияхналичиянеполной информациислужатдляпоискастратегийведущихкуспеху Игровыемоделивчастностиприменяютсяпримоделированииразвитияконфликтов (политических,экономических,военных) По учету фактора времени: 1. Статистические модели – отражаютсостояниеобъектамоделированияв фиксированныймоментвремени. 2. Динамические модели – отражаютсменусостоянийобъектамоделированиявовремени По учета фактора случайности в смене состояний объекта: 1. Детерминированные модели – поведенияобъектамоделированияописываетсяна основевыявленныхзакономерностей. 2. Недетерминированние (стохастические) – вповеденииобъектаучитываетсяфактор случайности. Вопрос 20 Нестрогое определение алгоритма нестрогое определение алгоритма свойства алгоритма Формы представления алгоритма Алгоритм– этопонятноеиточноепредписаниеисполнителю совершитьпоследовательностьдействийнаднекоторымиобъектами, направленныхнадостижениепоставленнойцелиилинарешение поставленнойзадачи. Свойства: 1. Дискретность– алгоритмдолженсостоятьизотдельныхшагов(команд). Каждыйшагдолженбытьзаконченисполнениемпрежде,чемонперейдѐтк следующему. 2. Понятность– алгоритмдолженвключатьтолькокомандыизвестные исполнителю. 3. Детерминированность– каждаякомандаалгоритмадолжнабытьчеткой, однозначнойинеоставлятьместадляпроизвола. 4. Результативность– конечноечислошаговалгоритмалибодолжно приводитькрешениюзадач,либоостанавливатьсяивыдаватьсообщениео невозможностиихрешений. 5. Массовость– алгоритмырешениязадачидолжныразрабатыватьсявобщем виде,т.е.ондолженбытьприменендлянекоторогоклассазадач, исходныхданных. Формапредставления: 1. Словесныйспособ.Алгоритмпредставляетсобойописание последовательныхэтаповобработкиданныхнаестественномязыке. 2. Графическийспособ.Алгоритмизображаетсяввидеблок-схемы– последовательносвязанныхмеждусобойфункциональныхблоков,каждый изкоторыхсоответствуетвыполнениюодногоилинесколькихдействий. Каждомутипудействийсоответствуетгеометрическаяфигура– блок. Блочныесимволысоединяютсялиниямипереходов,определяющими очерѐдностьвыполнениядействий. 3. Псевдокод.Языкописанияалгоритмов,использующийключевыеслова языковпрограммирования,ноопускаетподробностииспецифических синтаксис.«КУМИР» 4. Записьнаязыкепрограммирования.Компьютерможетвыполнятьтолько инструкциинаформальномязыке,обладающимстрогимсинтаксисоми полнойсмысловойопределенностью. Вопрос 21 Базовые алгоритмические структуры Следование (обозначение на блок-схеме) Ветвление (виды, обозначение на блок-схеме) Цикл (виды, обозначение на блок-схеме) Логическаяструктуралюбогоалгоритмаможетбыть представленакомбинацией 3хбазовыхструктур:следование,ветвление,цикл. Следование. Образуетсяпоследовательностьюдействий,следующиходноза другим. Ветвление. Обеспечиваетвзависимостиотрезультатапроверкиусловие(даили нет)выбородногоизальтернативныхпутейработыалгоритма.Структура ветвлениясуществуетв4хосновныхвариантах:если-то,если-то-иначе,выбор, выбориначе. Еслито.Если(условие),то(действие) Если-иначе.Если(условие),то(действие1),иначе(действие2). Выбор.Приусловие1,действие1, Приусловии2,действие2 Приусловииn,действиеn. Выбориначе. Приусловии1,действие1, Приусловии2,действие2, Приусловииn,действиеn. Иначедействиеn+1. Цикл. Обеспечиваетмногократноевыполнениенекоторойсовокупности действий,котораяназываетсятеломцикла. Цикл с предусловием «Пока». Предписываетвыполнятьциклдотехпор,покавыполняетсяусловие,записано послеслова«пока».Числоповторенияоператоровтелациклазаранеенеизвестное. Выходизциклавыполняетсявслучаеневыполнениязаданногоусловия. Цикл с постусловием «пока». Выполняетсериюкоманддотехпор,покаусловие станетистинным.Числоповторенийоператоровтелациклазаранеенеизвестно. Цикл с параметром «Для». Предписываетвыполнятьтелоцикладлявсех значенийнекоторойпеременнойвзаданномдиапазоне.Циклспараметром используют,когдачислоповторенийзаранееизвестно. |