К какому типу информационных моделей относится матрица объект свойство
Структура и правила оформления таблицы
Для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств, наиболее часто используются таблицы, состоящие из столбцов и строк.
Тебе хорошо известно табличное представление расписания уроков, в табличной форме представляются расписания движения автобусов, самолётов, поездов и многое другое.
Представленная в таблице информация наглядна, компактна и легко обозрима.
В таблице может содержаться информация о различных свойствах объектов, об объектах одного класса и разных классов, об отдельных объектах и группах объектов.
Правильно оформленная таблица имеет следующую структуру.
Необходимо соблюдать следующие правила оформления таблиц.
- Заголовок таблицы должен давать представление о содержащейся в ней информации.
- Заголовки граф и строк должны быть краткими, не содержать лишних слов и, по возможности, сокращений.
- В таблице должны быть указаны единицы измерения. Если они общие для всей таблицы, то указываются в заголовке таблицы (либо в скобках, либо через запятую после названия). Если единицы измерения различаются, то они указываются в заголовках строк или граф.
- Желательно, чтобы все ячейки таблицы были заполнены. При необходимости в них заносят следующие условные обозначения:
- (?) — данные неизвестны;
- × — данные невозможны;
- ↓ — данные должны быть взяты из вышележащей ячейки.
Для того чтобы на основании информации, представленной в текстовой форме, составить табличную модель, необходимо:
- выделить в тексте имена объектов, имена свойств объектов и значения свойств объектов;
- уточнить структуру таблицы;
- «заселить» таблицу, перенеся в неё информацию из текста.
При выделении в тексте имён объектов, имён свойств и их значений удобно подчёркивать их разными линиями. Договоримся подчёркивать имена объектов прямой, имена свойств — двойной, а значения свойств — пунктирной линиями.
Условно всё множество таблиц можно разделить на простые и сложные.
Таблица типа «объекты — свойства» (ОС)
Таблица типа «объекты — свойства» — это таблица, содержащая информацию о свойствах отдельных объектов, принадлежащих одному классу.
Общий вид таблиц типа ОС:
Количество строк в таблице зависит от количества имеющихся объектов, а количество столбцов — от количества рассматриваемых свойств.
В этой таблице приведена информация о некоторых древних русских городах, хранящих уникальные памятники нашей культуры и истории и образующих всемирно известное Золотое кольцо России. Эта информация отражена в заголовке таблицы.
В таблице представлены объекты: «Владимир», «Кострома», Переславль-Залесский» и «Гусь-Хрустальный», принадлежащие классу «город». Для каждого объекта приведены значения свойств «год основания», «основатель» и «достопримечательность», выраженные числами и словами.
В маленьких таблицах (из (3)–(4) строк) объекты можно перечислять в произвольном порядке. Если объектов в таблице много, то располагать их надо в некотором осмысленном порядке, согласно некоторому правилу. Например, в таблице (2.2) города могут быть перечислены в алфавитном порядке, по возрастанию или убыванию годов их основания.
Если в таблице типа ОС свойств больше, чем объектов, то её можно «повернуть набок»: строки превратить в графы, а графы — в строки.
Таблица типа «объекты — объекты — один»
Таблица типа «объекты — объекты — один» — это таблица, содержащая информацию о некотором одном свойстве пар объектов, чаще всего принадлежащих разным классам.
В этой таблице головка (верхний заголовок) имеет сложную (двухъярусную) структуру.
Таблица типа ООО может быть «повёрнута на бок» строки превращены в графы, а графы — в строки.
В таблице типа ООО фиксируется одно свойство пары объектов, поэтому в её ячейках всегда содержатся значения одного типа: или числа, или слова, или графические изображения.
Таблица типа «объекты — объекты — несколько» (ООН)
Таблица типа «объекты — объекты — несколько» — это таблица, содержащая информацию о нескольких свойствах пар объектов, принадлежащих разным классам.
Общий вид таблиц типа ООН:
В этой таблице головка (верхний заголовок) имеет трехъярусную структуру.
В этом примере пары образуются из объектов, относящихся к классам «ученик» и «предмет». Свойствами здесь являются оценки, полученные учениками за разные периоды учебы.
Попробуем эту же информацию представить иначе. Образуем пары из объектов, принадлежащих классам «ученик» и «период обучения». Свойствами будем считать оценки, полученные учениками по предметам.
Таблица типа «объекты — свойства — объекты» (ОСО)
Таблица типа «объекты — свойства — объекты» — это таблица, содержащая информацию и о свойствах пар объектов, принадлежащих разным классам, и об одиночных свойствах объектов одного из классов.
В этой таблице свойства «рост» и «вес» не являются парными, они относятся только к объектам класса «ученик». Свойства «результат» и «баллы» характеризуют пары объектов классов «ученик» и «упражнение».
Обрати внимание!
В отличие от таблиц других типов, таблицы типа ОСО нельзя «повернуть набок», так как одиночные свойства объектов обязательно должны находиться в боковике.
Источники:
Босова Л. Л., Информатика и ИКТ: учебник для 7 класса. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 58 с.
Напомним, что всё многообразие моделей можно условно разделить на три класса: материальные, знаковые и умозрительные. Знаковые модели можно поделить еще на три типа: описательные, математические и информационные.
Информационные модели, в свою очередь, составляют огромное множество различных модельных представлений информационных систем, поэтому их классификацию можно осуществить по разным признакам.
На первом уровне древовидной структуры содержатся два типа информационных моделей: модели объектов и процессов и модели знаний. Модели этих типов различаются по технологии моделирования: в первом случае в основу закладывается формирование базы данных, во втором — базы знаний.
База данных — это структурированная совокупность фактов, относящаяся к определенному объекту (процессу). Например, если рассматривать жёсткий диск компьютера как объект моделирования, то файловая система компьютера будет представлять собой базу данных.
База знаний — это совокупность основополагающих фактов и правил в определенной предметной области.
Факт — это сведения о конкретном событии, о свойстве конкретного объекта, о его связи с другими объектами.
Правила — это утверждения, определяющие одни понятия через другие, устанавливающие взаимосвязи между различными свойствами объектов, формулирующие законы природы или общества.
На основе фактов формируются знания о предметной области, а правила позволяют интеллектуальной системе самой построить программу для выполнения заданий, поставленных пользователем. В базе знаний могут реализовываться процедуры обобщения и корректировки хранимых знаний, а также процедуры, создающие новые знания на основании тех, которые уже там имеются. Таким образом, знания, хранимые в базе знаний, отличаются от данных, хранящихся в базе данных. Во-первых, структура знаний намного сложнее структуры данных. Во-вторых, знания обладают свойством внутренней активности. Изменения в знаниях могут активизировать те или иные программы, связанные с этими знаниями, а смена данных оставляет базу данных пассивной к происшедшим изменениям.
Модели объектов и процессов можно разбить на пять групп: вербальные, математические, кибернетические, табличные, графические.
Под вербальными моделями понимаются описательные модели в цифровом виде, пригодном для обработки на компьютере. В эту группу входят и математические модели, доведенные до стадии алгоритма.
Кибернетические модели — это модели, использующие принцип «чёрного ящика». О внутреннем содержании этого состояния можно судить, подавая сигналы на вход «ящика» и наблюдая его реакцию на выходе из «ящика».
В группу табличных информационных моделей попадают электронные таблицы видов «объект — свойство», «объект — объект» и «двоичная матрица». В каждой строке таблицы «объект — свойство» содержится информация об одном объекте или одном событии. В таблицах «объект — объект» отображаются взаимосвязи между разными объектами. В таблицах «двоичная матрица» отображается качественный характер связи между объектами.
В группе графических информационных моделей выделяют четыре вида моделей: схемы, чертежи, карты, графы. Графы, в свою очередь, разбиты на две категории — иерархические системы и сети.
Граф — это информация о составе и структуре системы, представленная в графической форме. Элементы системы называются вершинами, связи между ними — отношениями. Симметричные связи называются рёбрами, несимметричные — дугами.
Графы бывают неориентированными , ориентированными и неоднородными.
Иерархические системы — это системы, элементы которых находятся друг с другом в отношении вложенности, или подчинённости.
Дерево — это граф иерархической системы, в котором нет петель.
Вершины верхнего уровня связаны с вершинами нижнего уровня как «один ко многим».
Сеть — это граф, в котором вершины различных уровней связаны между собой по принципу «многие-ко-многим».
Модели знаний — это модели интеллектуальных информационных систем, объединённых под общим названием «искусственный интеллект».
Искусственный интеллект — раздел информатики, изучающий трудно формализуемые задачи имитации человеческого мышления.
Основная цель — стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению знаниями, навыками и умениями. Если будет разгадана суть этой тайны, то есть надежда реализовать подобие творческого начала людей в искусственных системах — сделать эти системы интеллектуальными. В действительности, искусственный интеллект — самостоятельная наука, зародившаяся во второй половине (XX) в. на базе вычислительной техники, программирования, математической логики, психологии, лингвистики, нейрофизиологии и других областей знаний. Основной целью этой науки является создание набора так называемых метапроцедур, необходимых и достаточных для того, чтобы ЭВМ могли находить по поставленным задачам их решения.
Метапроцедуры, в отличие от обычных процедур, используемых при решении формализуемых задач, реализуются в интеллектуальной деятельности человека. В психологии мышления можно выделить три основные модели творческой деятельности. Одна из них — лабиринтная модель, с которой связана метапроцедура целенаправленного поиска в «лабиринте» возможностей.
Другая модель — это модель ассоциативного мышления. Связанная с ней метапроцедура «по ассоциации» используется при решении интеллектуальных задач в программах распознавания образов, обучающих программах и др. Третья модель творческой деятельности — это существование внутренних моделей проблемных ситуаций. Здесь метапроцедурами являются нахождение представлений (знаний) и рассуждения с целью поиска адекватного ответа для решения проблемной ситуации. В совокупности все перечисленные метапроцедуры образуют арсенал интеллектуальных средств современных систем искусственного интеллекта.
Основные проблемы, изучаемые этой наукой:
1. Представление знаний — разработка методов и приемов для формализации знаний из различных проблемных областей, обобщение и классификация накопленных знаний, использование знаний при решении задач;
2. Моделирование рассуждений — изучение и формализация различных схем человеческих умозаключений, используемых в процессе решения разнообразных задач;
3. Диалоговые процедуры общения на естественном языке, обеспечивающие контакт между интеллектуальной системой и пользователем в процессе решения задач;
4. Планирование целесообразной деятельности — разработка методов построения программ сложной деятельности на основании тех знаний о проблемной области, которые хранятся в интеллектуальной системе;
5. Обучение интеллектуальных систем в процессе их деятельности, создание комплекса средств для накопления и обобщения умений и навыков, накапливаемых в таких системах.
Работы по искусственному интеллекту ведутся по таким направ
лениям, как когнитивная психология, психолингвистика, компьютерная лингвистика, экспертные системы, робототехника и др.
Когнитивная психология занимается изучением природы познавательных процессов, обеспечивающих приобретение, сохранение и трансформацию знания.
При изучении и моделировании познавательных процессов используются предположения об аналогии между ними и функциональной архитектурой мультипроцессорных систем, обеспечивающих одновременное протекание многих процессов.
Психолингвистика изучает внутренние связи между мышлением и речью.
Эта связь проявляется через взаимодействие глубинного универсально-предметного кода (предмета вообще) и поверхностной структуры, образуемой знаками языка в речи (конкретного предмета). Доказано, что имеется принципиальное различие между процессом мысленного проговаривания при чтении текста «про себя» и процессом внутренней речи — мышлением.
Компьютерная лингвистика — наука, родившаяся в (1960-х) гг, на стыке вычислительной техники и лингвистики.
В настоящее время выделяют (5) основных направлений работы.
1. Анализ текстов на естественном языке — общие принципы построения естественных языков давно интересуют лингвистов всего мира.
2. Синтез текстов на естественном языке — задача, обратная задаче анализа текстов. Проблема также очень актуальна.
3. Понимание текстов — проблема, интересующая не только лингвистов, но и психологов, философов, педагогов и др.
4. «Оживление» текста. Известно, что в памяти человека зрительные образы сопутствуют прочитанным текстам и наоборот, любой мыслительный образ человек легко может описать словами весьма точно. Текст и зрительный образ как бы объединены в нашем сознании. Изучение того, как происходит интеграция текста и картинки и как по одной составляющей представления появляется вторая — одна из важнейших проблем в работах по искусственному интеллекту. Уже имеются образцы картин, воссозданных по заданному тексту.
5. Модели коммуникации. Появление искусственных систем, способных воспринимать и понимать человеческую речь и тексты на естественном языке, создало предпосылки для непосредственного общения человека и компьютера.
Экспертные системы — одно из прикладных направлений искусственного интеллекта.
В отличие от других интеллектуальных систем, экспертная система имеет три главные особенности:
1. Она адаптирована для любого пользователя;
2. Она позволяет получать не только новые знания, но и профессиональные умения и навыки, связанные с данными знаниями, т. е. не только дает знать что…, но и знать как…;
3. Она передает не только знания, но и пояснения и разъяснения, т. е. обладает обучающей функцией.
Робототехника занимается созданием технических систем, которые способны действовать в реальной среде и частично или полностью заменить человека в некоторых сферах его интеллектуальной и производственной деятельности. Такие системы называются роботами.
Любой робот представляет собой объединение четырех взаимосвязанных систем: датчиков, системы искусственного интеллекта, системы управления и системы движения.
Гипермаркет знаний>>Информатика>>Информатика 9 класс>>Информатика: Табличные модели
§ 8. Табличные модели
Основные темы параграфа:
♦ таблицы типа «объект — свойство»;
♦ таблицы типа «объект — объект»;
♦ двоичные матрицы.
Таблицы типа «объект — свойство»
Еще одной распространенной формой информационной модели является прямоугольная таблица, состоящая из строк и столбцов. Использование таблиц настолько привычно, что для их понимания обычно не требуется дополнительных объяснений.
В качестве примера рассмотрим таблицу 2.1.
Таблица 2.1. Домашняя библиотека
| Номер | Автор | Название | Год | Полка |
| 0001 | Беляев А.Р. | Человек-амфибия | 1987 | 5 |
| 0002 | Кервуд Д. | Бродяги севера | 1991 | 7 |
| 0003 | Тургенев И.С. | Повести и рассказы | 1982 | 1 |
| 0004 | Олеша Ю.К. | Избраннное | 1987 | 5 |
| 0005 | Беляев А.Р. | Звезда КЭЦ | 1990 | 5 |
| 0006 | Тынянов Ю.Н. | Кюхля | 1979 | 1 |
| 0007 | Толстой Л.Н. | Повести и рассказы | 1986 | 1 |
| 0008 | Беляев А.Р | Избранное | 1994 | 7 |
При составлении таблицы в нее включается лишь та информация, которая интересует пользователя. Например, кроме тех сведений о книгах, которые включены в таблицу 2.1, существуют и другие: издательство, количество страниц, стоимость. Однако для составителя таблицы 2.1 было достаточно сведений, которые позволяют отличить одну книгу от другой (столбцы «Автор», «Название», «Год») и найти книгу на полках книжных стеллажей (столбец «Полка»). Предполагается, что все полки пронумерованы и, кроме того, каждой книге присвоен свой инвентарный номер (столбец «Номер»).
Таблица 2.1 — это информационная модель книжного фонда домашней библиотеки.
Таблица может отражать некоторый процесс, происходящий во времени (табл. 2.2).
Таблица 2.2. Погода
| День | Осадки | Температура (градусы С) | Давление (мм рт. ст.) | Влажность (проценты) |
| 15.03.04 | Снег | -3,5 | 746 | 67 |
| 16.03.04 | Без осадков | 0 | 750 | 62 |
| 17.03.04 | Туман | 1,0 | 740 | 100 |
| 18.03.04 | Дождь | 3,4 | 745 | 96 |
| 19.03.04 | Без осадков | 5,2 | 760 | 87 |
Показания снимались в течение пяти дней в одно и то же время суток. Глядя на таблицу, легко сравнить разные дни по температуре, влажности и пр. Данную таблицу можно рассматривать как информационную модель процесса изменения состояния погоды.
Таблицы 2.1 и 2.2 относятся к наиболее часто используемому типу таблиц. Их будем называть таблицами типа «объект-свойство». В одной строке такой таблицы содержится информация об одном объекте (книга в библиотеке или состояние погоды в 12-00 в данный день). Столбцы — отдельные характеристики (свойства) объектов.
Конечно, строки и столбцы в таблицах 2.1 и 2.2 можно поменять местами, повернуть их на 900. Иногда так и делают. Тогда строки будут соответствовать свойствам, а столбцы — объектам. Но чаще всего таблицы строят так, что строк в них больше, чем столбцов. Как правило, объектов больше, чем свойств.
Таблицы типа «объект — объект»
Другим распространенным типом таблиц являются таблицы, отражающие взаимосвязи между разными объектами. Назовем их таблицами типа «объект-объект». Вот понятный каждому школьнику пример таблицы успеваемости (табл. 2.3).
Таблица 2.3. Успеваемость
| Ученик | Русский | Алгебра | Химия | Физика | История | Музыка |
| Аликин Петр | 4 | 5 | 5 | 4 | 4 | 5 |
| Ботов Иван | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 |
| Волков Илья | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Галкина Нина | 4 | 4 | 5 | 2 | 4 | 4 |
Строки относятся к ученикам — это первый вид объектов; столбцы — к школьным предметам — второй вид объектов. В каждой клетке на пересечении строки и столбца — оценка, полученная данным учеником по данному предмету.
Таблица 2.4 тоже имеет тип «объект-объект». Однако, в отличие от предыдущей таблицы, в ней строки и столбцы относятся к одному и тому же виду объектов. В этой таблице содержится информация о наличии дорог между населенными пунктами с карты из § 2.
Таблица 2.4. Дороги
| Дачи | Озерная | Подгорная | Елово | Бобры | |
| Дачи | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| Озерная | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| Подгорная | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| Елово | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Бобры | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
Двоичные матрицы
В математике прямоугольная таблица, составленная из чисел, называется матрицей. Если матрица содержит только нули и единицы, то она называется двоичной матрицей. Числовая часть таблицы 2.4 представляет собой двоичную матрицу.
Таблица 2.5 также содержит двоичную матрицу.
Таблица 2.5. Факультативы
| Ученик | Геология | Цветоводство | Танцы |
| Русанов | 1 | 0 | 1 |
| Семенов | 1 | 1 | 0 |
| Зотова | 0 | 1 | 1 |
| Шляпина | 0 | 0 | 1 |
В ней приведены сведения о посещении четырьмя учениками трех факультативов. Вам уже должно быть понятно, что единица обозначает посещение, ноль — непосещение. Из этой таблицы следует, например, что Русанов посещает геологию и танцы, Семенов — геологию и цветоводство и т. д.
В таблицах, представляющих собой двоичные матрицы, отражается качественный характер связи между объектами (есть дорога — нет дороги; посещает — не посещает и т. п.). Таблица 2.3 содержит количественные характеристики успеваемости учеников по предметам, выраженные оценками пятибалльной системы.
Мы рассмотрели только два типа таблиц: «объект-свойство» и «объект-объект». На практике используются и другие, гораздо более сложные таблицы.
Коротко о главном
Для представления информационных моделей широко используются прямоугольные таблицы.
В таблице типа «объект-свойство» одна строка содержит информацию об одном объекте. Столбцы — отдельные характеристики (свойства) объектов.
В таблице типа «объект-объект» отражается взаимосвязь между различными объектами.
Числовая прямоугольная таблица называется матрицей. Матрица, составленная из нулей и единиц, называется двоичной матрицей.
Вопросы и задания
1. В чем состоит удобство табличного представления информации?
2. Приведите примеры таблиц, с которыми вам приходится иметь дело в школе и дома. Определите тип, к которому они относятся: «объект-свойство» или «объект-объект».
3. Что такое матрица? Что такое двоичная матрица?
4. Представьте в табличной форме сведения об увлечениях ваших одноклассников. Какой тип таблицы вы используете для этой цели?
Расписание занятий
| № урока | 9а | 9б | 10а | 10б | 11а | 11б |
| 1 | ♦ | ♦ | ||||
| 2 | ♦ | ♦ | ♦ | |||
| 3 | ♦ | ♦ | ||||
| 4 | ♦ | ♦ | ||||
| 5 | ♦ | ♦ | ||||
| 6 | ♦ |
Выполните следующие задания:
• определите, какое минимальное количество учителей физкультуры требуется при таком расписании;
• найдите один из вариантов расписания, при котором можно обойтись двумя учителями физкультуры;
• в школе три учителя физкультуры: Иванов, Петров, Сидоров; распределите между ними уроки в таблице так, чтобы ни у кого не было «окон» (пустых уроков);
• распределите между тремя учителями уроки так, чтобы нагрузка у всех была одинаковой.
6. В компьютерной сети узловым является сервер, с которым непосредственно связаны все остальные серверы. Дана следующая двоичная матрица. В ней С1, С2, СЗ, С4, С5 — обозначения серверов сети.
| С1 | С2 | С3 | С4 | С5 | |
| С1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| С2 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| С3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| С4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| С5 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
Определите, какой сервер является узловым.
И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов
Планы уроков информатики, скачать тесты бесплатно, всё для учителя и школьника в подготовке к уроку по информатике 9 класс, домашние задания, вопросы и ответы
Содержание урока
конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.
Авторські права | Privacy Policy |FAQ | Партнери | Контакти | Кейс-уроки
© Автор системы образования 7W и Гипермаркета Знаний — Владимир Спиваковский
При использовании материалов ресурса
ссылка на edufuture.biz обязательна (для интернет ресурсов —
гиперссылка).
edufuture.biz 2008-© Все права защищены.
Сайт edufuture.biz является порталом, в котором не предусмотрены темы политики, наркомании, алкоголизма, курения и других «взрослых» тем.
Разработка — Гипермаркет знаний 2008-
Ждем Ваши замечания и предложения на email: 
По вопросам рекламы и спонсорства пишите на email: 