Государственный экзамен. Экзаменационный билет № 13

Экзаменационный билет № 13

1. Одномерные задачи оптимизации.

2. Основные понятия теории систем.

3. Реляционная алгебра операции над отношениями.

4. Понятие методологии DFD

5. Расширения IDEF 0 – DFD , IDEF 3. Построение модели данных на базе функциональной модели. Инструментальные средства Logic Works и Rational Software , COMOD -технология.

6. Двухканальное соединение по протоколу FTP.

1)Одномерные задачи оптимизации.

Оптимизация-нахождение оптимального состояния изучаемого объкта(min,max).

Одномер.задачи оптимиз., когда оптимизируемая(целевая)функция зависит от одного аргумента, решают двумя методами:

I) Метод дихотомии-отбрасывается то, где точно нет min(max). . Деления интервала поиска [ a , b ] пополам)

· II)Метод золотого сечения. Основан на делении отрезка [a , b] по правилу золотого сечения. Он позволяет сужать отрезок [a , b], каждый раз вычисляя лишь одно значение f(x), а не два, как в методе дихотомии.y=y( ) y= min(max). Не д/б степеней.

· На первой итерации заданный отрезок делится двумя симметричными относительно его центра точками и рассчитываются значения в этих точках.

· После чего тот из концов отрезка, к которому среди двух вновь поставленных точек ближе оказалась та, значение в которой максимально (для случая поиска минимума), отбрасывают.

· На следующей итерации в силу показанного выше свойства золотого сечения уже надо искать всего одну новую точку.

· 4)Процедура продолжается до тех пор, пока не будет достигнута заданная точности.

2)Основные понятия теории систем.

система– это элементы и связи(отношения) между ними.

Системаесть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды. Системаесть множество входов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых оператором переходов и оператором выходов.

Под системой всегда понимается объект, свойства которого не сводятся без остатка к свойствам составляющих его дискретных элементов (неаддитивность свойств). Интегративное свойство системы обеспечивает ее целостность, качественно новое образование по сравнению с составляющими ее частями.

Элемент-простейшая неделимая часть системы.

Подсистема. Это часть системы, обладающая внутренней структурой.

Структура. Это совокупность элементов и связей между ними. Структура – это внутренняя форма, взаимодействие и связь элементов в рамках данной системы. Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования структур. Структуру часто представляют в виде иерархии. Иерархия – это упорядоченность компонентов по степени важности.н-р: энергетические системы, АСУ, государственный аппарат.

Связь. Понятие «связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Связь характеризуетсянаправлением, силой и характером (или видом). По первым двум признакам связи можно разделить на направленные и ненаправленные, сильные и слабые, а по характеру – на связи подчинения, генетические, равноправные (или безразличные), связи управления. Связи можно разделить также по месту приложения (внутренние и внешние), по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные).

Состояние- мгновенная фотография, «срез» системы, остановку в ее развитии. Состояние – это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением.

Внешняя среда- понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.

Модель- описание системы, отображающее определенную группу ее свойств.

Входы и выходы. Это материальные или информационные потоки, входящие и выходящие из системы.

Равновесие- способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость- способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий.

Развитие. Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большое внимание. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

Цель- «заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека».

Информация– это совокупность сведений, воспринимаемых из окружающей среды, выдаваемых в окружающую среду или сохраняемых внутри информационной системы.

Данные– это представленная в формальном виде конкретная информация об объектах предметной области, их свойствах и взаимосвязях, отражающая события и ситуации в этой области. Данные представляются в виде, позволяющем автоматизировать их сбор, хранение и дальнейшую обработку информационными системами. Организация хранения и обработки больших объемов информации привела к появлению баз данных.

3)Реляционная алгебра операции над отношениями.

Алгеброй называется множество объектов с заданной на нем совокупностью операции, замкнутых относительно этого множества, называемого основным множеством. Основным множеством в реляционной алгебре является множество отношений. Все множество операций можно разделить на две группы: теоретико-множественные операции объединение, пересечение, разность, деление. и специальные операции (выборка, проекция, соединение).

Объединение выполняется над двумя совместными отношениями R1, R2 с идентичной структурой. В результате операции строится новое отношение R = R1 U R2 , которое имеет тот же состав атрибутов и совокупность кортежей исходных отношений. В результирующее отношение по определению не включаются дубликаты кортежей. Ниже приведены исходные отношения: R1 (табл. 2) и R2 (табл. 3) и результат объединения – R (табл. 4).

Таблица 2

Таблица 3

Пересечением отношений называется отношение, которое содержит множество кортежей, принадлежащих одновременно и первому и второму отношениям. R1 и R2:

R3 = R1 R2={ г | r R1 ^ г R2 }, здесь ^ — операция логического умножения (логическое «И»).

Таблица 5

Разностью отношений R1 и R2 называется отношение, содержащее множество кортежей, принадлежащих R1 и не принадлежащих R2:

R5 = RI \ R2 = { г | r R1 ^ r R2 }

Таблица 6

Деление выполняется над двумя отношениями R1 и R2, имеющими в общем случае разные структуры и часть одинаковых атрибутов. В результате образуется новое отношение, содержащее атрибуты 1-го операнда, отсутствующие во 2-м операнде, и кортежи 1-го операнда, которые совпали с кортежами 2-го. Для выполнения этой операции 2-й операнд должен содержать лишь атрибуты, совпадающие с атрибутами 1-го. Операция деления удобна тогда, когда требуется сравнить некоторое множество характеристик отдельных атрибутов.

Например, чтобы узнать, кто из студентов получил по математике 5 и по информатике 4, надо разделить отношения Экзаменационная ведомость на вспомогательное отношение Мат5Физ4 (Наименование, Оценка) с двумя кортежами: Математика, 5 и Информатика, 4. В результате получим отношение Итог (Номер студента, ФИО студента, Код дисциплины) с одним кортежем – 13, Сидоров, Д1.

Выборка выполняется над одним отношением R. Для отношения по заданному условию (предикату) осуществляется выборка подмножества кортежей. Результирующее отношение имеет ту же структуру, что и исходное, но число его кортежей будет меньше (или равно) числа кортежей исходного отношения. Например, выбрать студентов, сдавших математику на отлично (Код дисциплины = Д1) AND(Оценка = 5) (табл. 10).

Операция фильтрации является одной из основных при работе с реляционной моделью данных.

Таблица 10

Проекция выполняется над одним отношением R. Операция формирует новое отношение RPR с заданным подмножеством атрибутов исходного отношения R. Оно может содержать меньше кортежей, так как после отбрасывания в исходном отношении R части атрибутов (и возможного исключения первичного ключа) могут образоваться кортежи-дубли, которые из результирующего отношения исключаются по определению.

Ниже приведен пример исходного отношения R (табл. 11) и результат проекции этого отношения на два его атрибута - Должность и Номер отдела (табл. 12).

Таблица 11 Таблица 12

Операция соединение Исходные отношения R1и R2 имеют разные структуры, в которых есть одинаковые атрибуты – внешние ключи. Операция соединения формирует новое отношение, структура которого является совокупностью всех атрибутов исходных отношений. Результирующие кортежи формируются соединением каждого кортежа из R1 с теми кортежами R2, для которых выполняется условие соединения. Операция соединения имеет большое значение для РБД, так как в процессе нормализации отношений исходное отношение разбивается на несколько более мелких отношений, которые при выполнении запросов пользователя требуется, как правило, вновь соединять для восстановления исходного отношения. Например, рассмотрим следующий запрос. Пусть отношение R15 содержит перечень деталей с указанием материалов, из которых эти детали изготавливаются, и оно имеет вид:

Операция проектирования-позволяет получить только требуемые характеристики моделируемого объекта. Чаще всего операция проектирования употребляется как промежуточный шаг в операциях горизонтального выбора, или фильтрации. Кроме того, она используется самостоятельно на заключительном этапе получения ответа на запрос.

4)Понятие методологии DFD

Методология DFD (DFD — Data Flow Diagrams) или диаграмм потоков данных это методология описания системы позволяющая отражать такие характеристики, как движение объектов (потоки данных), хранение объектов (хранилища данных), источники и потребители объектов (внешние сущности).

Методология DFD является основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе. С помощью DFD эти требования представляются в виде функциональных компонент (действий), связанных потоками данных. Главная цель такого представления - продемонстрировать, как каждый компонент преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Построение DFD-диаграмм в основном ассоциируется с разработкой ПО.

· К преимуществам методики DFD относятся:

· возможность однозначно определить внешние сущности, анализируя потоки информации внутри и вне системы;

· возможность проектирования сверху вниз, что облегчает построение модели "как должно быть";

· наличие спецификаций процессов нижнего уровня, что позволяет преодолеть логическую незавершенность функциональной модели и построить полную функциональную спецификацию разрабатываемой системы.

К недостаткам модели отнесем:

· необходимость искусственного ввода управляющих процессов, поскольку управляющие воздействия (потоки) и управляющие процессы с точки зрения DFD ничем не отличаются от обычных; отсутствие понятия времени, т.е. отсутствие анализа временных промежутков при преобразовании данных (все ограничения по времени должны быть введены в спецификациях процессов).

Рис.5.25. Пример диаграмм DFD