С помощью чего обозначаются диаграммы в модели

Учитель информатики

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

Табличные модели. Диаграммы.

Информатика. Учебник для 9 класса (по учебнику К. Ю. Полякова, Е.А. Еремина, базовый уровень)

§15. Табличные модели. Диаграммы.

Таблицы «объект — свойство»

Ключевые слова:

Табличные модели удобно использовать тогда, когда нужно в наглядной форме представить информацию об объектах, имеющих одинаковый набор свойств (таблицы «объект — свойство»).

Например, в следующей таблице элементы в каждой строке связаны между собой — это свойства некоторого объекта (человека) — табл. 3.1.

Таблица 3.1

Именно так хранится информация в базах данных.

Возможен и другой вариант таблицы, когда роли строк и столбцов меняются. В первом столбце записываются названия свойств, а данные в каждом из следующих столбцов описывают свойства какого-то объекта. Например, вот таблица с характеристиками разных марок автомашин (табл. 3.2).

Таблица 3.2

В виде таблиц оформляются расписания (уроков, поездов, самолётов), статистические данные (например, сколько произведено чугуна и стали на душу населения в разных странах). Функция тоже может быть задана в виде таблицы. С помощью таблицы Д. И. Менделеева устанавливается связь между свойствами химического элемента и зарядом атомного ядра.

Запишите в виде таблицы значения функции у = х 2 на отрезке [0; 5] с шагом 1. Как вы думаете, это непрерывная модель или дискретная? Почему?

Таблицы «объект — объект»

Таблица может определять отношения между объектами (таблица «объект—объект»). Например, в табл. 3.3 показано, сколько и каких автомобилей сумела продать компания в разных городах.

Таблица 3.3

Для обработки табличных данных предназначены специальные программы — табличные процессоры (электронные таблицы), с которыми вы уже знакомы.

Оптимальный маршрут

Рассмотрим задачу, которая требует анализа табличных данных: определение оптимального (самого лучшего) маршрута поездки.

Задача. Путешественник прибыл в посёлок Берёзовое в 8 утра по местному времени и увидел следующее расписание автобусов (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Определите самое раннее время, когда он может попасть в посёлок Полевое, и как ему нужно ехать.

Из расписания видно, что автобусы ходят между четырьмя населёнными пунктами. Нарисуем схему, показывающую все возможные способы переезда из посёлка Березовое в посёлок Полевое. Буквы в кружках обозначают посёлки (Б — Берёзовое, П — Полевое, Л — Лесное и О — Осиновое), а слева и справа от них записано время отправления и прибытия автобусов согласно расписанию (рис. 3.3).

Рис. 3.3

Сравните таблицу 3.1 и схему на рис. 3.3. Ответьте на вопросы.

— Что означают буквы Б, П, Л и О в кружках?
— Что обозначают числа справа и слева от кружков?
— Что обозначают штриховые линии, перечёркнутые крестиками?
— Какие варианты маршрута есть у путешественника? Сколько их?
— Какой из этих вариантов позволяет быстрее добраться до Полевого?

Обратите внимание, что при поиске оптимального решения мы построили графическую модель задачи в виде дерева — многоуровневой структуры. С деревьями вы знакомы из курса 7 класса, скоро мы снова с ними встретимся.

Анализ диаграмм

Данные таблиц можно наглядно представить в виде диаграмм. Посмотрим, как можно обрабатывать информацию, «закодированную» в форме диаграмм.

Вспомните, какие типы диаграмм вы знаете. В каких случаях используется каждый из них?

Задача 1. Биологи пересчитали лосей, белок и зайцев на трёх участках заповедника и построили диаграмму (рис. 3.4).

Рис. 3.4

Какая из диаграмм на рис. 3.5 правильно отражает соотношение общего числа животных разных видов по всему заповеднику?

Рис. 3.5

Сначала нужно «снять» данные со столбчатой диаграммы и записать их в таблицу (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Теперь добавим справа один столбец и сосчитаем, сколько было всего животных каждого вида и их общее количество (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Изучите последний столбец таблицы на табл. 3.6. Ответьте на вопросы.

— Для каких животных соответствующие секторы на круговой диаграмме должны быть равны по площади?
— Есть ли ещё какие-то простые соотношения между секторами (например, какой-то сектор составляет 1/2, 1/3, 1/4 от общего количества или от площади другого сектора)?

Ответ: правильная диаграмма показана на рис. 3.5, б.

Задача 2. В фирме «Слонопотам» работают менеджеры, рабочие и охрана. Они ездят на машинах четырёх марок: «Лада», «Форд», «Тойота» и «Ауди», каждый имеет только одну машину. На диаграмме 1 (рис. 3.6) показано количество работников, имеющих машины определённой марки, а на диаграмме 2 — соотношение менеджеров, рабочих и охраны.

Какие из этих утверждений следуют из анализа диаграмм?

а) Все «форды» могут принадлежать менеджерам.
б) Все охранники могут ездить на «ауди».
в) Все «тойоты» могут принадлежать рабочим.
г) Все рабочие могут ездить на «фордах».

Рис. 3.6

Изучите диаграммы на рис. 3.6. Определите общее количество работников фирмы. Затем определите, какую часть составляют от общего количества менеджеры, охрана и рабочие. Потом вычислите, сколько в фирме менеджеров, охранников и рабочих.

Теперь рассмотрим предложенные утверждения.

а) Все «форды» (40 штук) не могут принадлежать менеджерам, так как менеджеров только 25 и каждый имеет одну машину.
б) Все охранники (25 человек) не могут ездить на «ауди», потому что этих машин всего 20.
в) Все «тойоты» (30 штук) могут принадлежать рабочим (их 50 человек).
г) Все рабочие (50 человек) не могут ездить на «фордах» (их всего 40).

Таким образом, верно только утверждение в).

Выводы

• В таблице типа «объект — свойство» представляется информация о группе объектов, имеющих одинаковый набор свойств. В таком виде хранится информация в базах данных.
• Таблица типа «объект — объект» задаёт связь между двумя группами объектов.
• Для наглядного представления данных таблиц используют диаграммы.

Нарисуйте в тетради интеллект-карту этого параграфа.

Вопросы и задания

Выполните по указанию учителя задания в рабочей тетради.

Подготовьте сообщение

а) «Диаграммы Ганта»
б) «Использование ленты времени»

Источник

Методология IDEF0

Описание системы с помощью IDEF0 называется функциональной моделью. Функциональная модель предназначена для описания существу­ющих бизнес-процессов, в котором используются как естественный, так и графический языки. Для передачи информации о конкретной системе источником графического языка является сама методология IDEF0.

Каждая IDEF0-диаграмм а содержит блоки и дуги. Блоки изображают функции моделируемой системы. Дуги связывают блоки вместе и отобра­жают взаимодействия и взаимосвязи между ними.

Функциональные блоки (работы) на диаграммах изображаются прямоугольниками, означающими поименованные процессы, функции или задачи, которые происходят в течение определенного времени и имеют распознаваемые результаты. Имя работы должно быть выражено отглагольным существительным, обозначающим действие.

IDEF0 требует, чтобы в диаграмме было не менее трех и не более шести блоков. Эти ограничения поддерживают сложность диаграмм и модели на уровне, доступном для чтения, понимания и использования.

Блоки в IDEF0 размещаются по степени важности, как ее понимает автор диаграммы. Этот относительный порядок называется доминированием. Доминирование понимается как влияние, которое один блок оказывает на другие блоки диаграммы. Например, самым доминирующим блоком диаграммы может быть либо первый из требуемой последовательности функций, либо планирующая или контролирующая функция, влияющая на все другие.

Взаимодействие работ с внешним миром и между собой описывается в виде стрелок, изображаемых одинарными линиями со стрелками на концах. Стрелки представляют собой некую информацию и именуются существительными.

Типы стрелок

В IDEF0 различают пять типов стрелок.

Рис. 2.1Типы стрелок

В методологии IDEF0 требуется только пять типов взаимодействий между блоками для описания их отношений: управление, вход, обратная связь по управлению, обратная связь по входу, выход-механизм. Связи по управлению и входу являются простейшими, поскольку они отражают прямые воздействия, которые интуитивно понятны и очень просты.

Рис. 2.2. Связь по выходу

Рис. 2.3. Связь по управлению

Отношение управления возникает тогда, когда выход одного блока непосредственно влияет на блок с меньшим доминированием.

Обратная связь по управлению и обратная связь по входу являются более сложными, поскольку представляют собой итерацию или рекурсию. А именно выходы из одной работы влияют на будущее выполнение других работ, что впоследствии повлияет на исходную работу.

Обратная связь по управлению возникает тогда_; когда выход некоторого блока влияет на блок с большим доминированием.

Связи «выход-механизм» встречаются нечасто. Они отражают ситуацию, при которой выход одной функции становится средством достижения цели для другой.

Рис. 2.4. Обратная связь по входу

Рис. 2.5. Обратная связь по управлению

Связи «выход-механизм» характерны при распределении источников ресурсов (например, требуемые инструменты, обученный персонал, физическое пространство, оборудование, финансирование, материалы).

В IDEF0 дуга редко изображает один объект. Обычно она символизирует набор объектов. Так как дуги представляют наборы объектов, они могут иметь множество начальных точек (источников) и конечных точек (назначений). Поэтому дуги могут разветвляться и соединяться различными способами. Вся дуга или ее часть может выходить из одного или нескольких блоков и заканчиваться в одном или нескольких блоках.

Разветвление дуг, изображаемое в виде расходящихся линий, означает, что все содержимое дуг или его часть может появиться в каждом ответвлении. Дуга всегда помечается до разветвления, чтобы дать название всему набору. Кроме того, каждая ветвь дуги может быть помечена или не помечена в соответствии со следующими правилами:

Слияния дуг в IDEFO, изображаемое как сходящиеся вместе линии, указывает, что содержимое каждой ветви идет на формирование метки для дуги, являющейся результатом слияния исходных дуг. После слияния результирующая дуга всегда помечается для указания нового набора объектов, возникшего после объединения. Кроме того, каждая ветвь перед слиянием может помечаться или не помечаться в соответствии со следующими правилами:

Рис. 2.6. Связь выход-механизм

Количественный анализ диаграмм

Для проведения количественного анализа диаграмм перечислим показатели модели:

Данный набор факторов относится к каждой диаграмме модели. Далее будут перечислены рекомендации по желательным значениям факторов диаграммы.

Необходимо стремиться к тому, чтобы количество блоков на диаграммах нижних уровней было бы ниже количества блоков на родительских диаграммах, т. е. с увеличением уровня декомпозиции убывал бы коэффициент. Таким образом, убывание этого коэффициента говорит о том. что по мере декомпозиции модели функции должны упрощаться, следовательно, количество блоков должно убывать.

Рис. 2.7. Пример несбалансированной диаграммы

Введем коэффициент сбалансированности диаграммы

Необходимо стремиться, чтобы Кь был минимален для диаграммы.

Помимо анализа графических элементов диаграммы необходимо рассматривать наименования блоков. Для оценки имен составляется словарь элементарных (тривиальных) функций моделируемой системы. Фактически в данный словарь должны попасть функции нижнего, уровня декомпозиции диаграмм. Например, для модели БД элементарными могут являться функции «найти запись», «добавить запись в БД», в то время как функция «регистрация пользователя» требует дальнейшего описания.

Инструментарий BPWin

При запуске BPWin по умолчанию появляется основная панель инструментов, палитра инструментов и Model Explorer.

При создании новой модели возникает диалог, в котором следует указать, будет ли создана модель заново, или она будет открыта из репозитария ModelMart, внести имя модели и выбрать методологию, в которой будет построена модель (рис. 2.8).

Рис.2.8 Диалог создания модели

Модель в BPWin рассматривается как совокупность работ, каждая из которых оперирует с некоторым набором данных. Если щелкнуть по любому объекту модели левой кнопкой мыши, появляется всплывающее контекстное меню, каждый пункт которого соответствует редактору какого-либо свойства объекта.

Пример

После изучения исходных документов и опроса заказчиков и пользователей системы необходимо сформулировать цель моделирования и определить точку зрения на модель. Рассмотрим технологию ее построения на примере системы «Служба занятости в рамках вуза», основные возможности которой были описаны в лабораторной работе № 1.

Сформулируем цель моделирования: описать функционирования системы, которое было бы понятно ее пользователю, не вдаваясь в подробности, связанные с реализацией. Модель будем строить с точки зрения пользователей (студент, преподаватель, администратор, деканат, фирма).

Начнем с построения контекстной IDEF0-диаграммы- Согласно описанию системы основной функцией является обслуживание ее клиентов посредством обработки запросов, от них поступающих. Таким образом, определим единственную работу контекстной диаграммы как «Обслужить клиента системы». Далее определим входные и выходные данные, а также механизмы и управление.

Для того чтобы обслужить клиента, необходимо зарегистрировать его в системе, открыть доступ к БД и обработать его запрос. В качестве входных данных будут использоваться «имя клиента», «пароль клиента», «исходная БД», «запрос клиента». Выполнение запроса ведет либо к получению информации от системы, либо к изменению содержимого БД (например, при составлении экспертных оценок), поэтому выходными данными будут являться «отчеты» и «измененная БД». Процесс обработки запросов будет выполняться монитором системы под контролем администратора.

Контекстная диаграмма

Таким образом, определим контекстную диаграмму системы (рис. 2.9).

Рис 2.9.Контекстная диаграмма системы

Проведем декомпозицию контекстной диаграммы, описав последовательность обслуживания клиента:

Получим диаграмму, изображенную на рис. 2.10.

Закончив декомпозицию контекстной диаграммы, переходят к декомпозиции диаграммы следующего уровня. Обычно при рассмотрении третьего и более нижних уровней модели возвращаются к родительским диаграммам и корректируют их.

Рис. 2.10. Декомпозиция работы «Обслуживание, клиента системы»

Декомпозируем последовательно все блоки полученной диаграммы. Первым этапом при определении уровня доступа в систему является определение категории пользователя. По имени клиента осуществляется поиск в базе пользователей, определяя его категорию. Согласно определенной категории выясняются полномочия, предоставляемые пользователю системы. Далее проводится процедура доступа в систему, проверяя имя и пароль доступа. Объединяя информацию о полномочиях и уровне доступа в систему, для пользователя формируется набор разрешенных действий. Таким образом, определение уровня доступа в систему будет выглядеть как показано на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Декомпозиция работы «Определение уровня доступав систему»

После прохождения процедуры доступа в систему монитор анализирует запрос клиента, выбирая подсистему, которая будет обрабатывать запрос. Декомпозиция работы «Обращение к подсистеме» не отвечает цели и точке зрения модели. Пользователя системы не интересуют внутренние алгоритмы ее работы. В данном случае ему важно, что выбор подсистемы будет произведен автоматически, без его вмешательства, поэтому декомпозиция обращения к подсистеме только усложнит модель.

Декомпозируем работу «Обработка запроса клиента», выполняемую подсистемой обработки запросов, определения категорий и полномочий пользователей. Перед осуществлением поиска ответа на запрос необходимо открыть БД (подключиться к ней). В общем случае БД может находиться на удаленном сервере, поэтому может потребоваться установление соединения с ней. Определим последовательность работ:

После открытия БД необходимо сообщить системе об установлении соединения с БД, после чего выполнить запрос и сгенерировать отчеты для пользователя (рис. 2.12).

Необходимо отметить, что в «Выполнение запроса» включается работа различных подсистем. Например, если запрос включает в себя тестирование, то его будет исполнять подсистема профессиональных и психологических тестов. На этапе выполнения запроса может потребоваться изменениесодержимого БД, например при составлении экспертных оценок. Поэтому, на диаграмме необходимо предусмотреть такую возможность.

Рис. 2.12. Декомпозиция работы «Обработка запроса клиента»

Корректировка диаграммы

При анализе полученной диаграммы возникает вопрос, по каким правилам происходит генерация отчетов? Необходимо наличие заранее сформированных шаблонов, по которым будет производиться выборка из БД, причем эти шаблоны должны соответствовать запросам и должны быть заранее определены. Кроме того, клиенту должна быть предоставлена возможность выбора формы отчета.

Скорректируем диаграмму, добавив в нее стрелки «Шаблоны отчетов» и «Запросы на изменение БД» и туннельную стрелку «Клиент системы». Туннелирование «Клиента системы» применено для того, чтобы не выносить стрелку на диаграмму верхнего, так как функция выбора формы отчета не является достаточно важной для отображения ее на родительской диаграмме.

Декомпозицию работы «Выполнение запроса» целесообразно провести при помощи диаграммы DFD (лабораторная работа № 3), так как методология IDEF0 рассматривает систему как совокупность взаимосвязанных работ, что плохо отражает процессы обработки информации.

Рис. 2.13. Декомпозиция работы «Обработка запроса клиента»

Рис. 2.14. Декомпозиция работы «Обслуживание клиента системы»(вариант 2)

Рис. 2.15. Контекстная диаграмма системы (вариант 2)

Перейдем к декомпозиции последнего блока «Изменение БД». С точки зрения клиента, данные системы располагаются в одной БД. Реально в системе присутствует шесть БД:

Согласно цели моделирования клиенту важно понимать, что поступившие данные не сразу обновляются в системе, а проходят дополнительный этап обработки и контроля. Алгоритм изменения можно сформулировать следующим образом:

Данную модель реализовать другим способом, предоставив возможность обновления БД непосредственно по запросам, минуя процесс контроля данных. В этом случае необходимо обеспечить контроль целостности БД для избежания ее повреждения. В этом случае диаграмма будет выглядеть следующим образом (рис. 2.17).

Рис. 2.16. Декомпозиция работы «Изменение БД»

Рис. 2.17. Декомпозиция работы «Изменение БД» (вариант 2) Для первого варианта, изображенного нарис. 2.12

Проведение дальнейшей декомпозиции «Изменения БД» будет усложнять модель, объясняя, как осуществляется физическое изменение БД в системе. При этом пользователь не получит никакой дополнительной информации о работе системы службы занятости. Декомпозицию этой работы целесообразно проводить в процессе проектирования БД системы на этапе создания логической модели БД.

Декомпозиция работы «Выполнение запроса» будет проведена в следующей лабораторной работе, иллюстрируя применение диаграмм DFD для описания процессов обработки информации.

Проведем количественный анализ моделей, изображенных на рис. 2.12 и 2.13, согласно вышеописанной методике. Рассмотрим поведение коэффициента ^ у этих моделей. У родительской диаграммы «Обработка запроса клиента» коэффициент равен 4/2 = 2, а диаграммы декомпозиции 3/3 = 1. Значение коэффициента убывает, что говорит об упрощении описания функций с понижением уровня модели.

Рассмотрим изменение коэффициента К_b у двух вариантов моделей.

для второго варианта

Коэффициент К_b не меняет своего значения, следовательно, сбалансированность диаграммы не меняется.

Будем считать, что уровень декомпозиции рассмотренных диаграмм достаточен для отражения цели моделирования, и на диаграммах нижнего Уровня в качестве наименований работ используются элементарные функции (с точки зрения пользователя системы).

Подводя итоги рассмотренного примера необходимо отметить важность рассмотрения нескольких вариантов диаграмм при моделировании системы. Такие варианты могут возникать при корректировке диаграмм, как это было сделано с «Обработкой запроса клиента» или при создании альтернативных реализаций функций системы (декомпозиция работы «Изменение БД»). Рассмотрение вариантов позволяет выбрать наилучший и включить его в пакет диаграмм для дальнейшего рассмотрения.

Контрольные вопросы

Список Контрольных вопросов:

Источник