4.9. Сетевые информационные модели

Сетевые информационные модели применяются для отра­жения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Например, различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между со­бой высокоскоростными линиями связи. При этом одни час­ти (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмени­ваться информацией между собой только через американ­скую часть (например, российская и австралийская).

Построим граф, который отражает структуру глобальной сети Интернет. Вершинами графа являются регио­нальные сети. Связи между вершинами носят двусторонний характер и поэтому изображаются ненаправленными линия­ми (ребрами), а сам граф поэтому называется неориентиро­ванным.

Представленная сетевая информационная модель являет­ся статической моделью. С помощью сетевой динамической модели можно, например, описать процесс передачи мяча между игроками в коллективной игре (футболе, баскетболе и так далее).

Лекция 5. Алгоритмизация и программирование

5.1. Понятие алгоритма и исполнителя алгоритмов

В нашей обыденной жизни мы довольно таки часто используем определенные шаблоны, правила. Например, проснувшись утром, мы идем на кухню и готовим на завтрак бутерброды. Мы заранее не придумываем правила, по которым будем готовить это блюдо. Мы знаем, что для приготовления бутерброда нам необходимо:

1. Нарезать хлеб.

2. Положить на хлеб сливочное масло.

3. Положить на хлеб кусок колбасы.

Мы можем заметить, что каждый из пунктов 1-3 выполняется последовательно; если один из пунктов убрать или переставить местами, то бутерброд может не получиться. Кроме того, мы перед собой заранее поставили цель: приготовить именно такой бутерброд на завтрак.

Такое точное и понятное предписание, определяющее последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи, называется алгоритмом. Само слово «алгоритм» происходит от имени выдающегося математика средневекового Востока Мухаммеда аль-Хорезми (787-850). Таким образом, мы выполняли алгоритм приготовления бутерброда и невольно являлись исполнителем алгоритма.

Исполнителем алгоритма может быть либо какое-то живое существо, либо какое-то техническое устройство. Например, исполнителем может быть как человек, так и собака, как газовая плита, так и компьютер, и т.д. Каждый из исполнителей имеет определенный свойственный ему набор команд, которые он использует для исполнения алгоритма. Например, исполнитель «собака» знает команды: «лежать», «сидеть», «Дай лапу» и т.д. Такой набор команд называется системой команд исполнителя (СКИ).

Для того чтобы наш алгоритм был наиболее эффективным, необходимо, чтобы он обладал рядом свойств:

Свойство алгоритма	Характеристика свойства
Однозначность	Единственность толкования исполнителем правил выполнения действий и порядка их выполнения
Конечность	Обязательность завершения каждого из действий, составляющих алгоритм, и завершимость выполнения алгоритма в целом
Результативность	Выполнение алгоритма должно завершиться получением определенных результатов
Массовость	Возможность применения данного алгоритма для решения целого класса задач, отвечающих общей постановке задачи
Правильность	Способность алгоритма давать правильные результаты решения поставленных задач
Дискретность	Алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке

Для того чтобы исполнитель мог выполнить алгоритм, его необходимо задать. Существует несколько способов задания алгоритма:

1. Описательный способ. Такой способ задания представляет собой последовательный список команд, который приводит нас к намеченной цели. Этот способ мы использовали выше, когда задавали алгоритм приготовления бутерброда.

2. С помощью блок-схем. Блок-схема состоит из блоков – фигур, которые обозначают отдельные команды (действия) исполнителя и стрелок, соединяющих эти блоки. Внутри каждого блока записывается выполняемое действие. Рассмотрим некоторые блоки:

Обозначение	Пояснение
	Начало или конец алгоритма
	Действие (команда) или вычислительная операция
	Разветвление в алгоритмах, проверка условий
	Стандартная подпрограмма (процедура или функция)
	Ввод или вывод данных