5 tema. Informacinis modeliavimas.

1. 5 tema. Informacinis modeliavimas. • Informacinis modeliavimas; • Modelių klasifikavimas; • Materialūs modeliai; • Fiziniai; • Analoginiai; • Idealūs modeliai: • Rašytiniai; • Matematiniai; • Informaciniai; • Pagrindinės informacinio modeliavimo sąvokos; • Ryšiai tarp objektų (Esybių ryšių modeliavimas);

2. Modelių tipai modelis programa realus objektas realus objektas algoritmas rezultatai Šioje grandinėje “modelio” grandis yra labai svarbi, tai būtinas uždavinio sprendimo etapas. Čia modeliu suprantamas tam tikras mintyse sukurtas realaus objekto vaizdas, atspindintis esminius objekto bruožus ir jį pakeičiantis uždavinio sprendimo procese. Kitaip tariant, modeliai yra supaprastinta tikrovės abstrakcija. Modeliai padeda gauti atsakymus į klausimus: kas bus,jeigu…? Yra išskiriami materialūs (natūriniai) ir idealūs (abstraktūs) modeliai.

3. Materialūs (natūriniai) modeliai Materialūs modeliai skirstomi į: • fizinius (auto-, avio- modeliai, architektūriniai maketai ir pan.); • analoginius; Analoginiai, remiasiį analogiškus nagrinėjamam objektui procesus (pvz.: procesais elektros grandinėje modeliuojami mechaniniai, cheminiai, biologiniai ar net ir socialiniai procesai). Šiuo principu remiasi dauguma matavimo ar procesų stebėjimo prietaisų.

4. Idealūs modeliai • Rašytiniai (verbaliniai, tekstiniai) modeliai. Tai natūralia kalba aprašyta viena ar kita tikrovės sritis, objektas (eismo taisyklės, teisėtvarkos pažeidimo protokolas, vadovėliai). • Matematiniai modeliai - tai plati ženklų modelių klasė (remiasi formalia kalba su baigtine abėcėle), naudojanti įvairius matematinius metodus. Pvz.: galima sukurti žvaigždės matematinį modelį, kurį sudarytų sudėtinga lygčių sistema, aprašanti žvaigždėje vykstančius procesus arba matematinį verslo modelį iš tam tikrų matematinių išraiškų (algebrinių lygčių), leidžiančių apskaičiuoti optimalųįmonės veiklos planą. • Informaciniai modeliai - tai ženklų modelių klasė. Jie aprašo įvairiausios prigimties reiškinių informacinius procesus. Informacijos atsiradimą, perdavimą, apdorojimą ir panaudojimą.

5. Pagrindinės informacinio modeliavimo sąvokos Esybėmis (angl. entity) vadinamos realaus pasaulio dalykų (objektų) klasės, t. y. visa tai, ką galima apibūdinti bendriniais daiktavardžiais. Skiriamosfizinės (daiktai, reiškiniai, procesai, subjektai, agentai, struktūros ir pan.) ir koncepcinės( sąvokos, idėjos ir pan.) esybės. Konkrečios esybių realizacijos (t.y. konkretūs daiktai, reiškiniai, procesai ir pan.) vadinamosesybių egzemplioriais. Pavyzdys: ASMUOyra esybė, o konkretus asmuo, tarkime, Jonas Petrauskas - jos egzempliorius.

6. Pagrindinės informacinio modeliavimo sąvokos (2) Analizuojant dalykinę sritį (informacinės ir programų sistemos taikymo sritis vadinama dalykine sritimi), dažniausiai domimasi ne visomis tos srities esybėmis, o tik tomis, kurios tenkina šias sąlygas: • esybės egzemplioriai yra aprašomi, t.y. galima įvardyti jųcharakteristikas; • esybės egzemplioriai yra įvardijami, t.y. juos galima atskirti vieną nuo kito; • esybė susijusi su kuriamosios programos naudojimo siekiu, t.y. ją tikslinga nagrinėti. Esybėvadinama atpažįstama(identifikuojama), jei jos egzemplioriai turi tąpastis(identitetus), t.y. jei bet kuriuo laiko momentu bet kurį tos esybės egzempliorių galima atpažinti, įvardyti ir atskirti nuo kitų egzempliorių.

7. Objektinis požiūris į informacinį modeliavimą Bet kokios realios sistemos informacinis modelis susideda iš objektų(objektų klasių). Kiekvienas objektas modelyje privalo turėti unikalų ir reikšminįvardą(identifikatorių) ir jį apibūdinančius atributus. Pavyzdžiui, Objektas (objektų klasė) Objekto vardas (identifikatorius) Studentas -vardas, -pavardė -fakultetas, -specialybė -kursas -grupė -adresas Objekto atributai

8. Objektai Objektas išreiškia vieną tipinį (bet neapibrėžtą) egzempliorių, ką nors iš realaus pasaulio ir yra paprasčiausias informacinis modelis. Objektai išreiškia tam tikras, susijusias su sprendžiamu uždaviniu realaus pasaulio daiktų esmes. Visus objektus galima išskaidyti į tokias kategorijas: - realūs objektai; - vaidmenys (rolės); - įvykiai; - sąveikos; - specifikacijos.

9. Objektų tipai Realus objektas- tai fiziškai egzistuojančių daiktų abstrakcija. Pvz.: automobilių gamykloje - tai automobilio kėbulas, variklis, krovinių pervežime – tai konteineris, terminalas, vežimo priemonė ir t.t. Vaidmuo- tikslo ar žmogaus paskirties,įstaigos dalies abstrakcija. Pvz.: universitete kaip įstaigoje apskritai, tai priėmimo komisija, personalo direkcija, dekanatas. Įvykiu informaciniame modeliavime vadinamas laiko momentas, kada pakinta kokio nors teiginio apie nagrinėjamąją dalykinę sritį reikšmė. Įvykis - kažko tai įvykusio abstrakcija. Pvz.: dokumentų pateikimas priėmimo komisijai, sesijos egzamino išlaikymas (neišlaikymas).

10. Objektų tipai (2) Sąveika - objektai gaunami iš kitų objektų santykiavimo. Pvz.: susitarimas, sutartis tarp dviejų pusių, išsilavinimo pažymėjimas, išduotas mokymo institucijos jos absolventui. Objektai-specifikacijos- naudojami pateikti taisykles, kokybės standartus ar kriterijus. Pvz.: žinių ir sugebėjimų sąrašas, kurias turi įgyti VV fakulteto studentas, valgio pagaminimo receptas.

11. Objektų atributai ir raktai Realaus pasaulio dalykai turi jiems būdingus požymius, charakteristikas(pvz.: vardas,pavardė, registracijos Nr., pagaminimo data, svoris ir t.t.). Bendra visiems galimiems egzemplioriams charakteristika, vadinama atributuarba duomenų elementu. Kiekvienam egzemplioriui atributas įgauna apibrėžtą veikimą. Taip objektas Knygaturi atributus Autorius, Pavadinimas, Išleidimo metai, Puslapių skaičius. Kiekvienam objektui turi būti paskirtasidentifikatorius (raktas)- vieno ar kelių atributų aibė, kurių reikšmės apibrėžia bet kurį objekto egzempliorių, t.y. du ar daugiau egzempliorių negali turėti tas pačias rakto reikšmes. Knygai atributai Autorius ir Pavadinimas kartu sudaro raktą. O Išleidimometai ir Puslapiųskaičiusnei pavieniai nei kartu negali būti raktais, nes neapibrėžia objekto egzemplioriaus. Objektas gali turėti ir keletąraktų. Tada vienas iš jų būna pirminis, o kiti antriniais.

12. Objektų struktūros vaizdavimas Objektas su savo atributais gali būti vaizduojamas įvairiai: grafiškai jis gali būti pavaizduotas rėmeliu ar ovalu su objekto ir atributų pavadinimais. Atributai, sudarantys privilegijuotą identifikatorių gali būti kokiu nors būdu išskirti (pažymėti): Knyga Tekstiniame pavaizdavime tai gali būti: Knyga (Autorius, Pavadinimas, Išleidimo metai, Puslapių skaičius). Čia identifikatorius (raktas) pabrauktas. *Autorius *Pavadinimas Išleidimo metai Puslapių skaičius Identifikatorius (raktas) pažymėtas žvaigždute

13. Objekto atributai Atributai skirstomi į tris tipus: -aprašomieji; -nurodomieji; -pagalbiniai.  Aprašomasis atributas pateikia vidiniai būdingus kiekvienam egzemplioriui faktus. Jei pasikeitė aprašomojo atributo reikšmė, tai rodo, kad pasikeitė kažkuri egzemplioriaus charakteristika, bet pats egzempliorius nepakito. Nurodomieji atributai gali būti naudojami kaip identifikatoriai. Jei keičiasi nurodomasis atributas, tai sakoma, kad tam pačiam egzemplioriui duodamas naujas vardas. Pagalbiniai atributai naudojami susieti vieno objekto egzempliorių su kito objekto egzemplioriumi.

14. Objekto atributai (2) Pvz.:Automobilis *Valstybinis Nr. Markė Spalva Savininkas Čia Spalva -aprašomasis, Valstybinis Nr. ir markė - nurodomieji,Savininkas - pagalbinis, leidžiantis objekto Automobilis egzempliorių susieti su objekto Auto mėgėjas egzemplioriumi. Jei pagalbinio atributo reikšmė pasikeis, tai reikš, kad tarpusavyje susieti jau kiti šių objektų egzemplioriai.

15. Stipendija Studentas Duomenų organizavimo principai, duomenų vaizdavimas DB duomenys saugomi ne bet kaip, o kaip susietų tarpusavyje esybių (objektų, duomenų elementų) visuma, t.y. joje turi būti nustatyti ryšiai tarp įvairių DE, kurie gali reikšti ir tam tikrą veiksmą. Toks duomenų struktūros pateikimo būdas dažnai vadinamas duomenų modeliu. Jį patogu grafiškai vaizduoti ovalinėmis diagramomis. Tokiose diagramose DE vaizduojami ovalais, kurių viduje užrašomas DE vardas, o ryšiai vaizduojami linijomis: gauna Šioje diagramoje yra du DE , o kiekvienas DE gali turėti daug reikšmių. Pvz., DE „Studentas” gali turėti reikšmes: «JONAITIS J», «PETRAITIS P» ir kt., DE „Stipendija” - 0, 100, 200 ir kt.

16. Ryšiai tarp duomenų. Esybių ryšių (E/R) modeliavimas Realiame pasaulyje tarp reiškinių, daiktų egzistuoja įvairūs santykiai. Jeigu jie modeliuojami kaip objektai, atsirandantys santykiai tarp įvairių objektų klasių informaciniuose modeliuose atspindimiryšiais. Kiekvienas ryšys modelyje turi apibrėžtą pavadinimą. Grafinėje formoje ryšys pateikiamas linija tarp susietų objektų. Duomenų bazių (DB) projektavime ryšiai dar vadinami esybių kardinalumu arba laipsniu. Toliau kalbėdami apie ryšius tarp objektų, kartais naudosime ir duomenų elemento (DE) sąvoką.

17. A B Alga Tarnautojas Ryšių tarp objektų (DE) tipai Yra du pagrindiniai ryšių tarp objektų tipai. Pirmasis - tai vadinamasis ryšys „vienas su vienu”, arba paprastas ryšys. Sakoma, jog tarp DE „A” ir „B” egzistuoja paprastas ryšys, jeigu bet kuriuo momentu kiekvieną „A” reikšmę atitinka tik viena „B” reikšmė. Toks ryšys vaizduojamas paprasta rodykle. Šiuo atveju sakoma, kad „A” identifikuoja „B”. Ryšio “vienas su vienu” pavyzdys

18. A B Disciplina Studentas Ryšys “vienas su daugeliu” Antras tipas - tai vadinamasis ryšys „vienas su daugeliu” arba sudėtingas ryšys. Tarp objektų „A” ir „B” egzistuoja sudėtingas ryšys, jeigu bet kuriuo momentu vieną „A” reikšmę atitinka kelios „B” reikšmės. Toks ryšys vaizduojamas dviguba rodykle: Be šių pagrindinių ryšio tipų, taip galimi ryšiai “daugelis su vienu” bei “daugelis su daugeliu”. Ryšių tipai gali būti pažymėti ne tik rodyklėmis, bet ir simboliais, pvz. [1 : 1] - “viena su vienu”, [1 : M], [1 :  ] - “vienas su daugeliu”

19. a) Moteris Moteris Moteris Moteris Vyras Vyras Vyras Vyras b) c) d) Abipusiai ryšiai Tarp bet kurių dviejų objektų dažnai egzistuoja abipusis ryšys. Pavyzdžiui, jei tai yra „Vyras” ir „Moteris”, tai tarpusavio ryšys tarp jų gali atspindėti santuokos formą: - tradicinė krikščioniška santuokos forma - daugpatystė - daugiavyrystė - grupinė santuoka

20. Skyrius Pareigos Alga Darbuotojas Ryšiai tarp DE(E/R diagramos pavyzdys)

21. Raktas ... 1 atributas 2 atributas N atributas Įrašai, raktai, atributai Norint sumažinti ryšių skaičių, DE jungiami į grupes. Tokios DE grupės vadinamos įrašais. Įrašų struktūrą taip pat galima pavaizduoti ovalinėmis diagramomis: Įraše yra bent vienas DE (ar jų rinkinys), kurio visos reikšmės yra nepasikartojančios, t. y. jo reikšmės vienareikšmiškai identifikuoja kitas įrašo reikšmes. Toks DE (ar jų rinkinys) vadinamas raktu. Kiti (neraktiniai) DE vadinami tiesiog atributais. Raktas – tai minimali atributų aibė, vienareikšmiškai apibrėžianti likusius įrašo atributus.

22. STUDENTAS Pavardė Adresas Bilieto Nr. Gimimo data Raktas Atributai Konkretaus įrašo struktūros pavyzdys : Pavyzdžiui: S123589 Petraitis 1985.01.15 Laisvės al. 13

23. Sudėtinis raktas, galimi raktai Jei raktas susideda iš kelių DE, jis vadinamas sudėtiniu. Sudėtinis raktas apdorojant duomenis traktuojamas kaip vienas DE ir diagramoje vaizduojamas vienu ovalu. Žemiau parodyti du galimi sudėtiniai raktai „Programuotojas”+„ProgramosNr.” ir „Programuotojas”+„Programos pavadinimas” : Programuotojas”+„ProgramosNr. Programos pavadinimas Darbo valandų kiekis Programuotojas+ Programospavadinimas Programos Nr. Darbo valandų kiekis

24. Pirminis raktas Įrašas gali turėti kelis raktus, vadinamus galimais raktais. ankstesnėje diagramoje yra du galimi raktai - „Programuotojas”+„Programos Nr.” ir „Programuotojas”+„Programospavadinimas”. Vienas iš galimų raktų yra pirminis raktas (faktiškai naudojamas įrašo identifikacijai), o kiti - alternatyvieji raktai (raktai-kandidatai). Pirminiam raktui atributus reikia parinkti taip, kad iš anksto būtų žinomas jų įgyjamų reikšmių diapazonas, o jų rakte būtų kuo mažiau. Labai pabrėžtina rakto savybė yra jo pertekliškumo nebuvimas: iš rakto, kurį sudaro keli atributai, negalima išmesti jokio atributo (to rakto nesuardant). Įrašo rakto svarba didelė - juo galime atskirti įrašus vieną nuo kito, pagal jį nustatoma įrašo vieta atmintyje.

25. DB rodyklinis modelis Panašiai kaip DE, į grupes sujungiami ir įrašai. Įrašų su tarpusavio ryšiais visuma sudaro duomenų bazę. Jos sudarymo metu labai svarbu tai, kaip sugrupuojami DE, t.y. kokie DE surenkami į vieną įrašą, kokie parenkami raktai ir kaip tarp įrašų nustatomi ryšiai. Ryšiai tarp skirtingų įrašų vaizduojami rodyklėmis tarp tų įrašų pirminių raktų - taip gaunamas DB rodyklinis modelis, kitaip tariant, DB struktūros diagrama. DB, rezervuojančios lėktuvų bilietus, diagramos pavyzdys:

26. Išvykimo punktas Reiso Nr. Atvykimo punktas Lėktuvo tipas Reiso Nr. + Data Laisvos vietos Bilietų rezervavimo DB rodyklinis modelis

27. Išvykimo punktas Atvykimo punktas Lėktuvo tipas Reiso Nr. Laisvos vietos Data Reiso Nr. Stačiakampė diagrama Kompaktiškesnis įrašo ir DB struktūros vaizdavimo būdas yra stačiakampė diagrama. Tokioje diagramoje DE vaizduojami stačiakampiais, o įrašai - stačiakampių blokais. Raktiniai DE pabraukiami. Žemiau pateikiama stačiakampė diagrama, gauta iš ankstesnės ovalinės diagramos: Reisas Laisvos vietos

28. Parengta pagal: J.Adomaitis ir kt. Informatika I dalis Vadovėlis, L-kla “Technolgija”, Kaunas, 1999, 156 – 160 psl. V. Sekliuckis, S.Gudas, G.Garšva INFORMACIJOS SISTEMOS IR DUOMENŲ BAZĖS, Vadovėlis. Kaunas: Technologija, 2003, 338 psl. http://distance.ktu.lt/kursai/informatika1/8/ A.Vidžiūnas, R.Marčiulynienė ACCESS XP. Taikomųjų duomenų bazių projektavimo pagrindai, “Smaltijos” leidykla, Kaunas, 2003, 318 p. A.Saulis, O.Vasilecas INFORMACINIŲ SISTEMŲ PAGRINDAI, mokomoji knyga, Technika, Vilnius, 1998, 55 – 81 psl. Dar apie tai rasite: V. Dagys ir kt. Duomenų bazės. ECDL atstovybės Lietuvoje sertifikuota mokomoji medžiaga, L-kla “Žara”, Kaunas, 2000, 7 – 13 psl. D.Dzemydienė, R.Naujikienė. INFORMACINĖS SISTEMOS. Duomenų struktūros ir valdymas, Vilnius: Lietuvos teisės universiteto leidybos centras, 2004. – 264 p. ИНФОРМАТИКА базовый курс. Учебник для ВУЗОВ / СПб., Питер, 2001, c.c. 328-355.