Всего на сайте:
119 тыс. 927 статей

Главная | Математика

Анализ постановки задачи и ее предметной области  Просмотрен 23

Основы алгоритмизации

ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НА ЭВМ

Рассмотрим обобщенный процесс решения проблемы на основе

системного подхода как последовательность, состоящую из трех этапов,

приведенных ниже:

А. Анализ постановки задачи и ее предметной области:

1) понимание постановки и требований исходной задачи, определение предметной области, для которой поставлена задача;

2) анализ предметной области; выявление данных, которые фиксируют входную и выходную информацию (определение их структуры и свойств);

3) определение отношений между данными, задание условий и ограничений, накладываемых на эти отношения.

Б. Формальное моделирование решения задачи:

1) формирование основной идеи;

2) выбор и применение формальной системы для описания метода решения задачи;

3) построение алгоритмов, реализующих выбранный метод;

4) выбор оптимального алгоритма для заданных ранее условий и ограничений.

В. Практическое решение задачи:

1) определение технологий, средств и исполнителя решения задачи;

2) реализация оптимального алгоритма средствами и технологиями выбранного исполнителя решения задачи;

3) анализ решения и полученных результатов.

 

Анализ постановки задачи и ее предметной области

При решении любой задачи важным является первый этап, связанный с анализом и пониманием постановки задачи. На этапе анализа необходимо детализировать постановку задачи. Основные вопросы, на которые требуется ответить, можно сформулировать следующим образом:

 Какие данные являются исходными?

 Какие данные являются результирующими?

 Какие отношения между исходными данными и требуемым результатом?

 Являются ли исходные данные достаточными?

 К какому виду следует отнести исходные данные?

 К какому типу следует отнести исходные и результирующие данные?

На этом этапе уточняется постановка задачи, после чего выявляются

отдельные явления, объекты, процессы, их связи и зависимости, то есть создается структурная модель предметной области.

Модель– это упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении. На этапе анализа постановки задачи определяются такие понятия,

как исходные и результирующие данные, абстрактно представляющие

информацию о предметной области решаемой задачи в виде значений.

Исходные данные должны быть полными, т. е. содержать данные, необходимые и достаточные для решения задачи. Если данные неполные, необходимо приложить дополнительные усилия для сбора дополнительных сведений; эта ситуация может также возникнуть на последующих этапах при выборе метода решения. Данные могут быть определены на основе свойств данных, которые задают их вид и тип.

Различают исходные данные трех видов: постоянные, условнопостоянные и переменные.

Постоянные исходные данные– это данные, которые сохраняют свои значения в процессе решения задачи (математические константы, координаты неподвижных объектов) и не зависят от внешних факторов.

Условно-постоянные данные– это данные, которые могут иногда изменять свои значения; причем эти изменения не зависят от процесса решения задачи, а определяются внешними факторами (величина подоходного налога, курс валют, количество дней в году).

Переменные данные– это данные, которые изменяют свои значения в процессе решения задачи.

В дальнейшем необходимо как для исходных, так и для результирующих данных выбрать определенный тип данных.

Тип данныхопределяет множество значений и множество допустимых операций к ним.

На этом этапе важно не только классифицировать данные по отношению к

процессу решения, но определить их наименование, тип, структуру и ограничения, накладываемые на значения исходя из постановки задачи.

Желательно также определить допустимые и недопустимые операции по

отношению к различным типам исходных данных.

Данное относят к простому типу, если в любой момент времени оно определяет одно и только одно значение.

На рис. 1 представлена классификация типов данных по структурному признаку.

Например, требуется вычислить площадь поверхности некоторого тела. Очевидно, что для представления информации о вычисляемой площади поверхности некоторого тела достаточно использовать данное простого числового типа. Простые данные определяют такое отношение: одно имя – одно значение.

Структурированные данные отличаются от простых тем, что к ним применимо другое отношение: одно имя – много значений. Если все элементы, входящие в такую структуру, однотипны, то такая структура называется однородной, в противном случае – неоднородной.

Классическим примером однородной структуры является некоторая последовательность однотипных данных, заданная в виде массива значений, таких как, например (2, 51, 3, 7, 88).

Массивхарактеризуется фиксированным количеством входящих в него значений, эти значения упорядочены по номерам следования.

Номер элементав массиве является средством адресации, доступа к конкретному элементу, например в вышеприведенном массиве чисел значение 51 имеет номер два, а значение 7 – номер четыре. Неоднородная структура в отличие от однородной содержит значения различных типов, относящихся к одному понятию или объекту, и, значит, такое структурированное данное несет в себе больше информации. Для представления неоднородных структур используют запись. Запись– это структура, предназначенная для представления данных преимущественно различного типа. Значения, составляющие запись, называются полями записи. По-другому запись можно представить как совокупность полей, каждое из которых имеет свое наименование. Имя поля является средством адресации, доступа к значению этого поля в записи.

Рассмотрим простой пример. Задача заключается в определении в некоторой стране города с максимальным количеством жителей. Данные, которые необходимо проанализировать, это нечисловые данные, содержащие информацию о названии города, и числовые данные, содержащие информацию о численности в этом городе. В качестве структуры, содержащей данные о названии города и количестве в нем жителей, следует выбрать неоднородную структуру – запись, пример которой изображен в таблице 1. Запись содержит два поля: Название

города и Количество жителей. В первой строке табл. 1 указаны названия полей, во второй строке – типы полей, в третьей строке значения полей, образующие запись.

В качестве структуры, содержащей информацию о множестве городов рассматриваемой страны, можно выбрать однородную структуру типа массив, состоящий из нескольких однотипных записей табл. 1. Определение отношений между данными, условиями и ограничениями, накладываемыми на значения данных, зависит от конкретной постановки задачи и требований пользователя.

В результате анализа постановки задачи создается структурная модель, в которой определены данные, их свойства через виды, типы, ограничения и возможные соотношения между ними.

Предыдущая статья:Приложение Б, Меню ГЛАВНОЕ, Меню ГЕНЕРАТОР, Меню ПРИЕМНИК Следующая статья:Формальное решение задачи
page speed (0.0105 sec, direct)