แบบจำลองข้อมูล: ตัวอย่างและแนวคิด

เมื่อมีคนได้ยินคำว่า "แบบจำลอง" และ "แบบจำลอง" รูปภาพในวัยเด็กของเขามักจะวิ่งผ่านสายตาของเขาใจ: สำเนาของรถยนต์และเครื่องบินเล็ก ๆ , โลก, นางแบบ, รูปแบบของอาคาร ... สิ่งเหล่านี้และสิ่งอื่น ๆ อีกมากมายมักสะท้อนถึงคุณสมบัติทั่วไปหรือฟังก์ชั่นของวัตถุหรือวัตถุจริงเฉพาะในรูปแบบที่ง่ายขึ้น เมื่อใช้รุ่นดังกล่าวจะสามารถอธิบายคุณสมบัติต่าง ๆ ของต้นฉบับได้ง่ายขึ้น แบบจำลองสารสนเทศ ตัวอย่างที่อธิบายอย่างชัดเจนถึงกระบวนการที่ยากมากมายที่จะเข้าใจและยังขึ้นอยู่กับข้อกำหนดพื้นฐานของการสร้างแบบจำลอง

เป้าหมาย

สิ่งที่กล่าวมาสามารถนำเราไปสู่ข้อสรุปนี้: แบบจำลองมีความคล้ายคลึงกับวัตถุหรือกระบวนการจริงไม่ควรสะท้อนถึงคุณสมบัติทั้งหมดของต้นฉบับ แต่มีเพียงคุณลักษณะเหล่านั้นที่มีความต้องการใช้งานมากขึ้นในบางสถานการณ์ ไม่จำเป็นต้องแสดงคุณสมบัติของวัตถุที่หลากหลาย - สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ความซับซ้อนของรูปแบบและความไม่สะดวกในการใช้งาน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจในสิ่งที่แบบจำลองถูกสร้างขึ้นวัตถุประสงค์ของพารามิเตอร์ที่ควรสะท้อนในกรณีนี้โดยเฉพาะ เมื่อมีการสร้างแบบจำลองจำเป็นต้องปฏิบัติตามลอจิคัลเชน: "object - target - model" อย่างเคร่งครัด

แบบจำลองสารสนเทศ ตัวอย่าง การวิเคราะห์ระบบ

เมื่อสร้างเป้าหมายการสร้างแบบจำลองคำถามที่เกิดขึ้นจากความถูกต้องและครบถ้วนของการสร้างรายการคุณภาพและลักษณะของแบบจำลองในอนาคต คำอธิบายของวัตถุจำลองมักเรียกว่าคำว่า "data model" ตัวอย่างของการใช้งานสามารถเห็นได้ในรูปแบบต่าง ๆ : กราฟิกวาจาตารางคณิตศาสตร์และอื่น ๆ อีกมากมาย ยิ่งรูปแบบข้อมูลมีความถูกต้องมากเท่าไหร่ก็ยิ่งแสดงคุณภาพและคุณสมบัติทั้งหมดของวัตถุดั้งเดิมได้มากเท่านั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกเฉพาะพารามิเตอร์ที่จำเป็นที่สุดสำหรับการสร้างแบบจำลองและสร้างความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา กระบวนการนี้เรียกว่าการวิเคราะห์ระบบ

แบบฟอร์มการนำเสนอ

หนึ่งในคุณสมบัติของแบบจำลองข้อมูลคือรูปแบบของงานนำเสนอซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวัตถุประสงค์ของการสร้างภาพ หากข้อกำหนดข้อใดข้อหนึ่งสำหรับโครงการคือการมองเห็นจะมีการใช้โมเดลข้อมูลกราฟิก ตัวอย่างของสิ่งนี้ไม่ใช่เรื่องยากที่จะหา: วงจรไฟฟ้า, แผนที่พื้นที่, กราฟและภาพวาดต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้นข้อมูลเดียวกันเช่นกราฟของอุณหภูมิในระหว่างเดือนสามารถนำเสนอในรูปแบบต่าง ๆ เช่นในแบบตารางหรือแบบข้อความ

โดยใช้การจำลอง

เมื่อมีการสร้างแบบจำลองข้อมูลพารามิเตอร์ของมันสามารถใช้ในการศึกษาวัตถุจริงทำนายพฤติกรรมของมันในเงื่อนไขต่าง ๆ และทำการคำนวณ มักจะเกี่ยวข้องกับตัวแบบข้อมูลแบบผสม ตัวอย่างของการใช้แบบจำลองการสร้างแบบจำลองนี้มักพบได้ในการก่อสร้างเมื่อลักษณะเฉพาะของวัตถุที่ซับซ้อนเช่นอาคารถูกสร้างขึ้นและสะท้อนให้เห็นในรูปแบบของภาพวาดการคำนวณทางคณิตศาสตร์ของความแข็งแรงและโหลดที่อนุญาต

อีกตัวอย่างที่ชัดเจนของโมเดลข้อมูลแบบผสมคือแผนที่ทางภูมิศาสตร์ที่มีสัญลักษณ์ภูมิประเทศ, จารึก, ตาราง โมเดลดังกล่าวยังสามารถแสดงในรูปแบบของกราฟแผนภูมิตารางไดอะแกรม หลังแบ่งออกเป็นแผนที่ผังงานและกราฟตามเงื่อนไข

การจัดหมวดหมู่

เพื่อความสะดวกในการทำงานกับตัวแบบข้อมูลพวกมันถูกแบ่งเป็นเงื่อนไขขนาดใหญ่หลายบล็อก: ตามพื้นที่การใช้งานตามปัจจัยเวลาสาขาความรู้และรูปแบบการนำเสนอพวกเขายังสามารถแบ่งตามประเภทของการก่อสร้าง (ตารางลำดับชั้นและเครือข่าย) โดยรูปแบบของการนำเสนอข้อมูล (ลงนามและลงนาม figuratively) และโดยวัตถุ (คำอธิบายของคุณสมบัติของวัตถุหรือกระบวนการ)

ต่อไปเราจะพิจารณาว่าที่ใดที่เราสามารถตอบสนองรูปแบบข้อมูลตัวอย่างและรูปแบบการใช้งานจะไม่ถูกเพิกเฉย เราพูดถึงสายพันธุ์ที่ใช้กันทั่วไปเท่านั้น

ตัวอย่างทั่วไปของแบบจำลองข้อมูลที่เป็นรูปเป็นร่าง

รูปแบบของแบบจำลองประเภทนี้มีความโดดเด่นด้วยภาพกราฟิกของวัตถุที่จับจ้องอยู่ที่ผู้ให้บริการข้อมูลบางอย่าง (ฟิล์ม, กระดาษ, กระดาน)

ประเภทของโมเดลนี้สามารถนำมาประกอบกับภาพถ่าย, ภาพวาด, กราฟิก ตัวอย่างของแบบจำลองข้อมูลเชิงจินตนาการมักจะพบในสถาบันการศึกษาที่ผู้โพสต์ให้ข้อมูลจำนวนมากในรูปแบบกราฟิก อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้งานคือภาพประกอบในตำราเรียนของโรงเรียนใด ๆ เช่นแผนผังการสร้างกองทหารในการต่อสู้ของสตาลินกราด ตัวอย่างของแบบจำลองข้อมูลที่เป็นรูปเป็นร่างสามารถดูได้ในองค์กรทางวิทยาศาสตร์ที่วัตถุถูกคั่นด้วยคุณลักษณะภายนอกของพวกเขา

การจำแนกประเภทของแบบจำลองตามเวลา

แบบจำลองสามารถเป็นแบบสแตติกและแบบไดนามิก คุณสมบัติของวัตถุในกรอบเวลาที่เฉพาะเจาะจงถูกอธิบายโดยแบบจำลองข้อมูลคงที่ ตัวอย่างของการใช้งานสามารถพบได้เมื่อสร้างบ้านเมื่อพิจารณาถึงความแข็งแรงและความต้านทานต่อโหลดคงที่ หรือในทางทันตกรรมซึ่งอธิบายถึงสถานะของช่องปากของผู้ป่วยในระหว่างการดูแลในปัจจุบัน: จำนวนของการอุดฟันการปรากฏตัวของข้อบกพร่อง ฯลฯ

หากเราพิจารณาพลวัตของการเปลี่ยนแปลงในสถานะของผู้ป่วยในหลายขั้นตอนหรือหลายปีกว่านั้นโมเดลแบบไดนามิกจะถูกใช้เพื่ออธิบายลักษณะเดียวกัน

ตัวอย่างของแบบจำลองข้อมูลแบบไดนามิกจะพบเมื่อทำงานกับปัจจัยหรือลักษณะที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิการสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว ฯลฯ

รูปแบบทางวาจา

แบบจำลองทางวาจาซึ่งถูกนำเสนอในรูปแบบภาษาพูดหรือจิตก็เป็นของคนที่ให้ข้อมูล พวกเขาจะเรียกว่า "แบบจำลองข้อมูลด้วยวาจา" ตัวอย่างของการสร้างแบบจำลองดังกล่าวสามารถสังเกตได้ในขณะขับรถ: สถานการณ์บนท้องถนนตัวบ่งชี้สัญญาณไฟจราจรความเร็วของรถยนต์ที่อยู่ใกล้เคียง ฯลฯ ถูกวิเคราะห์โดยบุคคล ในกรณีนี้มีการพัฒนารูปแบบพฤติกรรมบางอย่าง หากสถานการณ์ปัจจุบันมีการจำลองสถานการณ์อย่างถูกต้องส่วนของเส้นทางนี้จะปลอดภัย ถ้าไม่น่าจะเป็นของอุบัติเหตุสูง

แบบจำลองทางวาจายังรวมถึงบทกวีที่เปล่งประกายผ่านสมองของกวีหรือภาพทิวทัศน์ที่อยู่ด้านหน้าจิตใจของศิลปินที่ยังไม่ได้นำไปใช้กับผืนผ้าใบ

รูปแบบข้อมูลเชิงพรรณนาซึ่งเป็นคำอธิบายที่เป็นลายลักษณ์อักษรหรือด้วยวาจาของวัตถุด้วยวิธีการทางภาษาก็เป็นของประเภทวาจา ตัวอย่างของรูปแบบข้อมูลเชิงพรรณนา: ร้อยแก้วในหนังสือนิยายคำอธิบายในนวนิยายคำอธิบายที่เป็นข้อความของเหตุการณ์และวัตถุ

ลงชื่อรุ่น

หากคุณสมบัติของวัตถุปรากฏในรูปแบบของอักขระพิเศษซึ่งแสดงด้วยภาษาทางการแล้วแสดงว่าเป็นแบบจำลองข้อมูลสัญลักษณ์ ตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้ล้อมรอบเราจากทุกด้าน: กราฟแผนภูมิข้อความ ฯลฯ แบบจำลองสัญญาณและวาจานั้นเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด: ภาพทางจิตใจสามารถสวมใส่ในรูปแบบสัญญาณและแบบจำลองสัญญาณเป็นภาพจิตที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่นหลังจากอ่านคำอธิบายของปรากฏการณ์แล้วบุคคลหนึ่งสร้างแบบจำลองของเขาสำหรับตัวเองและเมื่อพบปรากฏการณ์นี้ในชีวิตสามารถจดจำเขาได้จากแบบจำลองที่เกิดขึ้น

แบบจำลองข้อมูลสัญญาณสามารถแบ่งออกเป็นเรขาคณิตวาจาคณิตศาสตร์โครงสร้างตรรกะพิเศษ

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

เป็นตัวเลือกสัญญาณคุณสามารถพิจารณารูปแบบข้อมูลทางคณิตศาสตร์ความผิดปกติของมันคือลักษณะพารามิเตอร์หรือกระบวนการที่แสดงโดยสูตรทางคณิตศาสตร์ มุมมองนี้ยังอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะเชิงปริมาณของวัตถุ ตัวอย่างเช่นการรู้มวลของร่างกายเราสามารถคำนวณอัตราการตกอย่างอิสระ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง นอกจากนี้วัตถุข้อมูลมักจะนำเสนอในรูปแบบของทางคณิตศาสตร์

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท: คงที่, พลวัต, ไม่ต่อเนื่อง, ต่อเนื่อง, จำลอง, น่าจะเป็น, ตรรกะ, หลาย, อัลกอริทึม, เกม, ฯลฯ

แบบจำลองตาราง

แบบจำลองที่มีวัตถุหรือคุณสมบัตินำเสนอในรายการและค่าของพวกมันอยู่ในเซลล์ของตารางสี่เหลี่ยมเรียกว่าตาราง นี่เป็นหนึ่งในการถ่ายโอนข้อมูลที่พบได้บ่อยที่สุด การใช้ตารางเป็นไปได้ที่จะสร้างแบบจำลองข้อมูลแบบคงที่และแบบไดนามิกในพื้นที่การใช้งานต่างๆ ในชีวิตเราใช้สิ่งนี้เช่นเมื่อเราสร้างตารางเวลาการขนส่งรายการทีวีไดอารี่อากาศ ฯลฯ

ชนิดของโมเดลข้อมูลแบบตาราง

ตารางมีสามประเภท: binary, "object-property", "object-object" เพื่อให้ตัวอย่างของโมเดลข้อมูลแบบตารางคุณต้องวิเคราะห์โครงสร้างของมัน

ในตารางประเภท "วัตถุวัตถุ" แถวแรกและวัตถุรายการคอลัมน์แรก เซลล์ที่เหลือสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา ตารางในคอลัมน์และแถวซึ่งเป็นชื่อของเมืองและเนื้อหาแสดงการมีอยู่ของลักษณะเชิงคุณภาพของความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา (การปรากฏตัวของถนนสายตรง) สามารถใช้เป็นตัวอย่างของประเภท "วัตถุวัตถุ"

ในตารางของ "object-property" ชนิดแต่ละแถวมีพารามิเตอร์ของวัตถุหรือเหตุการณ์หนึ่งและคอลัมน์มีข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติหรือคุณสมบัติของพวกเขา ตัวอย่างของโครงสร้างประเภทนี้อาจเป็นข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในแต่ละวัน

โมเดลข้อมูลลำดับชั้นและเครือข่าย

ตัวแบบตารางมีความสะดวกสำหรับระบบวัตถุขนาดเล็ก เมื่อสร้างระบบที่ซับซ้อนตัวแบบอาจใหญ่เกินไปและไม่สะดวกต่อการใช้งานอย่างแม่นยำเพราะมันถูกนำเสนอในรูปแบบของตารางสี่เหลี่ยม ตัวอย่างเช่นหากคุณสร้างไดอะแกรมตารางของรถไฟใต้ดินด้วยวัตถุสถานีและระบุว่ามีการเปลี่ยนแปลงหรือการแยกระหว่างพวกเขาตารางดังกล่าวจะมีความซ้ำซ้อนมหาศาล - มากกว่าหมื่นค่าและมันจะยากมากที่จะใช้

ระบบลำดับชั้นมักจะนำเสนอในรูปแบบกราฟิกในรูปแบบของกราฟ - การเชื่อมต่อระหว่างวัตถุที่กระจายข้ามระดับ องค์ประกอบทั้งหมดของระดับบนประกอบด้วยองค์ประกอบที่ต่ำกว่าและองค์ประกอบของระดับที่ต่ำกว่าอยู่ในองค์ประกอบเดียวของระดับที่สูงขึ้น ตัวอย่างที่เจาะจงของแบบจำลองนี้คือแผนภูมิต้นไม้

โมเดลเครือข่ายมีขนาดกะทัดรัดกว่าเนื่องจากสะท้อนการเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุดระหว่างวัตถุ ส่วนใหญ่มักจะถูกนำเสนอในรูปแบบกราฟิก ตัวอย่างของโมเดลเครือข่ายดังกล่าวคือแผนภาพเส้นเมโทร

การใช้แบบจำลองข้อมูลในกระบวนการสร้างแบบจำลองบนคอมพิวเตอร์

สะดวกในการสร้างแบบจำลองโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ กระบวนการนั้นสามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน

ก่อนการสร้างแบบจำลองข้อมูลจะดำเนินการ: การกำหนดการวิจัยอย่างต่อเนื่องการจัดสรรพารามิเตอร์วัตถุสำคัญที่สอดคล้องกับเป้าหมายนี้การกำจัดของพารามิเตอร์ที่ไม่จำเป็น

ในขั้นตอนที่สองมีการสร้างแบบจำลองที่เป็นทางการ: รูปแบบข้อมูลเชิงพรรณนาแสดงด้วยภาษาทางการความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณได้รับการแก้ไขและมีการ จำกัด การเปลี่ยนแปลงที่จำเป็น

ในขั้นตอนต่อไปรูปแบบที่เป็นทางการจะถูกแปลงเป็นคอมพิวเตอร์หนึ่งเครื่องนั่นคือการรวบรวมอัลกอริทึมการคำนวณการเขียนโปรแกรมหรือการใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ

หลังจากตรวจสอบความถูกต้องของการสร้างแบบจำลองและการปฏิบัติตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้การใช้โดยตรงจะเริ่มต้นขึ้น หากจำเป็นต้องทำการแก้ไข

การใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ช่วยลดความยุ่งยากในการสร้างแบบจำลองข้อมูลการเปลี่ยนแปลงการแก้ไข เป็นไปได้ที่จะวางวัตถุจำลองในสภาพแวดล้อมใด ๆ และตรวจสอบพฤติกรรมหรือการเปลี่ยนแปลงของคุณลักษณะในเงื่อนไขต่าง ๆ โดยไม่ต้องเปิดเผยกับปัจจัยเหล่านี้