BAZA ZNANJA

Kurs: Strukture podataka i algoritamsko modelovanje

Modul: Uvod u programiranje

Autor:

Naziv jedinice: Modelovanje realnog problema

Naučni model

Model u nauci je fizička, matematička ili logička reprezentacija sistema entiteta, fenomena ili procesa. U osnovi, model je pojednostavljen apstraktni pogled na kompleksnost stvarnog sveta. Može da se fokusira samo na određene delove problema forsirajući na taj način primenu principa „podeli pa vladaj" na složene probleme. Za naučnika model može takođe biti i način na koji se mogu ubrzati procesi mišljenja. Modeli koji se sprovedu u algoritamsku formu pomažu naučnicima da iskoriste moč računara za simulacije, vizualizacije i manipulacije. Na taj način se štedi vreme i novac, pomaže se u intuitivnom shvatanju rešenja problema. Standardnim metodama „probe i greške" bilo bi potrebno daleko više vremena, a možda se čak ne bi ni stiglo do željenog rezultata.

Jezik modelovanja

Jezik modelovanja je bilo koji veštački jezik koji se može iskoristiti da bi se izrazila informacija, znanje ili sistemi u strukturi koja je definisana nad jakim skupom pravila. Ta pravila se koriste da bi se opisale komponente u strukturi. Jezik modelovanja može biti grafički ili tekstualni. Grafički tip koristi dijagrame sa označenim simbolima koji odgovaraju konceptima i linijama koje spajaju te simbole, koje odgovaraju relacijama između tih koncepata.
 

Slika 1. UML dijagram i moguće akcije koje korisnik može da preduzme

Na slici 1. se vidi primer jednog grafičkog dijagrama koji je specijalan slučaj UML jezika. Na njemu su prikazani korisnici i moguće akcije koje oni mogu da urade.
Kod tekstualnog predstavljanja važi da se koriste precizne rečenice govornog jezika. Ovaj način predstavljanja algoritama se najčešće koristi ili od strane ili za lica koja se prvi put sreću sa pojmom algoritma. I samim tim odmah nose jednu dobru osobinu, a to je razumljivost za širi krug ljudi. Jasno, time nose i jednu manu, a to je nepreciznost opisa algoritma, koja proističe iz nepreciznosti samog jezika koji se koristi. Primeri jezika za modelovanje su UML (Unified Modeling Language) koji se koristi za modelovanje softverskih sistema, RAD (Role Activity Diagram) za modelovanje procesa i VRML (Virtual Reality Modeling Language) za modelovanje 3D-animacija. Primer VRML dijagrama je dat na slici 2.

Slika 2. VRML dijagram koji prikazuje akcije interfejsa

Simulacija

Simulacija je implementacija modela kroz vreme, odnosno prikaz promene parametara sistema u jedinici vremena. Ona oživljava model i prikazuje kako će se neki objekat ili fenomen ponašati. Veoma je korisna za razna testiranja, analize ili trenaže gde se sistemi iz realnog sistema mogu prikazati modelom.

Slika 3. Primer simulacije korišćenja programa

Proces generisanja modela

Modelovanje se odnosi na proces generisanja modela kao konceptualne reprezentacije nekog fenomena. Model će se odnositi samo na deo nekog fenomena koji se posmatra. Dva modela koja se odnose na isti fenomen mogu da budu potpuno različita, gde se pod razlikom podrazumeva više od pukog preimenovanja. Ovo može da se dogodi zbog različitih potreba korisnika modela za detaljima koje želi da vidi, različitih estetskih detalja konstruktora modela ili prosto zbog različitih odluka donetih za vreme kreiranja modela. Zbog takvih razlika je potrebno da korisnici modela razumeju njegovu originalnu svrhu, pod pretpostavkom da je ona validna.

Proces procene modela

Model se procenjuje na osnovu njegovog slaganja sa stvarnim vrednostima. Ako se ne slaže, model mora da se prepravi ili da se odbaci. Ipak, samo slaganje sa vrednostima nije samo po sebi dovoljno da se model proglasi validnim. Ostali činioci koji se uzimaju u razmatranje su:

• mogućnost da se opišu prethodna posmatranja
• mogućnost da se predvide buduća posmatranja
• mogućnost da se kontrolišu događaji
• cena korišćenja (pogotovo u kombinaciji sa ostalim modelima)
• sposobnost da se oceni nivo poverenja u model
• jednostavnost ili čak estetski prikaz

Modelovanje podataka

U programiranju se modelovanje podataka koristi primenom teorije modelovanja, da bi se kreirala instanca modela. Ovde je teorija formalni opis modela. Obrada velikih količina strukturiranih i nestrukturiranih podataka je glavna funkcija informacionih sistema. Modelovanje u ovom smislu tiče se načina na koji računar organizuje zapis podataka, kako se kreiraju baze podataka i slično.

Tipovi modela podataka

Instanca modela podataka može biti jedna od sledeća tri, međusobno nezavisna, tipa:

• Konceptualna šema opisuje sematiku problema kao i domen delovanja modela. To može biti interesantna oblast neke organizacije ili industrije. Sastoji se od klasa i relacija. Daje specifične činjenice ili predloge koji se mogu koristiti u modelu.
• Logička šema opisuje tehnologiju manipulacije podacima. Sastoji se, između ostalog, od tabela i kolona, objektno orijentisanih klasa i XML tagova.
• Fizička šema opisuje fizičke karakteristike sistema na kojem se čuvaju podaci. To se tiče particija na disku, kako CPU obrađuje podatke i slično.