Иерархическая структура и деревья

Иерархическая
структура
и деревья
Цель:
сформировать умения строить
«деревья» и таблицы.
Задачи:
1. Повторить понятия «система», «структура»,
«подсистема», «системный эффект», «граф»,
«сеть».
2. Рассмотреть понятие «граф» и свойства
графа.
3. Рассмотреть иерархические структуры и
деревья.
4. Рассмотреть табшличную организацию
данных.
Основные понятия системологии
► Системология – наука о системах.
► Система – сложный объект, состоящий
из
взаимосвязанных частей и существующий
как единое целое.
► Структура – определенный порядок
объединения элементов, составляющих
систему.
► Подсистема – это система, входящая в
состав другой, более крупной системы.
► Системный эффект – появление новых
функций или свойств у системы, которыми
не обладает ни один из элементов, из
которых состоит система.
Типы связей и системы управления
СИСТЕМЫ
ЕСТЕСТВЕННЫЕ
(ПРИРОДНЫЕ –
созданные
природой)
Космические системы:
галактики, системы звезд и планет,
Солнечная система;
лес – взаимосвязанная среда,
насекомых, птиц и растений
ИСКУССТВЕННЫЕ
(созданные
человеком)
Город, заводы,
системы образования,
здравоохранения, все,
что создано людьми
Искусственные системы
Во-первых, это материальные системы, созданные человеком:
техника (автомобили, самолеты, станки, компьютеры и т.д.),
строительные сооружения (дома, мосты, города, плотины,
каналы); искусственные материалы (сплавы, пластмассы)
Связи в таких системах, как и в искусственных, имеют
материальный характер (система телефонной связи:
телефонные аппараты, провода, коммутаторы;
энергосистема: станции, трансформаторы, линии
электропередач, электроприборы – все присоединено
одно к другому и согласованно работает).
Другой вид систем – это общественные
системы, то есть различные объединения
людей
Существуют отношения (общее помещение, экономическая
зависимость, родственно-генетические связи)
Для общественных систем важны информационные связи
Любая искусственная система создается с определенной целью
(автомобиль – быстро, удобно и безопасно перевозить людей и грузы;
телефонная система - поддерживать надежную связь;
система здравоохранения – лечить людей от болезней,
предупреждать заболевания)
Системы управления
Под системой управления понимается планомерное
взаимодействие на некоторый объект с целью
достижения определенного результата.
С точки зрения кибернетики процесс управления
рассматривается как функционирование системы
управления.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ
(автомобиль, ученик, солдат,
работники предприятия)
УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА
(человек – шофер, учитель, директор;
Коллектив – правительство, парламент;
техническое устройство - компьютер)
Взаимодействие, существующее между двумя этими
подсистемами в процессе управления , кибернетика
рассматривает как информационную связь.
Передаются команды
управления от
управляющей системы к
объекту управления
Прямая связь
Управляющая
система
Объект
управления
Обратная связь
Информация о состоянии
объекта управления, о его
реакции на управляющее
воздействие
Рис.
Структура системы управления
Резюме
Существующие системы можно разделить на
естественные – созданные природой и искусственные –
созданные человеком.
► В естественных системах живой природы действуют как
материальные, так и информационные связи.
► В общественных системах очень велика роль
информационных связей.
► Кибернетика предложила универсальную схему
управления, включающую в себя: управляющую
систему, объект управления, линии прямой и обратной
информационной связи.
► Животное и человек являются самоуправляемыми
системами, так как они включают в себя все
компоненты кибернетической системы управления.
► Компьютер – самоуправляемая искусственная система.
►
Резюме
► Граф
– это графическое изображение состава и
структуры системы. Граф состоит из вершин и
линий связи.
► Граф, содержащий симметричные (не
направленные) связи - ребра., называется
неориентированным графом. Вершины в
ориентированном графе связаны дугами –
направленными линиями.
► В сети возможно множество различных путей
между одними и теми же вершинами.
► Блок-схема алгоритма – ориентированный граф
процесса управления.
Иерархическая структура и
деревья
Рис. Граф иерархической системы (административная структура РФ)
Российская Федерация
Центральный округ
Башкирия
Приволжский округ
Удмуртия
Пермь
Пермская обл.
Кунгур
Уральский округ
Северо-западный
округ
Нижегородская обл.
Березники
Дерево, т.к. между двумя любыми его вершинами существует
единственный путь. Деревья не содержат циклов и петель.
Рис. Граф иерархической системы (административная структура РФ)
Главная вершина – корень дерева
Ветви дерева
Российская Федерация
Центральный округ
Башкирия
Приволжский округ
Удмуртия
Пермская обл.
Уральский округ
Северо-западный
округ
Нижегородская обл.
Исходная
вершина
Пермь
Кунгур
Березники
Принцип «один ко многим»
Порожденная
вершина
Резюме
• Иерархическими называют системы, между
элементами которых установлены отношения
подчинения или вхождения друг в друга.
• Граф иерархической системы называют деревом.
• Дерево не имеет циклов и петель; между любыми
двумя вершинами существует единственный путь.
• Выделенная в дереве вершина, которая не имеет
исходных вершин, называется корнем. От корня
начинается отсчет уровней дерева. Связь между
элементами верхнего и соседнего нижнего уровня
имеет тип «один ко многим».
•Примером иерархической системы в информатике
является файловая система диска.