Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 7 классы | Планирование уроков на учебный год | Деревья


Урок 26
Деревья




Практическая работа №10
«Схемы, графы и деревья» (задания 6 - 8).
Проверочная работа







Деревья


Иерархия — это расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему. Системы, элементы которых находятся в отношениях «является разновидностью», «входит в состав» и других отношениях подчиненности, называются иерархическими системами (системами с иерархической структурой).

Например, иерархическую структуру имеет школа, потому что в ней установлены следующие отношения подчиненности: директор — заместители директора – учителя — ученики.

Иерархическую структуру имеют системы, элементы которых связаны отношением «входит в состав».

На рисунке ниже изображен граф иерархической системы, представляющий состав прикладного программного обеспечения (ПО) компьютера.

image

Граф иерархической системы называется деревом. Отличительной особенностью дерева является то, что между любыми двумя его вершинами существует единственный путь. Дерево не содержит циклов и петель.

Обычно у дерева, представляющего иерархическую систему, выделяется одна главная вершина, которая называется корнем дерева. Каждая вершина дерева (кроме корня) имеет только одного предка — обозначенный ею объект входит в один класс верхнего уровня. Любая вершина дерева может порождать несколько потомков — вершин, соответствующих классам нижнего уровня. Такой принцип связи называется «один ко многим». Вершины, не имеющие порожденных вершин, называются листьями.

Древовидными являются схемы отношений «является разновидностью», используемые для наглядного представления классификации объектов:

image

Иерархию легко изобразить «лесенкой» — в виде многоуровневого списка. Объекты одного уровня иерархии располагаются на одном уровне в списке. Чем ниже уровень иерархии, тем правее находится соответствующий уровень списка:

• Рептилии

• Черепахи

• Крокодилы

• Клювоголовые

• Чешуйчатые

• Ящерицы

• Змеи

Родственные связи между членами семьи удобно изображать с помощью схемы, называемой генеалогическим или родословным деревом. На рисунке ниже показана родословная Романовых. Здесь корень дерева находится снизу. Изображать дерево отношений можно в любом направлении — это дело вкуса разработчика модели.

image

По иерархическому принципу организована система хранения файлов во внешней памяти.

Вы знаете, что по определенному признаку (принадлежность, назначение, содержимое, время создания и т. д.) файлы целесообразно объединять в папки. Папки, в свою очередь, могут вкладываться в другие папки и т. д. Главная (корневая) вершина этой иерархии соответствует определенному устройству внешней памяти.

image

Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре, можно указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель «\» логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга папок, в последней из которых находится нужный файл.

Например, пути к файлам можно записать так:

С:\Проекты\История\
С:\Проекты\Информатика\
С:\Рисунки\

Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла.

Примеры полных имен файлов:

С:\Проекты\История\Эпоха Возрождения.doc
С:\Проекты\Информатика\Интернет.doc
С:\Проекты\Информатика\Компьютерные вирусы.doc
С:\Рисунки\Закат.jpg
С:\Рисунки\ Зима.ipg

Операционная система позволяет получить на экране компьютера изображение файловой системы в виде дерева:

image

Использование графов при решении задач


Графы удобно использовать при решении некоторых классов задач.

Задача 1


Сколькими способами можно рассадить в ряд на три стула трех учеников? Выписать все возможные случаи.

Решение этой задачи удобнее всего представить в виде дерева. За его корневую вершину возьмем произвольную точку плоскости О.

На первый стул можно посадить любого из трех учеников — обозначим их А, В и С. На схеме это соответствует трем ветвям, исходящим из точки О:

image

Посадив на первый стул ученика А, на второй стул можно посадить ученика В или С. Если же на первый стул сядет ученик В, то на второй можно посадить А или С. А если на первый стул сядет С, то на второй можно будет посадить А или В. Это соответствует на схеме двум ветвям, исходящим из каждой вершины первого уровня:

image

Очевидно, что третий стул в каждом случае займет оставшийся ученик. Это соответствует одной ветви дерева, которая «вырастает» на из предыдущих ветвей.

image

Выпишем все пути от вершин первого уровня к вершинам третьего уровня: А-В-С, А-С-В, В-А-С, В-С-А, С-А-В, С-В-А. Каждый из выписанных путей определяет один из вариантов рассаживания учеников на стулья. Так как других путей нет, то искомое число способов — 6.

Дерево можно не строить, если не требуется выписывать все возможные варианты, а нужно просто указать их число. В этом случае рассуждать нужно так: на первый стул можно усадить одного из трех человек, на второй — одного из двух оставшихся, на третий — одного оставшегося: 3 * 2 * 1 = 6.

Задача 2


Чтобы принести Царю-батюшке молодильные яблоки, должен Иван-царевич найти единственный верный путь к волшебному саду. Встретил Иван-царевич на развилке трех дорог старого ворона и вот какие советы от него услышал:

1. иди сейчас по правой тропинке;
2. на следующей развилке не выбирай правую тропинку;
3. на третьей развилке не ходи по левой тропинке.

Пролетавший мимо голубь шепнул Ивану-царевичу, что только один совет ворона верный и что обязательно надо пройти по тропинкам разных направлений. Наш герой выполнил задание и попал в волшебный сад. Каким маршрутом он воспользовался?

Обозначим левую, среднюю и правую тропинки соответственно Л, С и П. Возможные маршруты представим в виде графа. При этом подсказки ворона отметим более «жирными» ребрами. Так как только один совет ворона верен, то на графе ему будет соответствовать маршрут, имеющий одно «жирное» ребро. Этот маршрут обозначен дополнительной пунктирной линией:

image

Коротко о главном


Наглядным средством представления состава и структуры системы является граф. Граф состоит из вершин, связанных линиями. Направленная линия называется дугой, ненаправленная — ребром. Линия, выходящая из некоторой вершины и входящая в нее же, называется петлей. Граф называется взвешенным, если его вершины или ребра (дуги) характеризуются некоторой дополнительной информацией — весом вершины или ребра (дуги).

Путь по вершинам и ребрам графа, включающий любое ребро графа не более одного раза, называется цепью. Цепь, начальная и конечная вершины которой совпадают, называется циклом. Разновидность графа, содержащая циклы, называется сетью.

Иерархия — это расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему. Системы, элементы которых находятся в отношениях «является разновидностью», «входит в состав» и других отношениях подчиненности, называются иерархическими системами (системами с иерархической структурой).

Граф иерархической системы называется деревом. Отличительной особенностью дерева является то, что между любыми двумя его вершинами существует единственный путь. Деревья не содержат циклов и петель.

Вопросы и задания


1. Определите сказку, для которой следующий граф определяет отношения между персонажами.

(Курочка Ряба)

2. С разных сторон на холм поднимаются три тропинки и сходятся на вершине. Перечислите множество маршрутов, по которым можно подняться на холм и спуститься с него. Решите ту же задачу, если вверх и вниз надо идти по разным тропинкам.

(Решение:
а) Вверх можно подняться по 3-м тропинкам (3 варианта), спуститься также по 3-м (3 варианта). В итоге имеем: 3 • 3 = 9 вариантов.
б) Вверх можно подняться по 3-м тропинкам (3 варианта), спуститься только по оставшимся 2-м (2 варианта). В итоге имеем: 3 • 2 = 6 вариантов)

3. Сколько трехзначных чисел можно записать с помощью цифр 1, 3, 5 и 7 при условии, что в записи числа не должно быть одинаковых цифр?

(Решение:
Число размещений 4-х элементов по 3: A = 4 • (4-1) • (4-2) • (4-3) = 4 • 3 • 3 • 1 = 24
Ответ: 24 чисел)

4. Для составления цепочек используются бусины, помеченные буквами: А, В, С, D, Е. На первом месте в цепочке стоит одна из бусин А, С, Е. На втором — любая гласная, если первая буква согласная, и любая согласная, если первая гласная.

На третьем месте – одна из бусин С, D, Е, не стоящая в цепочке на первом месте. Сколько цепочек можно создать по этому правилу?

(Решение:
а) Первая бусинка А, тогда на втором месте может быть 3 варианта бусинок и на третьем месте тоже 3 варианта. Получаем 3 • 3 = 9 вариантов;
б) Первая бусинка С, тогда на втором месте возможны 2 варианта (2 гласные) и на третьем тоже 2 варианта (Д, Е). Получаем 2 • 2 = 4 варианта;
в) Первая бусинка Е, тогда на втором месте возможны 3 варианта (3 согласные), а на третьем место — 2 варианта (С, Д) Получаем 3 • 2 = 6 вариантов;
В итоге получаем: 9 + 4 + 6 = 19 вариантов
Ответ: 19 вариантов)

5. В центре дальнего леса находилась большая поляна — самое удивительное место в Стране малышей. На ней были три колодца: один — с газировкой, второй — с молоком, третий — с морсом. Когда-то три друга Фантик, Грибок и Дружок — построили на поляне домики и целое лето жили в лесу. Другим малышам нравилось приходить к ним в гости, попить молока, газировки или морса, погулять по лесным тропинкам. Но однажды бывшие друзья поссорились, и каждый из них решил проложить собственные дорожки к колодцам так, чтобы они не пересекались с дорожками соседей.

Подумайте, почему Знайка, к которому коротышки обратились за помощью, предложил им помириться.

(Задача не имеет решения. Нельзя провести тропинки так, чтобы они не пересекались).

Проверочная работа


Вариант 1


1. Решите задачу табличным способом.

В кафе встретились три друга: художник Черняев, рыбак Беленьков и таксист Рыжиков. «Замечательно, что у одного из нас белые, у другого черные, а у третьего рыжие волосы, но ни у кого цвет волос не соответствует фамилии», – заметил черноволосый. «Ты прав», – сказал Рыжиков. Какого цвета волосы у каждого из друзей.

2. Пользуясь диаграммой работоспособности в течение рабочей недели, отметьте только истинные высказывания:

image

1.	самая высокая работоспособность в понедельник;
2.	работоспособность в среду ниже работоспособности в четверг;
3.	работоспособность во вторник и четверг одинакова;
4.	самый непродуктивный день — суббота;
5.	работоспособность заметно снижается в пятницу;
6.	самая высокая работоспособность в среду;
7.	пик работоспособности – в пятницу;
8.	всю неделю работоспособность одинаковая.

3. Для выполнения задания постройте дерево.

Запишите все возможные двузначные числа, при записи которых используются цифры 2, 8 и 5.

4. Какое число получится в результате работы этой блок-схемы, если
А) вводится число 4.
Б) вводится число 5

image

Вариант 2


1. Решите задачу табличным способом.

Три ученицы – Липкина, Яблонева и Черемухина – посадили около школы три дерева: черемуху, яблоню и липу. Причем не одна из них не посадила то дерево, от которого произошла ее фамилия. Узнайте, какое дерево посадила каждая из девочек, если известно, что Липкина посадила не яблоню.

2. Пользуясь диаграммой работоспособности в течение рабочей недели, отметьте только ложные высказывания:

image

1.	самая высокая работоспособность в понедельник;
2.	работоспособность в среду ниже работоспособности в четверг;
3.	работоспособность во вторник и четверг одинакова;
4.	самый непродуктивный день — суббота;
5.	работоспособность заметно снижается в пятницу;
6.	самая высокая работоспособность в среду;
7.	пик работоспособности – в пятницу;
8.	всю неделю работоспособность одинаковая.

3. Для выполнения задания постройте дерево.

Запишите все возможные двузначные числа, при записи которых используются цифры 1, 7 и 4.

4. Какое число получится в результате работы этой блок-схемы, если
А) вводится число 6.
Б) вводится число 5

image



Практическая работа №10
«Схемы, графы и деревья» (задания 6 - 8)


Задание 6. Наши конкурсы


Работы участников школьных конкурсов по информационным технологиям записаны на диске, файловая структура которого имеет вид:

image

Средствами текстового процессора Word создайте соответствующую схему.

Сохраните результат работы в собственной папке в файле с именем Конкурсы.

Задание 7. Царство животных


1. Составьте схему но следующему описанию:

Близкие виды объединяются в один род. Например: ворона, ворон, галка и грач объединены в род Ворон. Близкие роды объединяются в семейства: род Ворон, род Сорока, род Сойка, род Кедровка объединены в семейство Вороновые. В свою очередь, близкие семейства объединяются в отряды. Так, семейство Синицевые, семейство Вороновые, семейство Ласточковые принадлежат отряду Воробьинообразные. Близкие отряды составляют класс. Так, отряд Воробьинообразные, отряд Совообразные, отряд Гусеобразные принадлежат к классу Птицы. Близкие классы объединены в типы. Так, класс Птицы, класс Амфибии, класс Млекопитающие входят в тип Хордовые. В настоящее время выделяют до 25 различных типов животных. Все они объединены в царство Животные.

2. Сохраните результат работы в собственной папке в файле с именем Животные.

Задание 8. Творческое задание


Придумайте сами пример объектов, отношения между которыми можно представить с помощью схемы. Создайте соответствующую схему в программе Microsoft Word. Сохраните результат работы в собственной папке в файле с именем Идея5.

Наверх