Объектно-ориентированная структура библиотеки

Рис. 3.5. Диаграмма классов библиотеки численных методов для задач гидромеханики и массопереноса (теплопереноса) в нотации UML

На рис. 3.5 представлена диаграмма классов элементов библиотеки, соответствующая сокращённой объектной нотации UML (Unified Modeling Language). Каждый класс на диаграмме характеризуется (помимо названия) физически значимыми данными (параметрами); а вспомогательные данные, необходимые для реализации численных методов, опущены. Например, опущены элементы, с которыми взаимодействуют экземпляры данного класса, поскольку эта информация представлена в табл. 4 приложения. В связи с тем, что язык программирования Java, на котором написана библиотека, не поддерживает множественного наследования классов, аналогичный множественному наследованию результат получен за счёт механизма агрегации (делегирования некоторых функций объекта агрегируемому объекту), а также за счёт использования интерфейсов (на диаграмме не показаны). По соображениям наглядности диаграмма русифицирована, и в ней опущены названия всех методов элементов. Более подробная информация о физическом смысле элементов библиотеки и их назначении приведена в приложении.

Резюме

В данной главе с точки зрения вычислительной математики проанализирован предложенный в главе 2 подход к построению и реализации моделей сложных систем. Для многих понятий, встречающихся в области численных методов, (система уравнений, схема, сетка и т.п.) разработаны объектные эквиваленты и указаны алгоритмы их взаимодействия. Обоснована эффективность использования объектно-ориентированных методов, связанных с некоторыми более специфическими понятиями (например, с гибридными схемами или нерегулярными сетками), в то время как для других понятий (например, для неявных схем и адаптивных сеток) отмечены (и, отчасти, решены) проблемы их объектного представления. Исследован также вопрос о повышенной ресурсоёмкости объектных вычислений по сравнению с процедурными, на который, однако, дан неоднозначный ответ. Многие свойства объектно-ориентированного подхода проиллюстрированы на широко известных численных методах, из которых выбраны наиболее ему соответствующие, а также указаны методы, которые следует реализовывать только в процедурных программах. Показано, что основанные на объектах алгоритмы реализации численных методов, в особенности на нерегулярных сетках, могут стимулировать развитие этих методов как таковых. Эффективность подхода также показана при описании структуры библиотеки численных методов, связанной с конкретной предметной областью (гидромеханика и массоперенос).

4. Многокомпонентные базы данных как средство поддержки  
методологии вычислительного эксперимента

Постановка задачи и предпосылки для её решения

До сих пор были описаны проблемы оптимального представления структуры моделей (глава 2) и численных методов (глава 3) в оперативной памяти компьютера, прежде всего в процессе создания моделей и выполнения расчётов с ними. В данной главе процесс моделирования рассматривается на большем временном интервале, затрагивается хранение данных модели в постоянной памяти и работа со многими версиями моделей. В этой области также возникает несколько проблем, которые эффективно решаются на основе объектно-ориентированного подхода.

Проблемы хранения данных компьютерных моделей