Процесс проектирования базы данных.

1. Первый этап проектирования базы данных состоит в обследовании предметной области – части реального мира, информация о которой хранится в базе.

В результате обследования отбираем и определяем свойства предметной области, ее информационную потребность и представляем это все в модели – получаем инфологическую - модель предметной области без учета того, как она будет представлена в компьютере. Существует много вариантов построения модели, например, существует ER-модель (модель сущность - связь).

2. После построения модели выбирают СУБД, в результате получаем даталогическую модель – модель ПО с учетом выбранной СУБД.

Построение архитектуры БнД – это принятый способ построения банка целью обеспечения физической и логической независимости.

Физическая независимость – независимость хранимой информации от носителей, на которых располагается информация.

Логическая независимость – это независимость данных от программ их обработки.

Архитектура чаще всего трехуровневая:

 

 

Ядро – концептуальная модель – суммарное представление всех пользователей БнД.

Представление отдельного пользователя или приложение – это внешняя модель. Приложение – это программа, которая решает какую-либо задачу на основе хранящейся в БнД информации.

Внешние модели в совокупности дают концептуальную модель.

Интерфейс позволяет из общей модели выдать ту информацию, которая нужна каждому пользователю в соответствии с его моделью. При этом могут выдаваться не только реальные данные, но и виртуальные и вычисленные.

Концептуальная модель взаимодействует с внутренней моделью. Внутренняя модель описывает где, в каком виде и какая информация хранится. Внутренняя модель с помощью методов доступа обращается к реальным физическим носителям, где хранится информация. Методы доступа могут поменяться, тогда поменяется только внутренняя модель, так достигается физическая независимость.

Методы доступа:

1. Последовательный доступ. В данном случае информация читается в том порядке, в каком она хранится. Примером может послужить обычная магнитофонная лента.

2. Прямой доступ.

· Основа метода – хеширование – вычисление адреса хранимой информации на основе некоторых ключей, т.е. части информации, которая нас интересует. Примером является телефонный справочник, где хеширование идет по буквам алфавита.

· Инвертированные списки.

Существует 2 варианта:

1. Фамилия телефон

Фамилия телефон

Фамилия телефон

2. разбиение диска на блоки таким образом, что в каждом блоке информация с определенным ключом.

Примером может послужить картотека в библиотеке, например, один ящик с названиями книг от А до Н, второй ящик с книгами от О до Я.

· Индексно–последовательный метод доступа. Пример – оглавление в книге.

Индекс – это таблица, состоящая из двух столбцов; в первом столбце в сортированном порядке находится ключ индексации (№ главы, параграфа); во втором столбце находятся ссылки той информации, которая соответствует ключам (№ страниц).

Глава 1	Стр.3
Глава 2	Стр.23

3. Первоначальная загрузка.

Пустую базу данных заполняют начальными сведениями и получают БД, готовую для работы.

4. Опытная эксплуатация. На этом этапе выявляют и устраняют все недостатки и ошибки.

5. Промышленная эксплуатация.

На этом этапе реализуется большинство функций администратора БД:

-копирование, восстановление;

- организация коллективного доступа;

- борьба с несанкционированным доступом;

- исправление ошибок.

Все эти пять циклов – это жизненный цикл базы данных – ЖЦБД.

ER-модель (модель Чена).

Модель сущность-связь – используется для формального представления из предметной области.

Основные понятия:

1. Сущность (объект) – активно действующий субъект в ПО, информация о котором важна с точки зрения данной ПО. Чаще всего сущность называется существительным.

В диаграмме Чена есть 2 варианта:

- ER диаграммы-экземпляров

- ER диаграммы-типов.

Тип объекта – это множество значений, которые могут принимать объекты, и множество операций, которые можно проводить с ними.

Работаем не с каждым объектом отдельно, а объединяем их в типы.

2. Атрибут (свойство) – это характеристика, которая показывает в чем сходство или различие конкретных экземпляров объекта. При этом мы должны использовать столько свойств, чтобы можно было отличить экземпляры.

Ключом называется подмножество атрибутов, которые позволяют однозначно идентифицировать объект и никакое отбрасывание не обладает этим свойством.

Ключей может быть много, все они называются возможными ключами. Из всех возможных выбирают один, который называют первичным ключом. Возможен такой случай, когда набор свойств не позволяет нам отличить объект один от другого, тогда вводят дополнительное свойство, который и будет фиктивным ключом, но в качестве ключа выбирается номер, т.к. сами присваиваем этот ключ.

3. Отношения (связи) между сущностями.

Связи – это глаголы или отглагольные формы.

Так представлены диаграммы – типов:

сущности

атрибуты - первичный подчеркивают

отношения

Пример. Поставщики поставляют детали, нас интересует адрес и сколько деталей.

В предметной области две сущности

n поставка n

Поставщик постав- деталь

ляет

 

код пост код дет.

ФИО статус внешний ключ код нимено

степень детали вание

доверия %

код пост адрес адрес вес

 

повторяющиеся значения

и пустые не допускаются

Связь имеет свои атрибуты

В поставке ключом является комбинация: код пост. и код дет., а по отдельности - это внешние ключи. Существует также дополнительный код поставки – в данном случае это количество.

Виды связи

Оно показывает, сколько экземпляров одного объекта вступает в связь со сколькими экземплярами другого объекта.

Вид связи это не абсолютная характеристика и меняется в зависимости от предметной области, в которой и работает.

Виды связи бывают:

1:1

1:n (один ко многим)

n:1 (многие к одному)

n:n (многие ко многим)

Класс принадлежности указывает все ли объекты вступают в связь или есть такие, которые не связаны. Бывает:

- обязательный класс принадлежности (все объекты обязательно вступают в связь) в диаграмме типов обозначается

 

- необязательный класс принадлежности (есть объекты, которые в связь не вступают) обозначается в диаграмме типов

 

Пример видов связей. (16 – вариантов)

Предметная область – преподаватель читает некоторые лекции.

Пример: тип связи один ко одному.

Существует ПО такая, что один преподаватель читает не больше одной дисциплины, каждая дисциплина читается не больше чем одним преподавателем.

ER-диаграмма экземпляров

преподаватель предмет

1 1

2 2

3 3

4 4

 

тогда диаграмм типов следующая

1 1

 

Другой вариант

- дисциплина читается обязательно одним преподавателем.

 

1 1

 

 

Третий вариант

- преподаватели все должны читать лекции, но есть предметы, которые не читаются.

1

2

4

5

1 1

 

 

Четвертый вариант

- преподаватель читает одну дисциплину, предмет читается один раз.

 

4

1 1

 

 

пример: тип связи один ко многим

- преподаватель читает несколько дисциплин, предмет читается не больше чем одним преподавателем.

 

1 n

 

 

- преподаватель читает несколько дисциплин, предмет читается не больше чем одним преподавателем, дисциплины должна быть прочитаны все.

 

 

 

1 n

 

 

-преподаватели читают несколько дисциплин, дисциплины и преподаватели все заняты, дисциплина читается одним преподавателем.

 

1 n

 

- все преподаватели заняты, могут читать несколько предметов.

 

 

5

7

 

1 n

 

 

Пример многие к одному

- одна дисциплина может читаться несколькими преподавателями. Преподаватель не может читать несколько дисциплин.

 

 

n 1

 

 

- одна дисциплина может читаться несколькими преподавателями, все преподаватели заняты.

 

n 1

 

- одна дисциплина может читаться несколькими преподавателями, все предметы заняты.

 

 

n 1

 

 

- одна дисциплина может читаться несколькими преподавателями, все преподаватели и предметы заняты.

 

 

n 1

 

 

Пример многие ко многим

- преподаватель может читать несколько дисциплин, дисциплины могут читаться несколькими преподавателями.

 

n n

 

 

- преподаватель может читать несколько дисциплин, дисциплины могут читаться несколькими преподавателями, все предметы и преподаватели заняты.

 

 

n n

 

- преподаватель может читать несколько дисциплин, дисциплины могут читаться несколькими преподавателями, заняты все преподаватели.

 

 

n n

 

 

- преподаватель может читать несколько дисциплин, дисциплины могут читаться несколькими преподавателями, заняты все дисциплины.

 

 

n n

 

 

Рекурсивные связи

-возникают внутри одного и того же объекта.

Существует два типа рекурсивных связей:

-1:n;

-n:n;

1. 1:n – например, отношение сотрудник- подчиненный на множестве подчиненных (но начальник тоже сотрудник).

		Сотрудник в данном случае имеет роль начальника
	n

 

Вводится понятие роль – это таблица, соединенная сама с собой. Для того чтобы различать объекты даем им разные роли.

2. n:n

Пример:

Описание структуры изделие, изделие состоит из сборочных единиц.

Изобразим граф изделия:

 

В данном графе 2,3,4 – это узлы, а 5,6,7 – это детали. Числа рядом с линиями показывают в каком количестве детали входят в узлы, например, в узел 2 входят 3 детали 5, 2 детали 6 и 1 деталь 3.

Роль деталь имеют те сборочные единицы, которые где-то применяются: 2-7.

Узел собирается из нескольких сборочных единиц: 1-4.между ними существует связь:

 

 

В реальном проектировании связь М:М представляется в виде трех отношений, причем между 1 3 – 1:М, между 2 и 3 – 1:М.

Таблица 1:

Сборочная единица

Таблица 2 (сборка):

Роль- узел (1)	Роль- деталь (2)	Количество (3)

Из этих таблиц:

№изделий = 1\2;

№деталей = 2\1;

№узла = 1 2.