Идентивті элементтерді біріктіру

Егер бірдей түсінікті мәндер болса, екі немесе одан да көп элементтер моделі идентивті.

Идентивті элементтері бар модельдердің бірігуі сол элементтердің «бірігу» жолымен жүзеге асады. 1 және 2 модельдердегі МАМАНДЫҚ негізінің екі тізімі бірдей мәні болады (сурет 7.1) және бір негіз тізімімен ауыстырылуы мүмкін (сурет. 7.2).

 

 

Сурет 7.1 Идентивті элементтері бар модельдер

 

 

Сурет 7.2 Біріктірілген модель

 

Әр түрлі модель негіздерінің тізімдері арасында байланысты орнату

Модельдерге бірігетін негіз тізімдерін қарастыру кезінде олардың арасында байланыс пайда болу керек, яғни нақты осы байланыстар нәтижесінде интегрирленген деректер қорын анықтайды.

 

Агрерирленген элементтерді енгізу

 

Модельдерді біріктіру кезінде түрлі модель элементтері арасындағы байланыс жаңа элемент ретінде қарастырылады.

Ақпараттық көрсетілімді модельдеудің мысалы ретінде студенттердің емтихан тапсыруын қарастыруға болады. Жергілікті көрсетілімдер қатарын көрсетуге болады (сурет 7.3).

 

Сурет 7.3 Жергілікті көрсетілімдер

 

Жергілікті көрсетілімдерді біріктіре отырып жаңа байланыстарды орнатамыз (сурет 7.4).

 

Сурет 7.4 Жергілікті көрсетілімдердің бірігуі

 

Жоғарыда айтылғандай, модель жетілгендігінің көрсеткіші қолданушы сұраныстарына жауап беру мүмкіндігі болады және байланыстарды орнату да осы мақсатты қарастырады. Қарастырылатын модельдің қандай да бір байланысы енгізілсе де, «А студенттің В пәні бойынша қандай баға алғандығына» жауап беру мүмкін емес. Бұл жағдайда агрегация принципін қолдану керек – модель элементтерінің арасындағы қажет байланысты кейбір жаңа элемент ретінде енгізуге болады. Берілген мысалда осы жаңа агрегатты СТУДНТ ЕМТИХАНЫ ретінде қарастыруға болады (сурет 7.5).

Ары қарай жергілікті модельдердің бірігу процесі қарапайым түрде жалғасады.

 

 

Сурет 7.5 Агрегатты элемен

 

Негіз типтерінің жалпылануы

Әр түрлі факультеттің жергілікті моельдерін қарастырайық, мысалы, есептеу математикасы және кибернетика (ЕТК) факультетінің моделі, экономикалық факультетінің моделі және т.б. ЕТК факультетінің жергілікті моделіне ЕТК ФАКУЛЬТЕТІНІҢ МАМАНДЫҚТАРЫ және ЕТК ФАКУЛЬТТІНІҢ СТУДЕНТТЕРІ негіздері кіреді, экономикалық факультеттің жергілікті моделіне ЭКОНОМИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТ МАМАНДЫҚТАРЫ және ЭКОНОМИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТ СТУДЕНТТЕРІ сәйкес (сурет 7.6).

 

Сурет 7.6 Элемент тектес модельдер

 

ЕТК ФАКУЛЬТЕТІНІҢ МАМАНДЫҚТАРЫ және ЭКОНОМИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТТІҢ МАМАНДЫҚТАРЫ негіздерінің екі тізімі 1 және 2 модельдерде бірдей түсінікті мәнге ие болады және факультет атауы жаңа атрибутын енгізген кездегі негіз тізімімен ауыстырылады (рис. 7.7).

 

Сурет 7.7 Жалпылама негіз мысалы

 

Берілген жағдайда факультеттің жергілікті модельдерінің негізін ЭКОНОМИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТ СТУДЕНТТЕРІ және ЕТК СТУДЕНТТЕРІ негіздерінде бірдей мән болған жағдайда және біріктіруге болатын кезде ғана біріктіріледі. Бірақ, жалпы жағдайда әрбір жергілікті модель басқа жергілікті модельдерде жоқ негіз бен байланыстардан тұрады.

Басқа мысалды қарастырайық. Студенттер туралы деректерді (тегі, аты, әкесінің аты, курсы, тобы) және оқытушылар туралы деректерді (тегі, аты, әкесінің аты, кафедра, дәрежесі) сақтаймыз. Сәйкесінше, пәндік аймақта СТУДЕНТ және ОҚЫТУШЫ екі негізін белгілейміз.

Бұл әр түрлі негіздерді кейбір жағдайда тектес модельдер ретінде қарастыруға қарастырады. Сәйкес негіздерді жалпылау үшін, ең алдымен, олардың атрибуттарын жалпылау керек. «Тегі, аты, әкесінің аты» атрибуттары «Кафедра» және «Курс» негіздері сәйкес келеді, «Тобы» атрибуты оқу орнын көрсетеді және оны «Жұмыс орны» жалпыланған атрибутымен ауыстыруға болады. «Лауазым» атрибутын СТУДЕНТ негізін де де қолданылады, егер сәйкес атрибуттың мәні ретінде «студент» мәнін қолдануға болады. Сонда ОҚЫТУШЫ және СТУДЕНТ негіздерін тектес эелементтер терінде қарастырып және оларды жалпыланған негізге ауыстыруға болады. Осы жалпыланған негізге КАДРЛЫҚ БІРЛІК атауын берейік (рис. 7.8).

 

 

 

Сурет 7.8 Жалпыланған негіз мысалы

 

Студенттің «Жұмыс орны» атрибуты «Курс», «Тобы» атрибуттарының сәйкес мәнін, ал оқытушылар кафедра атауын қабылдайды. Жалпыланған модель 7.9 суретте көрсетілген.

 

 

Сурет 7.9. Жалпыланған модель

 

Бұл жағдайда концептуалды модельдің құрылымы екі есе және, сәйкесінше, деректер қорының құрылымы жеңілдейді. Оқытушылар және студенттер туралы деректермен жұмыс істеу үшін бір бағдарлама тізімі жеткілікті. Демек, тектес объектілер типін жалпылау бағдарламалауға кететін шығынды азайтады.

Жергілікті көрсетілімдердің бірігу үдерісі жергілікті модельдеу кезіндегі сияқты атауларына түзетулер енгізіледі. Бірігу үдерісі итерациялық сипатта болады және барлық көрсетілімдер толық итерцияланып, келісіліп және ондағы барлық кемшіліктір жойылып, барлық атаулары түзетілмегенше жалғасады. Жергілікті көрсетілімдердің бірігуі нәтижесінде алынған жалпыланған көрсетілім және концептуалды модель болып табылады.

 

7.4. Концептуалды деректер моделінің құрылу мысалы

 

Қорытынды ретінде «Қорек көзі» деректер қорының инфологиялық моделінің құрылу мысалын қарастырайық, онда тағамдар, олардың күнделікті қолданылуы, тағамдар жасалатын өнімдер және сол өнімдерді жеткізушілер туралы ақпаратты қарастырайық.

Модельдің ER-диаграммасы 7.10 суретте көрсетілген.

 

 

 

Сурет 7.10. «Қорек көзі» деректер қорының инфологиялық моделі

 

Таратылған инфологиялық модельдер үшін мысалы 7.11 суретте көрсетілген «Кесте-байланыс» инфологиялық модельдеу тілін ұсынуға болады. Ондағы барлық негіздер негіз атауы мен типінен тұратын атаулы бір бағанды кестелермен бейнеленеді. Кесте жолдары – бұл негіз атрибуттарының тізімі, ал ондағы бастапқы кілтті құратындар оның қасында орналасып, қоршауға алынады. Негіздер арасындағы байланыстар бастапқы кілттен немесе оның құраушыларынан бағыттауышпен бағытталады.

 

Сурет 7.11. «Кесте-байланыс» тілінің көмегімен құрылған деректер қорының инфолгиялық моделі.

 

Деректер қорының инфологиялық моделі құрылғаннан кейін датаогиялық модельді жобалау процедурасының келесі қадамдарын орындау керек:

1. Деректер қорының кестесі (базалық кесте) арқылыәрбір өзекті көрсету және сол базалық кестенің бастапқы кілтін арнайыландыру.

2. Әрбір ассоциацияны («көпке-көп» немесе «көпке-көп-көп») базалық кесте ретінде қарастыру. Бұл кестеде ассоциация қатысушыларын идентификациялау үшін сыртқы кілттерді қолдану және әрбір сыртқы кілттермен байланысты шектеулерді арнайыландыру.

3. Әр мінездемені сол мінездемемен сипатталатын, негізді идентификациялайтын сыртқы кілті бар базалық кесте ретінде көрсету. Бұл кестенің сыртқы кілтіндегі шектеулерді және бастапқы кілтін арнайыландыру – ықтималдық бойынша сипатталатын негіздің тиімділігіне кепілдік беретін сол сыртқы кілттің комбинациясы мен қасиеті.

4. Алдыңғы бөлімде қарастырылмаған әр көрсетілімді көрсетілетін негізі идентификациялайтын сыртқы кілті бар базалық кесте ретінде көрсету.

5. Әрбір қасиетті сол қасиет сипатымен сипатталатын базалық кестедегі өріс ретінде көрсету.

6. Жобадағы қандай да бір болжаусыз істен шығуларды жою үшін қалыптантыру процедурасын орындау. Қалыптандыру – кестенің екіге немесе одан да көп бөліктерге бөлінуі, олар қосылғанда, өзгертілгенде, немесе деректерді жойғанда жақсы қасиеттерге ие болады. Қалыптандырудың негізгі мақсаты деректер қорының жобасын алу үшін қолданылады, ондағы әрбір факт бір жерде ғана кездеседі, яғни ақпараттың артықшылығы шектеулі. Бұл жадыны үнемдеу мақсатында, сонымен қатар деректерді сақтау мүмкіндігін шектеу үшін қолданылады.

Қалыптандыру ережелері бойынша жобаланған деректер қоры деректер артықшылығын және сақтау үшін қажетті кеңістік өлшемін азайтатын қарапайым қалыптандырылмағандығынан кестелер санынан тұрады.

7. Егер қалыптандыру үдерісінде қандай да бір кестенің бөлінуі жүзеге асса, онда инфологиялық деректер қорын модификациялау және аталған қадамдарды қайталау керек.

8. Жобаланатын деректер қорының біртұтастық шектеулерін көрсету және алынған кестелер мен өрістердің қысқаша сипатын беру.

Сілтемелік біртұтастық - бұл байланысқан кестелер арасында қатынастардың нақтылығана кепілдік беретін және кездейсоқ жою мүмкіндігін шектейтін немесе өзара байланысқан деректер бөлігін өзгертетін ережелер жүйесі. Сыртқы кілті бар кестенің әрбір жолы үшін сілтемелік біртұтастық бастапқы кілті бар кестенің сәйкес жолдарының болуын нақтылайды, егер ол сыртқы кілті бар кестемен осы әрекетті орындау үшін байланысса, алдымен кестелер арасындағы қатынасты жою керек. Сілтемелік біртұтастықты қайталап тексеру деректер қорының эволюциясы бойынша маңызды деректер нақты болып қалады. Сонымен қатар, сілтемелік біртұтастық кестедегі сәйкес мәндердің өзгеруіне байланысты олардың сыртқы кілттерінің бірі бастапқы кілттен басқа мәнге ие болады.

Төменде қабылданатын жоба шешімдерін тіркеу үшін ұсынылатын қосымша синтаксисі көрсетілген.

КЕСТЕ ҚҰРУ Құрамы *(Тағамдар мен өнімдерді байланыстыру)

БАСТАПҚЫ КІЛТ (ТҒ, Ө)

СЫРТҚЫ КІЛТ (ТҒ-нан тағам

NULL-мәні ЖІБЕРІЛМЕЙДІ

Тағамнан ЖОЮ ҚАРАСТЫРЫЛАДЫ

Тағамның ЖАҢАРУЫ.ТҒ ҚАРАСТЫРЫЛАДЫ)

СЫРТҚЫ КІЛТ (ТҒ өнімнен

NULL-мәні ҚАРАСТЫРЫЛМАЙДЫ

Тағамнан ЖОЮ ҚАРАСТЫРЫЛАДЫ

Тағамның ЖАҢАРУЫ.ТҒ ҚАРАСТЫРЫЛАДЫ)

ӨРІС (ТҒ Тұтас, ТҒ Тұтас, Салмағы тұтас)

Шектеулер (1 Тғ өрістерінің мәні және Тғ ПР

сәйкес кесте өрістерінің таңдау мәніне қатысты

Өнімдер және тағамдар; істен шыққанда хабарлама шығады

"Мұндай тағам жоқ" немесе "Мұндай өнім жоқ

2. Салмағы өрісінің мәні

0.1 ден 500 г. аралығында);

SQL тілінденегізделіп қарастырылған деректерді сипаттау тілі кез-келген нег3зд34 сипатын ыңғайлы және толық сипаттауға мүмкіндік береді.

 

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

 

1. Концептуалды модельдің құрылуы қанша сатыдантұрады

2. Концептуальды модельді өңдеу кезінде негіздер қалай анықталады?

3. Байланыстарды анықтаған кезде нені ескеру қажет?

4. Құрылған концептуалды модель қандай талаптарды қанағаттандыру керек?

5. Жергілікті модельдерді өңдеу нені білдіреді?

6.Жергілікті модельдердің бірігуі қандай жолдармен жүзеге асады?

7. Идентивті элементтер деген не?

8. Агрегация деген не?

9. Жалпыланған модель нені білдіреді?

 

Деректер моделі

Дәріс 8. Деректер қорының теориялық модельдері

 

Деректердің иерархиялық моделі. Физикалық көрсеткіштер. Деректердің желілік моделі. Иерархиялық және желілік жүйелердің жетістіктері мен кемшіліктері.

Дәріс концептуалды жобалаудың екінші сатысына арналған – анықталған ДҚБЖ деректер моделінің терминінде концептуалды модельді қолдану. Мұнда ДҚБЖ деректер моделінің жалпы түсінігі берілген, деректердің типтңк классикалық моделдері, деректер қорын автоматты жобалау қарастырылады.

Дәрістің мақсаты: деректер қорын құрған кезде концептуалды модель ретінде ДҚБЖ деректер моделі туралы жалпы түсінік беру (желілік модель, иерархиялық модель, реляционды модель, көп өлшемді модель), түрлі ДҚБЖ-да концептуалды модельдердің қалай көрсетілетіндігін көрсету, деректер қорының автоматтандырылған жобалау құралдарының жұмысының негізгі принциптерін қарастыру.

 

8.1 Деректер моделінің классификациясы. Деректер қорын ұйымдастыру үшін жақындаулар.

 

Концептуалды модель құрылғаннан кейін деректер қорын жобалаудың негізгі сатыларына сәйкес дректер қоры құрылып және онымен жұмыс жасауға болатындай деректер қорын басқару жүйесі таңдап алынады. Әрбір ДҚБЖ деректер типі мен түрлерінен тұрады, сонымен қатар ДҚБЖ деректер моделін құратын деректер арасындағы байланысты орнатады. Деректер қорын жобалаудың екінші сатысы ДҚБЖ деректер моделінің құралдарымен концептуалды модельдің алдыңғы сатысында құрылған немесе ДҚБЖ деректер моделіндегі концептуалды модельдің сипатынан тұрады. Бұл көбінде деректер қорын логикалық жобалау деп аталады. Осыдан алынған модель көп жағдайда концептуалды модель немесе сұлба (ДҚБЖ деректер моделінің түсінігіне арнайыландырылған) деп аталады. Кейбір ақпараттарда алынған модельді деректердің логикалық құрылымы немесе деректер қорының деректер моделі деп атайды.

ДҚБЖ деректер моделі түсінігін әр түрлі сипаттауға болады. Бір жағынан, ДҚБЖ деректер моделі – бұл пәндік аймақтан тыс қарастырылатын деректердің құрылымдану тәсілі. Екінші жағынан, ДҚБЖ деректер моделі – бұл концептуалды модельдің пәндік аймақ құралы ретінде және оныі динамикасының деректер қоры түрінде өзгеруі.

Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, пәндік аймақтық концептуалды моделін көрсету үшін қолданылатын ДҚБЖ деректер модельдерінің негізгі құрылымдарын (негіз, атрибут, байланыс) анықтайық.

Деректер элементі – деректердің ең аз атаулы бірлігі. Атрибут мәнін көрсету үшін қолданылады.

Деректер элементімен сәйкес өріс қабылдай алатын «деректер типі» түсінігі тығыз байланысты. Әрбір ДҚБЖ-да әр түрлі деректер типі қолданыла алады, олардың кең таралған түрлері (көптеген ДҚБЖ қолданылады): сандық (numeric), символдық (char), мерзім (date) және т.б.

Жазба - өрістердің атаулы жиынтығы. Негіз атрибуттарының жиынтығын көрсету үшін қолданылады.

Жазба нұсқасы – нақты өріс мәндері бар жазба.

Бастапқы кілт – файл жазбасының нұсқасын идентификациялайтын жазба өрісінің минималды тізімі.

Файл – бір типті жазбалардың атаулы нұсқалар жиынтығы.

Файлдар тізімі – жүйеде өңделетін атаулы файлдар жиыны. Бірнеше негіз тізімдерін көрсету үшін қолданылады.

«Файл» және «жазба» түсініктерін толықтыратын «топ» түсінігін енгізейік.

Топ – деректер элементтерінің және басқа да топтардың атаулы жиынтығы.

Концептуалды модельдің маңызды түсінігі негіздер арасындағы байланыстар түсінігі болып табылады. ДҚБЖ деректер моделінде сәйкес түсініктер «топтық қатынастар» түсінігемен сипатталады.

Топтық қатынастар – қарастырылатын топтардың екі жиын нұсқасында берілген атаулы бинарлы қатынас. Бинарлы қатынастардың сипаты бойынша келесідей топтық қатынас түрлері жіктеледі: 1:1, 1:M, M:1, M:N. Сандар жұбын топтық қатынас коэффициенті деп аталады. Топтық қатынаста топтық бір мүшесі қатынас иесімен, екіншісі мүшесімен тағайындалады.

Деректер қоры – топ нұсқаларының және топтық қатынастардың атаулы жиынтығы.

Топтық қатынастарды көрсету үшін екі форма қолданылады:

а) Графты. Топтар граф төбелерімен, топтар арасындағы байланыстар – қатынас атауы мен коэффициенті көрсетілген топ иесінен топ мүшесіне бағытталған доғамен бейнеленеді.

Граф типтері бойынша жіктеледі:

- иерархиялық модель (циклсіз граф – бұтақ);

- желілік модель (жалпы түрдегі бағытталған граф);

б) Кестелік. Топтар арасындағы байланыс кесте түрінде бейнеленеді, оның бағандары сәйкес топтардың кілтінкөрсетеді. Кестені формальды түрде сипаттау үшін математикалық қатынас түсінігі қолданылады. Сәйкес деректер моделі реляционды модель деп аталады.

ДҚБЖ деректер моделі келесі түрде сипатталады:

- деректердің логикалық құрылымдарының сипаты мен мүмкін типтері анықталған (өріс, жазба, файлдар);

- қарапайым типтер құрылымынан тұратын құрылымы күрделі жалпы типтің ережелері берілген (мысалы, өрістерден тұратын жазбалар, жазбалардан тұратын файлдар);

- файлдар арасында және қосымша өрістер көмегімен жазбалар арасында байланысты көрсету тәсілі анықталған;

- келесі қадамдардан тұратын құрылымдардың мүмкін әрекеттері және олардың орындалуы анықталған:

негізгі қарапайым операциялар;

жалпыланған операциялар (процедуралар);

қосу операциясының қарапайым нақты шартына байланысты бақылау құралдары, жоғарыда көрсетілген операцияларды арнайы процедуралармен орындау кезінде автоматты түрде жүзеге асатын деректерді жаңарту немесе жою;

анықталған әрекеттерді орындау нақтылығының күрделі шартына ыңғайлы бақылау құралы (ережелер);

процедураның арнайы классы (триггерлер).

Негізгі элементар операциялар негізінде келесілер қарастырылады: берілген кілт мәнімен жазбаларды іздеу, қажет жазбаны оқу, жазбаны қосу, түзету, жою. ДҚБЖ деректер моделінде топтық қатынастарды орнату үшін арнайы операциялар қарастырылады.

Операция немесе процедураның жалпылануы – деректер өңдеудің анықталған алгоритмін жүзеге асыратын операциялар тізбегі. Процедуралар автоматты түрде ДҚБЖ инициацияланады, сонымен қатар қолданушымен іске қосылады. Процедура мысалы ретінде ДҚ көшіру, ДҚ қалпына келтіру, құрамында басқа атрибут мәні бойынша анықталған атрибуттар мәнін есептейтін процедуралар және т.б.

Бақылау құралдары концептуалды модельдің біртұтастық шектеулерін анықтау үшін қолданылады. Бақылаудың қарапайым құралдары – шектеулер – концептуалды модельдің сыртқы шектеулерін, сонымен қатар деректер моделінің ішкі шектеулерін жүзеге асыру үшін қолданылады. Соңғы шектеулер ретінде сәйкес деректер типін, сәйкес емес сипатын (бит саны, өріс саны, жазба саны бойынша және т.б.) жүзеге асырады. Бақылаудың күрделі құралдары ДҚ-на деректерді өзгерту немесе қосу кезінде операциялардың анықталған тізбектілігінің орындалуын шақыртуға мүмкіндік береді жәнесол арқылы арнайы құрылымдар көмегімен сипатталған біртұтастық шектеулерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

 

Деректер қорындағы деректер моделінің құрылуы (ДҚБЖ деректер моделіндегі концептуалды модельді бейнелеу)

Концептуалды модельдеудің бірінші сатысынан кейін деректер туралы қолданушылардың жалпы қойылымы ER-диаграмма түрінде қалыптасқан. Келесі сатыда таңдалған ДҚБЖ түсінігі және терминдегі концептуалды модельді жазу керек. Бұл сатыда концептуалды модельдің негізі өрістерден тұратын жазба түрінде сипатталады. ДҚБЖ-да таңдалған әрбір атрибут тип өрісімен және сипатымен көрсетіледі. Таңдалған ДҚБЖ сәйкесінше концептуалды модель түсінігіне байланысты сипатталады, ДҚБЖ типтік операциялар көмегімен деректер қорына қолданушылардың сұраныстарын жүзеге асыру реті анықталады.

Жобалаудың осы сатысының нәтижесі нақты ДҚБЖ нақты арнайыландырылған концептуалды моделі болып табылады.

8.2 Деректердің желілік моделі

 

ДҚБЖ-ның ерте құрылған деректер моделі. Деректердің типтік желілік моделі CODASYL (Conference of Data System Languages) жүйелік комитеттің деректер қорының (Data Base Task Group – DBTG) жұмыс тобымен ұсынылған, оның негізгі функциясы құрылу бойынша сәйкес жүйелердің сұраныстарын өңдеу және жүйелерді ұйымдастырудың тәжірибесін жалпылау, бірегей терминологияда бір позициядан басқару деректерін өңдеудің танымал фирмалық жүйелерін талдау. Желілік модельдің деректер құрылымы 8.1 бөлімнің терминдерінде анықталған (элемент, жазба, топ, топтық қатынас, файл, деректер қоры).

Желілік модельде топтық қатынастарды жүзеге асыру арнайы енгізілетін қосымша өріс – қолданушы және топтық қатынас мүшесінің арасындағы орнатылған байланыс көрсеткіштері (байланыс адресі және сілтемелер) арқылы жүзеге асады. Жазба (1:1, 1:N, M:N) түрлі типтер қатынастарынан тұрады. Егер байланысты орнатудың бір 1:1 нұсқасы белгілі (жазбадағы қатынас иесі, қосымша өрісті есептегендегі атрибуттар рісіне сәйкес келетін өріс – жазба көрсеткіші – қатынас мүшесі), онда 1:N және M:N байланыстарын көрсету мүмкіндігінің кейбір мәселелері бар. Сондықтан желілік ДҚБЖ байланыс ұйымдарында кең таралған тәсілі өрістері көрсеткіш болатын жазбалардың қосымша типін енгізу болып табылады.

M:Nтоптық қатынасын көрсету мысалын қарастырайық. Модельге қосымша топ енгізіледі. Бұл жазбаның элементтері екі шығыс топ көрсеткішін және M және (немесе) N топтық қатынас мүшесіне сәйкес (сурет 8.1.) оларды тізімге байланыстыратын қарастырылатын қосымша жазба нұсқаларының көрсеткіштері болып табылады.

 

Сурет 8.1. M:N типті байланыс көрінісі

 

1:1, 1:M, N:1 байланыстарының көрінісі M:N типті байланыстың жеке жағдайы болады және жоғарыда қарастырылған аналогты орындалады.

Топ бір ғана топтық қатынастың мүшесі бола алатындығын ескеру керек. Бұл жағдайда бірнеше қосымша топ-көрсеткіштер енгізіледі, ал топ-иеленуші қатынастар бірнеше өріс-көрсеткіш қосымша топтарға енгізіледі. Сонда жазбалар жиыны мен олардың арасындағы байланыстар желілік құрылымды құрады (жалпы түрдегі бағытталған граф). Топтар граф төбелері болып табылады; граф доғалары қолданушыдан топтық қатынас мүшесіне бағытталған топтар арасындағы байланыстар.

Деректердің желілік моделі тізімдік құрылым әрекетінде жүзеге асқан деректердегі барлық қажетті операцияларды ұстанады. Деректердің желілік моделі жалпы мүмкіндіктер көрінісінің концептуалды моделі болып табылады. Кез-келген ER-диаграмма қандай да бір өзгеріссіз желілік модель құралдарымен көрсетіледі. Желілік модельдің кемшілігі оның негізінде алынатын концептуалды сұлба негізіндегі күрделілік және сыртқы қолданушылар сұлбасына сәйкес үлкен еңбек өнімділігін түсіну болып табылады.

Алдыңғы дәрісте қарастырылған желілік ДҚБЖ терминіндегі ER-диаграмма бөлімінің жазбасының (СТУДЕНТ және ФАКУЛЬТЕТ) мысалын қарастырайық. Мысал ретінде СТУДЕНТ және ФАКУЛЬТЕТ негіздерінің бірнеше нұсқасын қарастырайық (сурет 8.2.).

-

 

 

Сурет 8.2. Негіз нұсқаларының мысалы

 

 

Иванов, Петров, Мишин студенттері ВМК факультетінде, ал Сидоров және Кашин механика-математикалық факультетте оқысын делік. Сонда ER-диаграмманың сәйкес фрагменті келесідей түрде болады (сурет 8.3).

 

 

 

Сурет 8.3. Концептуалды көрсетілімдегі желілік модель мысалы

 

Қосымша файлда көрсеткіштердің біреуі қажетсіз болғандығын ескерейік, себебі қарастырылатын байланыс M:N емес, 1:N типті. X белгісі ары қарай байланыстың болмауын көрсетеді.

Желілік модельдің кемшілігі алынатын концептуалды модель сұлбасының «қатаңдығы» болып табылады. Байланыстар жазбаларда көрсеткіш түрінде көрсетілген. Осы деректердің жаңа қолдану аспектілері пайда болған кезде олардың арасында жаңа байланысты орнату қажет болады. Бұл жазбаларға жаңа көрсеткішті енгізуді талап етеді, яғни ДҚ құрылымының өзгеруі және сәйкесінше барлық деректер қорының қайта қалпына қалыптасуы.

Желілік модельді қолдайтын ДҚБЖ IBM 360/370 (ЕС ЭВМ) сериялы есептеу желілерінде кеңінен қолданылған. Мұндай жүйелердің мысалы ретінде IDMS, UNIBAD (БАНК) және олардың аналогы СЕДАН, СЕТОР қарастыруға болады. Жеке компьютерлерде желілік ДҚБЖ кең таралмаған. Дербес компьютер үшін желілік ДҚБЖ мысалы ретінде db_VISTA III қарастыруға болады. db_VISTA жүйесі С тілінде негізделген және сондықтан тасмалданатын болып табылады. Жүйе IBM PC, SUN, Macintosh типті ДЭЕМ-да эксплуатацияланады.

8.3 Деректердің иерархиялық моделі

Бұл ерте қалыптасқан деректер моделінің бірі. Иерархиялық модельде топтық қатынастарды жүзеге асыру, желілік жүйедегі сияқты көрсеткіштер көмегімен жүзеге асады және граф түрінде көрсетіледі. Бірақ, желілік модельден айырмашылығы ұнда принципті ерекшеліктер қатары болады.

- Топтық қатынастар бағыныңқы қатынастар болып табылады. Топ (жазба) – қатынас иесінің бағыныңқа топтары – қатынас мүшесі болады. Шығыс топ «атасы» (предки), ал бағыныңқы – «ұрпағы» (потомки) болып табылады.

- Топтық қатынастар иерархиялық құрылымды құрады, олар келесі түрдегі бағытталған графты мипаттайды:

Құрамына бірде-бір топ кірмейтін түбір деп аталатын бір ғана ерекше төбе;

Барлық қалған төбелерге бір топ қана кіреді, ал топтардың (ребро) туынды саны шығады (топтар «атасының» туынды саны болады).

- Деректердің иерархиялық моделі бірнеше бұтақтардың жиынтығын көрсетеді. Иерархиялық модель терминологиясында деректер құрылымын сипаттайтын бұтақтар деректерді сипаттаушы бұтақтар деп аталады, ал құрылымданған деректер (деректер қоры) – деректер бұтағы деп аталады.

Иерархиялық модельде іздеу операциясын жүзеге асыру ерекшелігі – бұл операцияның үнемі түпкі төбеден іздеуді бастауы және иерархиялық жолды түбінен басына дейін арнайыландырады, олардың нұсқалары ізденіс шарттарын қанағаттандырады.

Иерархиялық модельдің операцияларын жүзеге асыратын бағдарламалар желілік модель үшін аналогты бағдарламаларға қарағанда оның құрылымы бойынша навигациясын жеңілдететіндіктен қарапайымдау болып келеді. Иерархиялық модельдің мақсатты пайда болуы нақты әлемдегі ұйымдастыру жүйелерінің көп бөлігі иерархиялық құрылымда болғандығына байланысты.

Иерархиялық модельдің мақсатты пайда болуы нақты әлемнің ұйымдастыру жүйесінің көпшілігінде иерархиялық құрылымның болуына негізделген (мемлекеттік әкімшілік бөлінуі, кәсіпорынның ұйымдық құрылымы және т.б.). Сәйкес концептуалды көрстілімдер иерархиялық құрылымда болады және иерархиялық модель терминінде жасанды түрде сипаттала алады. Иерархиялық модельдің кемшілігі ретінде жоғарыда көрсетілген желілік кемшіліктерді айтуға болады.

Иерархиялық модельді қолдайтын ДҚБЖ IBM 360/370 (ЕС ЭВМ) есептеу жүйелерінде кең таралған. Мұндай жүйелердің мысалы ретінде IMS, OKA көрсетуге болады. Дербес ЭЕМ үшін иерхиялық ДҚБЖ мысалы НИКА отандық жүйесі болып табылады (IBM PC ИНЕС жүйесінің адаптациясы).

8.4 Деректердің көпөлшемді моделі

Концептуалды модельдің «негіз» түсінігіне қайтып оралайық.

Негіз – бұл ақпараттық жүйедегі ақпараттың жинақталуы. Мысалы, СТУДЕНТТЕР ҮЛГЕРІМІ негізінің келесі атрибуттарын қараытарйық: екілер саны, үштер саны, төрттер саны, бестер саны.

Атрибуттар мәні «курс», «оқу жылы» параметрлерінен байланысты. Егер реляционды модельдің сәйкес концептуалды сұлбасы сипаттау үшін СТУДЕНТТЕР ҮЛГЕРІМІ кестесінің жиынын әрбір жыл үшін жеке енгізу керек. 5 курс кезінде және 10 жылғы деректерді талдау қажеттілігінде кесте саны елуге тең болады. Параметрлердің біреуі өзгерген кезде біртипті деректерді талдаумен байланысты барлық кестелердің аналогты құрылымдарының көшірмесі алынады және т.б.

Осы оқиға үшін деректер моделіне сәйкес келетін технологияда көпөлшемді OLAP (OnLine Analytical Processing – оперативті аналитикалық өңдеу) моделі қолданылады. Деректер моделінің көпөлшемділігі ақпарат құрылымының көпөлшемді логикалық құрылымының көрсетілімі, жалпы айтқанда ол көпөлшемді винуализациямен байланыспаған.

Көпөлшемді құрылым деректер гиперкубы ретінде қарастырылады. Кубтың әрбір шегі өлшемділік болып табылады. Көпөлшемді деректер моделінде қолданылатын негізгі түсініктер «өлшем» (dimension) және «ұяшық» (cell) болып табылады.

Өлшем – гиперкубтың бір шегіне сәйкес келетін нақты параметрлерді қабылдайтын реттелген мәндер тізімі. Біздің мысал үшін өлшем ретінде 2006-2007, 2007-2008, 2008-2009 оқу жылдарын, 1,2,3 топтарын көрсетуге болады.

Ұяшық немесе көрсеткіш – негіз атрибутына сәйкес келетін өріс, оның мәні параметр мәндерінің тіркелген тізімімен анықталады. («өлшемдер» мәні, мысалы, 2008-2009 оқу жылы, бірінші курс).

Көпөлшемді деректер моделінде «кесіндіні қалыптастыру» және «агрегация» операциясының арасынан қосымша операциялар қатарын анықтайды.

Кесіндіні қалыптастыру кезінде қолданушыға оның сұранысы бойынша бір немесе бірнеше параметрлер мәнін тіркеу кезінде алынған кейбір гиперкуб ішкі жиыны көрсетіледі. «Агрегация» операциясы қолданушы гиперкубынан жалпы ақпарат көрсетуді қамтамасыз етеді, мысалы, параметрлердің біреуінің барлық мәндері бойынша көрсеткіштер мәніне өтуді қамтамасыз етеді, мысалы, барлық курстар бойынша.

Мұндай модель деректерді түрлі параметр мәндері кезінде оңай салыстыруға, белгілі параметр мәндерінен нақты атрибуттар мәндеріне тәуелді графиктер құруға мүмкіндік береді (мысалы, жылдар бойынша атрибуттардың өзгеруі). Сондықтан OLAP технологиясының негізгі тағайындалуы – талдау жүргізу үшін және шешім қабылдау үшін ақпаратты өңдеу.

Көпөлшемді деректер моделін қолдайтын ДҚБЖ жалпы қолдануы енді басталады. Кең танымал ДҚБЖ ретінде Oracle Express Server көрсетуге болады.

8.5 Концептуалды модельдің автоматтандырылған жобалау жүйесі

Концептуалды модельдің автоматтандырылған жобалау жүйесі қазіргі уақытта үлкен сұранысқа ие және деректер қорының құрылымын және деректерге қатынасу үшін қолданушы интерфейсін құру кезінде жүзеге асады.

Бұл құралдардың өзгеру себебі бағдарламалық қамтамасыздандырудың бірнеше нұсқаларын құру кезінде қарастырылатын бағдарламалық қамтамасызданудың өмірлік циклін спиральді модельдің деректер қорын нақты өңдеу кезінде қолданудан тұрады.