Взаимосвязь этапов проектирования БД

Начальным шагом проектирования ИС является построение инфологической модели предметной области. Предварительная инфологическая модель строится еще на предпроектной стадии и затем уточняется на более поздних стадиях проектирования. Затем на ее основе строится даталогическая модель. Физическая и внешняя модель после этого могут строиться в любой последовательности по отношению друг к другу, в том числе и параллельно.

На рисунке изображена взаимосвязь этапов проектирования БД. Как видно из рисунка, при проектировании БД возможен возврат на предыдущие уровни. При этом возможны два вида возвратов: первый тип обусловлен необходимостью пересмотра результата проектирования (например, для улучшения полученных характеристик, «обхода» ограничений и т.п.), второй тип вызван необходимостью уточнения предыдущей модели (обычно - инфологической) с целью получения дополнительной информации для проектирования или при выявлении противоречий в модели.

Рис. 1. Взаимосвязь этапов проектирования БД

 

Инфологическое моделирование. Требования, предъявляемые к инфологической модели. Компоненты инфологической модели. Построение модели «объект-свойство-отношение».

 

 

В базе данных отображается некоторая часть реального мира. Естественно, что полнота ее описания будет зависеть от целей создаваемой информационной системы. Часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования, называется предметной областью (ПО). Для того чтобы база данных адекватно отражала предметную область, проектировщик должен хорошо представлять себе все нюансы, присущие ей, и уметь отобразить их в базе данных.

Предметная область должна быть предварительно описана. Для этого, в принципе, может использоваться и естественный язык, но его применение имеет много недостатков, основные из которых - громоздкость описания и неоднозначность его трактовки. Поэтому обычно для этих целей используют искусственные формализованные (чаще всего - графические) языковые средства.

Формализованное описание предметной области называется концептуальной (КМ), или инфологической (ИЛМ), моделью. Предметные области могут быть различными, и для их моделирования могут потребоваться специфические средства, соответствующие особенностям этих областей.

 

Основными компонентами инфологической модели ПО являются:

· описание объектов ПО и связей между ними;

· описание информационных потребностей пользователей

· описание алгоритмических зависимостей показателей;

· описание ограничений целостности;

· описание функциональной структуры системы, для которой создается АИС;

· требования к ИС и существующие ограничения.

 

 

К концептуальной модели предъявляются следующие требования:

· адекватное отображение предметной области (язык для представления ИЛМ должен обладать достаточными выразительными возможностями для отображения явлений, имеющих место в предметной области);

· непротиворечивость (не должна допускаться неоднозначная трактовка модели);

· легкая расширяемость границ ИЛМ (ИЛМ должна обеспечивать ввод новых данных без изменения ранее определенных);

· возможность композиции и декомпозиции модели;

· применимость языка спецификации ИЛМ как при ручном, так и при автоматизированном проектировании информационных систем.

 

Автоматизированное проектирование предъявляет дополнительные требования к языку:

· вычисляемость (язык должен восприниматься и обрабатываться ЭВМ);

· использование “дружелюбных” пользователю интерфейсов, в частности, графических;

· независимость от оборудования и других ресурсов, которые подвержены частым изменениям;

· использование средства тестирования ИЛМ, а также аппарата для указания того, что спецификация завершена и по ней может быть выполнена генерация структур баз данных;

· легкое восприятие модели разными категориями пользователей.

 

Построение модели “объект-свойство-отношение”

 

В предметной области в процессе ее обследования и анализа выделяют классы объектов. Классом объектов называют совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Например, если в качестве предметной области рассмотреть вуз, то в ней можно выделить следующие классы объектов: учащиеся, преподаватели, аудитории и т. д. Объекты могут быть реальными, как названные выше, а могут быть и абстрактными, как, например, предметы, которые изучают студенты.

 

При отражении в информационной системе каждый объект представляется своим идентификатором, который отличает один объект класса от другого, а каждый класс объектов представляется именем этого класса. Идентификатор должен быть уникальным.

 

Каждый объект обладает определенным набором свойств. Для объектов одного класса набор этих свойств одинаков, а их значения, естественно, могут различаться. Например, для объектов класса «СТУДЕНТ» таким набором свойств, описывающим объекты класса, может быть «ГОД РОЖДЕНИЯ», «ПОЛ» и др. При описании предметной области надо изобразить каждый из существующих классов объектов и набор свойств, фиксируемый для объектов данного класса.

 

Каждому классу объектов в инфологической модели присваивается уникальное имя. Помимо имени класса объектов в ИЛМ может использоваться его короткое кодовое обозначение. При построении инфологической модели желательно дать словесную интерпретацию каждой сущности, особенно если возможно неоднозначное толкование понятия.

 

При описании предметной области надо отразить связи между объектом и характеризующими его свойствами. Это изображается просто в виде линии, соединяющей обозначение объекта и его свойств.

Связь между объектом и его свойством может быть различной. Объект может обладать только одним значением какого-то свойства. Например, каждый человек может иметь только одну дату рождения. Такие свойства называются единичными (одинарная стрелка). Для других свойств возможно существование одновременно нескольких значений у одного объекта. Например, сотрудник знает несколько иностранных языков, такое свойство называется множественным (двойная стрелка).

Кроме того, некоторые свойства являются постоянными, их значение не может измениться с течением времени – статические (S над соответствующей линией) свойства. А те свойства, значение которых может изменяться со временем, динамические (D).

 

Другой характеристикой связи между объектом и его свойством является признак того, присутствует ли это свойство у всех объектов данного класса либо отсутствует у некоторых объектов. Например, для отдельных служащих может иметь место свойство «УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ», а другие объекты этого класса могут не обладать, указанным свойством. Такие свойства называют условными (пунктирная линия).

Иногда в инфологической модели бывает полезно ввести понятие «составное свойство». Примерами таких свойств могут быть «АДРЕС», состоящий из «ГОРОДА», «УЛИЦЫ», «ДОМА» и «КВАРТИРЫ»/ Для обозначения составного свойства используют квадрат, из которого исходят линии, соединяющие его с обозначениями составляющих его элементов.

 

Кроме связи между объектом и его свойствами, в инфологической модели фиксируются связи между объектами разных классов. Различают связи типа «один к одному» (1:1), «один ко многим» (1:М), «многие к одному» (М:1) и «многие ко многим» (М: М). Иногда эти типы связей называются степенью связи.

Кроме степени связи в инфологической модели для характеристики связи между разными сущностями надо указывать так называемый «класс принадлежности», который показывает, может ли отсутствовать связь объекта данного класса с каким-либо объектом другого класса. Класс принадлежности сущности должен быть либо обязательным, либо необязательным (факультативный).

 

Также между объектами могут быть установлены рекурсивные связи — один и тот же объект является и родительским и дочерним одновременно:

• иерархическая рекурсия (hierarchical recursion) — задает связь, когда экземпляр родительского объекта может иметь множество экземпляров дочернего объекта, но экземпляр дочернего объекта имеет только один экземпляр родительского объекта (начальник-подчиненный);

• сетевая рекурсия (network recursion) — руководитель может иметь множество подчиненных и, наоборот, подчиненный может иметь множество руководителей (родственные отношения).