Подход к даталогическому проектированию

Каждый тип модели данных и каждая разновидность модели, поддерживаемая конкретной СУБД, имеют свои специфические особенности. Вместе с тем имеется много общего во всех структурированных моделях данных и принципах проектирования БД в их среде. Все эта дает возможность использовать единый методологический подход к проектированию структуры базы данных (что отражается в ИЛМ).

Процесс проектирования БД предусматривает предварительную классификацию объектов предметной области, систематизированное представление информации об объектах и связях между ними.

На начальных этапах проектирования должен быть определен состав БД.

При проектировании логической структуры БД осуществляются преобразование исходной инфологической модели в модель данных, поддерживаемую конкретной СУБД, и проверка адекватности полученной даталогической модели отображаемой предметной области.

Для любой предметной области существует множество вариантов проектных решений ее отображения в даталогической модели. Методика проектирования должна обеспечивать выбор наиболее подходящего проектного решения.

Минимальная логическая единица данных (несмотря на их разные названия) семантически для всех СУБД одинакова и соответствует либо идентификатору объекта, либо свойству объекта или процесса.

Связи между сущностями предметной области, отраженные в инфологической модели, могут отображаться в даталогической модели либо посредством совместного расположения соответствующих им информационных элементов, либо путем объявления связи между ними. Связь может передаваться как на внутризаписном, так и межзаписном уровне.

Не все виды связей, существующие в предметной области, могут быть непосредственно отображены в конкретной даталогической модели. Так, многие СУБД не поддерживают непосредственно отношение М: М между элементами. В этом случае в даталогическую модель вводится дополнительный вспомогательный элемент, отображающий эту связь (таким образом, отношение М: М как бы разбивается на два отношения 1: М между этим вновь введенным элементом и исходными элементами).

Следует обратить внимание на то, что отношения, имеющие место в предметной области и отражаемые в- ИЛМ, могут быть переданы не только посредством структуры базы данных, но и программным путем (т. е. всегда существует альтернатива между декларативным и процедурным способом описания явления).

Следует также отметить, что, кроме отображения обобщенных объектов в одном файле, существует другой вариант, когда каждому подклассу объектов низшего уровня выделяются отдельные самостоятельные файлы. Оба эти варианта могут быть использованы в любой СУБД.

Другие способы отображения связаны с явным или неявным выделением подклассов в логической структуре БД. Неявное выделение подкласса заключается в том, что в записи отводятся поля для фиксации значений свойств, общих для объектов разных подклассов, и значения признака подкласса, а вместо полей, наличие которых зависит от подкласса, используется одно поле с переменным составом, содержание которого будет зависеть от того, к какому подклассу относится описываемый объект.

Реализация принципа явного выделения подклассов в структуре БД существенно зависит от специфики СУБД.

При проектировании логической структуры БД основное значение имеет специфика отображаемой предметной области. Однако и характер обработки информации оказывает влияние на принимаемое проектное решение. Например, рекомендуется хранить вместе информацию, часто обрабатываемую совместно, и, наоборот, разделять по разным файлам информацию, не использующуюся одновременно. Информацию, используемую часто, и информацию, частота обращения к которой мала, также следует хранить в разных файлах, причем последнюю может оказаться выгодным вынести в архивные файлы, а не поддерживать в составе БД.

Определение состава базы данных. При переходе от инфологической модели к даталогической следует иметь в виду, что инфологическая модель включает в себя всю информацию о предметной области, необходимую и достаточную для проектирования БД. Это не означает, что все сущности, зафиксированные в ИЛМ, должны в явном виде отражаться в даталогической модели. Прежде чем строить даталогическую модель, необходимо решить, какая информация будет храниться в базе данных. Например, в инфологической модели должны быть отражены вычисляемые показатели, но вовсе не обязательно, что они должны храниться в базе данных.

Существуют разные подходы к определению состава показателей, которые должны храниться в базе данных. Согласно одному из них в БД должны храниться только исходные показатели, все производные показатели должны быть получены расчетным путем в момент реализации запроса (этот подход иногда называют принципом синтезирования, имея в виду возможность «синтезировать» требуемые показатели из хранимых в информационной базе данных).

Такой подход имеет очевидные достоинства: 1) простота и однозначность в принятии решения «что хранить»; 2) отсутствие неявного дублирования информации со всеми вытекающими из этого последствиями (меньше объем памяти, чем при хранении как исходных, так и производных показателей, проще проблемы контроля целостности данных); 3) потенциальная возможность получить любой расчетный показатель, а не только те, которые хранятся в БД.

При принятии решения о хранении расчетных показателей принимается во внимание несколько факторов.

Введение искусственных идентификаторов. При отображении объекта в файл базы данных идентификатор объекта будет являться полем этого файла, причем в большинстве случаев ключевым полем (т. е. полем, однозначно идентифицирующим запись). Однако в некоторых случаях появляется необходимость введения искусственных идентификаторов или, как их еще называют, кодов. Такими случаями являются следующие.

1. В предметной области может наблюдаться синонимия, т. е. может случиться, что естественный идентификатор объекта не обладает свойством уникальности. Например, среди сотрудников предприятия могут быть однофамильцы. В этом случае для обеспечения однозначной идентификации объектов ПО в информационной системе необходимо использовать искусственные коды.

2. Если объект участвует во многих связях, то для их отображения создается несколько файлов, в каждом из которых повторяется идентификатор объекта. Для того чтобы не использовать во всех файлах длинный естественный идентификатор объекта, можно ввести и использовать более короткий код. Это не только сэкономит память, но и сократит трудоемкость ввода информации (хотя последнего можно достичь и другим путем).

3. Если естественный идентификатор может изменяться со временем (например, фамилия), то это может вызвать много проблем, если наряду с таким «динамическим» идентификатором не использовать «статический» искусственный идентификатор.

Когда присваиваются идентификаторы каким-либо объектам, то желательно, чтобы эти идентификаторы были постоянными. Например, в учебных заведениях всегда каким-либо образом обозначаются учебные группы. Для обозначения группы можно, например, использовать номер курса, на котором в настоящее время учится данная группа, и какие-то другие символы (подобно тому, как обозначаются классы в школе). Но в этом случае идентификатор группы будет каждый год меняться. А можно для обозначения группы использовать, например, две последние цифры года поступления. В этом случае идентификатор группы будет постоянным. Использование постоянных идентификаторов снимает множество проблем при функционировании информационной системы. Все шаги проектирования даталогической модели выполняются итеративно. Причем вероятны итерации не только внутри стадии даталогического проектирования, но и с «захватом» других стадий проектирования БД.