Логическая модель базы данных

Логическая модель – графическое представление структуры базы данных с учетом принимаемой модели данных (иерархической, сетевой, реляционной и т.д.), независимое от конечной реализации базы данных и аппаратной платформы.

Иными словами, она показывает, ЧТО хранится в базе данных (объекты предметной области, их атрибуты и связи между ними), но не отвечает на вопрос КАК (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Логическая модель базы данных

Методология IDEF1X – один из подходов к моделированию данных, основанный на концепции "сущность – связь" (Entity – Relationship), предложенной Питером Ченом в 1976 г. Методология IDEF1X ориентирована на проектирование реляционных моделей баз данных.

В основе реляционной модели лежит понятие нормализованного отношения (таблицы). При этом сущности предметной области отображаются в таблицы базы данных (рис. 2.2), обладающие следующими свойствами:

§ нет одинаковых кортежей (строк), они различаются по уникальному идентификатору – первичному ключу;

§ кортежи (строки / записи) не упорядочены сверху вниз;

§ атрибуты (столбцы) не упорядочены слева направо; в операциях с таблицей ее строки и столбцы могут просматриваться в любой последовательности безотносительно их содержания и смысла;

§ все значения атрибутов – скаляры и имеют одинаковую природу (построены на одном домене).

Рис.
2.2. Таблица реляционной базы данных

Ключ – столбец или группа столбцов, значения которых однозначно идентифицируют каждую строку.

В одной таблице может быть несколько ключей: один первичный, посредством которого осуществляется связывание отношений, а другие – альтернативные. Свойства ключа:

§ уникальность (не может быть строк с одинаковым ключом);

§ неизбыточность (удаление любого атрибута из ключа лишает его свойства уникальности).

Реляционная база данных − это множество связанных между собой отношений. Связи задаются с помощью вторичных ключей (Foreign key – FK), т.е. атрибутов, которые в других отношениях являются первичными ключами (Primary key – PK).

Основные ограничения целостности реляционной модели:

§ атрибуты из первичного ключа не могут принимать неопределенное значение (целостность объектов);

§ вторичные ключи не могут принимать значения, которых нет среди значений первичных ключей связанной таблицы: если отношение R2 имеет среди своих атрибутов какой-то внешний ключ (FK), который соответствует первичному ключу (PK) отношения R1, то каждое значение FK должно быть равно одному из значений PK.

Вернемся к нотации IDEF1X. В табл. 2.1 приведены основные элементы нотации.

Таблица 2.1. Основные элементы нотации IDEF1X
Сущность(Entity)	Графическое изображение
Независимая сущность	Наименование Уникальный идентификатор Атрибуты
Зависимая сущность	Наименование Ссылка на идентификатор (FK) Атрибуты
Связь(Relationship)	Графическое изображение
Неидентифицирующая связь
Идентифицирующая связь	Независ.
Связь «Многие ко многим»
Наследование (обобщение) Полное Неполное	Родительск. -й

Независимая сущность – это сущность, уникальный идентификатор которой не наследуется из других сущностей. Изображается в виде прямоугольника с прямыми краями.

Зависимая сущность – это сущность, уникальный идентификатор которой включает по меньшей мере одну связь с другой сущностью. Например, строка документа не может существовать без самого документа (зависит от него). Изображается в виде прямоугольника с закругленными краями.

Правила отображения (преобразования) концептуальной модели ПО в модель реляционной базы данных

1. Преобразование сущностей в реляционные отношения (таблицы) должно удовлетворять первой нормальной форме.

2. Преобразование ассоциаций связано с поддержанием ссылочной целостности между таблицами; ассоциативные отношения 1:M, M:1 реализуются посредством помещения вторичного ключа в сущность со степенью связи «много»; M:N требует введения перекрестной таблицы, в которую в качестве вторичных ключей включаются первичные ключи обеих сущностей.

3. Преобразование агрегации; создается независимая таблица (часть) с атрибутом (внешним ключом), ссылающимся на первичный ключ таблицы владельца (целое).

4. Преобразование композиции; создается зависимая таблица (часть) с первичным ключом, ссылающимся на первичный ключ таблицы владельца (целое).

5. Преобразование наследования (обобщения) может осуществляться различным способом; наиболее предпочтительным является отображение каждого подтипа в зависимую таблицу со ссылкой на первичный ключ таблицы-супертипа в качестве первичного ключа.