 |
Логическая модель базы данных.
|
|
|
|
Введение в предмет.
Данные и информация.
Понятие информации предполагает обязательное наличие источника и приемника информации. Когда источником и приемником информации являются люди, то говорят, что они обмениваются сообщениями, т.е. информация передается в виде сообщений. В случае если источником информации является объект наблюдения (исследования или управления), то наблюдатель получает информацию либо путем наблюдения за естественным поведением объекта, либо в процессе активного воздействия на объект наблюдения.
Если источником и приемником информации являются технические устройства, то говорят, что они обмениваются сигналами. И, наконец, если техническим устройством служит вычислительное устройство, то говорят, что оно получает, выдает, преобразует данные.
Теперь можно видеть, что понятие информации предполагает существование материального носителя информации и форму, способ, которым она связана со своим носителем. Таким образом, данные - это некоторая информация, представленная в форме, допускающей формальную обработку техническими устройствами или человеком.
Отсюда следует, что база данных содержит именно данные, а информацию получает (или не получает) потребитель (пользователь) этих данных после соответствующей интерпретации.
Предметная область.
Предметная область есть совокупность объектов реального или абстрактного мира, или относящихся к какой-либо области знаний, или необходимых для достижения какой-либо цели.
В теории познания, а точнее в логике, существует концепция, которая утверждает, что человек мыслит понятиями. В логике понятие трактуется как мысль, представляющая собой обобщение предметов, явлений какого-либо класса по определённым (для данных предметов и в совокупности специфичным для них) признакам (свойствам, качествам, отношениям к другим предметам и т.д.).
|
|
|
Поэтому предметная область - это множество объектов, обладающих определённой общностью, которая часто не поддаётся формальному определению, но которая выделяется из окружающего мира с определённой целью.
Данные, относящиеся к некоторой предметной области, объединяются с определённой целью для использования в каких-либо задачах, программах, процессах, называемых в таких случаях приложениями. На весьма абстрактном уровне можно дать следующее определение базы данных.
Совокупность взаимосвязанных данных, предназначенных для совместного использования в одном или нескольких приложениях в определенной предметной области, называют базой данных.
Понятие и сущность.
Реальный или абстрактный объект, также как и его свойства - это некоторые понятия, а каждое понятие, имеет имя, содержание и объем.
Имя понятия - это символ, обозначающий множество объектов, обобщаемых в понятии.
Содержание понятия - это совокупность признаков, свойств, которые служат основой обобщения объектов в данном понятии. Признаки, элементами объема которых являются собственные имена, называют атрибутами. Атрибуты часто представляются числами, датами, текстуальными характеристиками. Множество допустимых значений атрибута называют доменом.
Объем понятия - это множество предметов, обобщаемых в данном понятии. Например, слово "город" служит общим именем некоторого понятия, объем которого составляют все мыслимые города, а содержание - та совокупность признаков, которые отличают город от села или деревни.
Сущность (Entity) является субъектом или объектом действия и может быть связана с другими сущностями. Сущность может представлять нечто вещественное (человек, место, животное и т.д.) или абстрактное (банковскую транзакцию, отдел фирмы, период обращения капитала.
|
|
|
Концептуальная модель объекта.
Вернёмся к термину "понятие" и заметим, что следует отличать понятие от образа, так как в понятии соответствующий ему предмет мыслится лишь с точки вполне определённых выделенных свойств, в этом понятии зафиксированных. В то время как образ характеризуется всеми известными конкретной личности и имеющимися у предмета свойствами.
Модель занимает промежуточное положение между понятием и образом. Модель - это знание о предмете, содержащее лишь те свойства (качества, признаки, поведение), которые существенны с вполне определённой целью познания, изучения, исследования или использования.
Модель имеет значение лишь тогда, когда она может быть каким-либо образом зафиксирована. Зафиксировать модель можно двумя способами:
- овеществить в другом более простом или удобном предмете или явлении таким образом, чтобы поведение овеществлённой модели соответствовало по интересующим свойствам поведению предмета или явления оригинала;
- зафиксировать (описать) каким-либо языком.
Если модель описана обычным разговорным языком, то её называют концептуальной (содержательной) моделью. Таким образом, имя объекта (сущности) с выделенным для достижения определённых целей набором атрибутов, будем назвать концептуальной моделью объекта.
Связь или отношение.
В реальной предметной области объекты находятся между собой в различных теоретико-множественных отношениях. Например, в предметной области, которой является ВУЗ, между объектом "факультет" и объектом "декан" существует отношение, заключающееся в том, что у каждого факультета есть декан. Следовательно, между экземплярами объекта "факультет" и экземплярами объекта "декан" существует отношение, заключающееся в установлении соответствия между множеством факультетов и деканов.
Если каждому экземпляру объекта X соответствует только один экземпляр объекта Y и наоборот, если каждому экземпляру объекта Y соответствует только один экземпляр объекта X, то такой тип отношения называется один к одному (1:1).
|
|
|
Если некоторым экземплярам объекта X могут соответствовать (в некотором смысле) более одного экземпляра объекта Y, но каждому экземпляру объекта Y соответствует только один экземпляр объекта X, то отношение называют один ко многим и обозначают (1:N). Например, отношение "факультет - кафедра" будет отношением один ко многим. Для него существует и обратное отношение "многие к одному (N:1), например, "кафедра - факультет".
И, наконец, групповое отношение или отношение многие ко многим (N:M) означает, что существует экземпляр объекта X, которому соответствует несколько экземпляров объекта Y и наоборот существует экземпляр объекта Y, которому соответствует несколько экземпляров объекта X.
Логическая модель базы данных.
По способам отражения связей между данными на логическом уровне различают модели: иерархическую, сетевую и реляционную. Модель называют сетевой, если структура отображаемых связей представляется в виде произвольного графа. Если этот граф является граф-деревом то модель называют иерархической. Представление данных в виде таблиц соответствует реляционной модели данных. В настоящее время почти повсеместно используется реляционная модель данных. Основу реляционной модели составляют совокупности данных, организованные в виде таблиц. Вопрос - при чём здесь отношения (Relation)?
Из теории множеств известно, что формальным аналогом таблицы является отношение. Пусть имеется совокупность множеств М1, М2,…,Мn. Декартово произведение М1? М2?…? Мn - это множество всех возможных кортежей (m1, m2, …, mn) таких, что
mi? Мi, i= 1,2,…n.
Отношением О называется некоторое подмножество декартова произведения этих множеств, т.е.:
О? М1? М2?…? Мn
Можно видеть, что совокупность кортежей, составляющих это подмножество, т.е. отношение, и записанных друг под другом, образует таблицу. Столбцы этой таблицы соответствуют исходным множествам, а набор значений каждого столбца представляет некоторое подмножество соответствующего домена и называется уже применявшимся нами термином - атрибут.
|
|
|
Если теперь набор атрибутов концептуальной модели объекта сопоставить набору доменов декартова произведения, т.е. столбцам таблицы, объём понятия, выражающего определённое свойство объекта - домену, набор кортежей декартова произведения - строкам таблицы, то придем к выводу, что таблица (отношение) является логической моделью любого объекта.
Заметим, что концептуальная модель не содержит конкретных значений свойств и ничего не говорит о конкретных способах их логической организации, т.е. это модель начального (высшего) уровня абстракции. Таблица (отношение) представляет модель более низкого уровня абстракции, которая включает конкретные значения свойств моделируемого объекта (данные), но при этом она не зависит от конкретных способов физической (программной) реализации.
Модель предметной области в форме таблиц и теоретико-множественных отношений, установленных между этими таблицами, называют логической схемой или логической моделью базы данных.
|
|
|
