 |
Информационно-логическая модель предметной области
|
|
|
|
ИС Лабораторная работа № 6
РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ
Целью проектирования базы данных (БД) является определение ее логической структуры. Разработка БД производится на основе описания предметной области. Это описание должно содержать совокупность документов с данными, необходимыми для загрузки в БД, и другие сведения об объектах и процессах, характеризующих предметную область. Такое описание должно охватывать весь класс реальных объектов, процессов и явлений, то есть сущностей, информация о которых должна содержаться в БД и обеспечивать реализацию возможных запросов к БД и решение задач.
Разработка БД должна начинаться с определения состава данных, подлежащих хранению в базе для обеспечения выполнения запросов пользователей. Далее должен производиться их анализ и структурирование.
Далее рассматриваются основы разработки реляционной базы данных (РБД), поскольку СУБД, поддерживающие реляционную модель данных, наиболее распространены. В результате разработки РБД должна быть определена ее структура. Определению структуры РБД предшествует выявление информационных потребностей - всей совокупности информации, которая должна быть размещена в БД.
Существующие методы разработки РБД основаны на нормализации данных предметной области, которые представлены в документах внемашинной сферы.
Этот процесс может быть выполнен на основе технологии разработки информационно-логической модели данных предметной области (ИЛМ ПО).
Разработка ИЛМ ПО базируется на описании предметной области, полученном в результате ее обследования. В процессе формализации необходимо определить состав логически взаимосвязанных нормализованных информационных объектов.
|
|
|
ИЛМ ПО позволит приступить к созданию БД средствами СУБД. На основе информационно-логической модели данных, которая отвечает требованиям нормализации данных, легко получить логическую структуру реляционной БД. Такая БД будет отвечать требованиям к созданию БД, в том числе требованиям целостности и обеспечения однократного ввода данных.
Основные этапы разработки БД
Создание БД необходимо начинать с ее проектирования. В результате проектирования должна быть определена структура РБД, то есть состав реляционных таблиц, их структура и логические связи. Структура реляционной таблицы определяется составом столбцов, их последовательностью, типом данных каждого столбца и их размером, а также ключом таблицы.
Методы разработки. При проектировании БД могут использоваться два подхода. В первом подходе сначала определяются основные задачи, для решения которых строится база, и потребности задач в данных. При втором подходе изучается предметная область, производится анализ ее данных и устанавливаются типовые объекты предметной области. Наиболее рационально сочетание обоих подходов. Это связано с тем, что на начальном этапе, как правило, нет исчерпывающих сведений о всех задачах и пришлось бы отложить проектирование и создание БД до выполнения постановки всех задач. Использование такой технологии тем более оправдано, что гибкие средства создания РБД в СУБД позволяют на любом этапе разработки внести изменения в БД и модифицировать ее структуру без ущерба для введенных ранее данных. Эта технология предполагает использование предварительных сведений о необходимости получения из БД различной информации.
Первый этап - разработка ИЛМ ПО. На первом этапе должна быть построена информационно-логическая модель данных предметной области. Разработка ИЛМ ПО базируется на описании предметной области, полученном в результате ее обследования. Сначала осуществляется определение состава и структуры данных предметной области, которые должны находиться в БД и обеспечивать выполнение необходимых запросов, задач и приложений пользователя. Эти данные представлены, как правило, в виде реквизитов, содержащихся в различных документах - источниках загрузки БД.
|
|
|
Различаются реквизиты-признаки и реквизиты-основания. Реквизит-признак представляет собой информационное отображение качественного свойства некоторого объекта, предмета, процесса, а реквизит-основание является отображением их количественного свойства.
Анализ выявленных данных позволит определить функциональные зависимости реквизитов, которые используются для выделения информационных объектов (ИО), соответствующих требованиям нормализации данных. Последующее определение структурных связей между объектами позволяет построить информационно-логическую модель.
В состав ИО должны входить: один реквизит-основание и несколько реквизитов-признаков, однозначно характеризующих условия существования основания.
Для определения признаков и оснований в конкретных документах можно использовать следующие правила:
1. Если значение реквизита является исходным данным или результатом арифметической операции, то это основание.
2. Если значение текстовое, то это признак.
3. Если реквизит обозначает предмет или время, то это признак.
4. Если реквизит в некотором ИО является признаком (основанием), то он будет играть эту роль и в других ИО.
5. Если ИО описывают сходные процессы, то их призначные части совпадают.
6. Если основание ИО вычисляется по значениям других оснований, то набор признаков такого ИО - это объединение признаков, связанных с этими основаниями.
Информационно-логическая модель должна быть представлена в каноническом виде, который отражает иерархию подчинения нормализованных информационных объектов. Каноническая модель позволяет построить РБД без дублирования, в которой обеспечивается однократный ввод данных с документов и целостность базы при внесении изменений.
Второй этап - определение логической структуры БД. На втором этапе построенная ИЛМ должна быть отображена в логическую структуру БД. Для РБД этот этап является в значительной степени формальным, так как ИЛМ отображается в структуру РБД адекватно.
|
|
|
На следующем этапе конструируются таблицы базы данных, то есть разработка продолжается средствами СУБД. Структура таблиц базы данных задается с помощью средств описания (конструирования) таблиц в СУБД в полном соответствии информационным объектам.
После формирования структуры базы данных может осуществляться загрузка БД с документов-источников.
Информационно-логическая модель предметной области
Информационно-логическая модель является моделью данных, отображающей предметную область в виде совокупности информационных объектов (ИО) и структурных связей между ними. ИЛМ может рассматриваться как логическая модель данных, подлежащих хранению в базе данных. Для ИЛМ могут быть использованы как аналитический (в виде матриц смежности), так и графический способ представления, дополняемый описанием соответствующих объектов. Последний обладает наглядностью и наиболее удобен.
Каноническая ИЛМ. Реквизитный состав каждого ИО такой ИЛМ должен отвечать требованиям нормализации данных. Все связи информационных объектов в канонической ИЛМ для реализуемости в базе данных должны быть только одно-однозначные или одно-многозначные. Все объекты распределяются в соответствии с их подчиненностью по уровням, определяемой числом связей в наиболее длинном пути от вершины модели к объекту. Информационный объект ПО - это информационное отображение некоторой сущности, то есть реального объекта, явления, процесса или события, о которых должна быть представлена информация в БД. Информационный объект является составной единицей информации и должен отвечать требованиям нормализации. Информационный объект имеет линейную структуру данных, то есть в нем отсутствуют группы, множественные элементы, что обеспечивает простое отображение в реляционную таблицу. Структурные связи ИО - это бинарные связи между парами информационных объектов. Структурные связи характеризуются реальными отношениями между экземплярами разных информационных объектов и функциональными связями между ИО, отражающими потребности совместной обработки ИО.
|
|
|
Информационные объекты. Информационный объект определяется рядом качественных и количественных характеристик, которые представлены соответствующими реквизитами-признаками и реквизитами-основаниями. То есть ИО образуется совокупностью логически взаимосвязанных реквизитов, характеризующей некоторую сущность ПО. Примерами ИО могут быть совокупности реквизитов, отражающих характеристики товаров, материалов, подразделений, поставщиков, заказчиков, технологических операций, поставок и т.п.
Структура ИО. Состав реквизитов ИО определяет его структуру. Каждый ИО с определенной структурой образует класс (вид) объекта, которому можно присвоить уникальное имя, например ГРУППА, ПРЕДМЕТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, КАФЕДРА, или символическое обозначение типа TOVAR, SKLAD, POST.
Требования к реквизитному составу. Совокупность реквизитов информационного объекта должна отвечать требованиям нормализации, что определяет «линейность» его структуры. На основе описания предметной области могут быть выявлены функциональные зависимости реквизитов и выделены ИО, отвечающие требованиям нормализации.
Экземпляры ИО и их идентификация. Информационный объект определенного вида имеет множество реализаций-экземпляров ИО. Экземпляр ИО представлен совокупностью конкретных значений реквизитов, то есть сведений об одном экземпляре объекта. Каждый экземпляр ИО должен однозначно определяться (идентифицироваться) значением ключа ИО, который состоит из одного или нескольких ключевых реквизитов. Реквизиты ИО подразделяются на ключевые и описательные, которые являются функционально зависимыми от ключа.
Функциональные зависимости реквизитов. Функциональная зависимость реквизитов имеет место только в том случае, если одному значению ключа соответствует только одно значение зависимого (описательного) реквизита. Функциональную зависимость реквизитов можно изобразить графически в виде линий со стрелками, идущими от ключевого реквизита к описательному (зависимому). Ключевой реквизит выделяется (подчеркивается), причем эти связи удобно отображать непосредственно в таблице, где представлен состав реквизитов каждого документа ПО (табл. 1). Заметим, что при выявлении функциональных зависимостей реквизитов не рассматриваются арифметические зависимости (например, стоимость от количества).
Таблица 1
|
|
|
