29. Структурные методы проектирования программных систем. Использование dfd и er диаграмм.

В соответствии с DFD методологией модель системы определяется как набор диаграмм потоков данных, описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи результата. Диаграммы верхних уровней называют контекстными диаграммами, и они определяют основные процессы и их связь с внешними входами и выходами. Далее происходит детализация, и создается многоуровневая иерархия, где нижний уровень есть элементарный процесс, дальнейшая детализация которого невозможна.

Основными компонентами диаграммы потоков данных являются:

1) Внешняя сущность – материальный предмет или физическое лицо, представляющее собой источник или приемник информации, например, заказчики, персонал, поставщики, клиенты, склад. Определение некоторого объекта или системы в качестве внешней сущности указывает на то, что она находится за пределами границ анализируемой ИС.
2) Подсистема. ИС может быть представлена в самом общем виде на контекстной диаграмме в виде одной системы как единого целого, либо может быть декомпозирована на ряд подсистем. При этом подсистеме присваивается идентификационный номер и определяется ее имя в виде предложения, отражающего функциональную нагрузку.
3) Процесс представляет собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом. Физически процесс может быть реализован различными способами: это может быть подразделение организации, программа, аппаратура и т.д. Каждый процесс имеет идентификационный номер, имя, определяющее функцию процесса глаголом в повелительном наклонении. Каждый процесс имеет поле физической реализации, указаний, кто будет его выполнять.
4) Накопитель данных есть абстрактное устройство для хранения информации, которую в любой момент можно поместить в накопитель или извлечь, причем способы помещения и извлечения могут быть любыми. Накопитель имеет
идентификатор "D" и имя, выбираемое из соображений наибольшей информативности.
5) Потоки данных определяют информацию, передаваемую через некоторые соединения от источника к приемнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, письмами, дискетами и т.д. Поток данных обозначаются на схеме дугой, стрелка на которой определяют направление потока. Каждый поток имеет содержание, определяющее его имя.

Первым шагом при построении иерархии ДПД является построение контекстных диаграмм. Обычно при проектировании относительно простых ИС строится единственная контекстная диаграмма со звездообразной топологией, в центре которой находится так называемый главный процесс, соединенный с приемниками и источниками информации, посредством которых с системой взаимодействуют пользователи и другие внешние системы. Для сложных ИС требуется иерархия контекстных диаграмм, которая будет отображать взаимосвязь основных функциональных подсистем проектируемой ИС. Признаками сложности могут быть:

• наличие большого количества внешних сущностей (десять и более);

• распределенная природа системы;

• многофункциональность системы с уже сложившейся группировкой функций в отдельные подсистемы.

В свою очередь для каждой подсистемы выполняется собственная детализация. Для детализации должны выполняться следующие правила:

1) Правило балансировки означает, что при детализации подсистемы/процесса детализирующая диаграмма в качестве внешних источников/приемников данных может иметь только те компоненты, с которыми имеет информационную связь детализируемая подсистема/процесс на родительской диаграмме;

2) Правило нумерации означает, что при детализации процессов должна поддерживаться их иерархическая нумерация. Например, процессы, детализирующие процесс с номером 12, получают номера 12.1, 12.2 и т.д.

После создания иерархий контекстных диаграмм выполняется миниспецификация модели, которая должна формулировать его основные функции таким образом, чтобы в дальнейшем специалист, выполняющий реализацию проекта, смог выполнить их или разработать соответствующую программу.

После построения законченной модели системы ее необходимо верифицировать (проверить на полноту и согласованность). В полной модели все ее объекты должны быть подробно описаны и детализированы. В согласованной модели для всех потоков данных и накопителей данных должно выполняться правило сохранения информации: все поступающие куда-либо данные должны быть считаны, а все считываемые данные должны быть записаны.

Цель создания ERD это обеспечение разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме, которая легко отображается в любую СУБД. ERD используется для проектирования реляционных БД.

Каждая сущность есть объект, информация о котором подлежит хранению в ИС, поэтому она должна обладать следующими свойствами:

• сущность должна иметь уникальное имя;

• сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются ей через связь;

• сущность обладает одним или несколькими атрибутами, однозначно идентифицирующими экземпляр сущности;

• каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями в системе.

Связь – это поименованная ассоциация между 2-мя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Имя каждой связи между 2-мя сущностями должно быть уникальным, однако может повторяться внутри модели. Для каждой связи определяется степень и обязательность. Связь всегда направлена от родительской сущности. Родительской называется сущность, выполняющая указанное на связи действие.

Типы и правила отображения связей между сущностями:

Один к одному. Отношения данного типа используются, как правило, на верхних уровнях иерархии модели данных, а на нижних уровнях встречаются сравнительно редко
Один ко многим. Это означает, что один экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности. Причем первая сущность называется родительской, а вторая – дочерней.
Отношения многие ко многим обычно используются на начальной стадии разработки диаграммы.
P к n – диапазон.
Если связь необязательна, она отображается пунктиром.

Атрибут – есть характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и использующаяся для идентификации, классификации, количественной характеристики, выражения состояния и т.д. Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных с множеством объектов. Экземпляр атрибута определяет характеристику отдельного элемента множества.

Атрибуты бывают:

• описательные - представляющие факты, внутренне присущие каждому экземпляру объекта;

• уникально-идентифицирующие - для дачи имени или обозначения экземпляру;

• вспомогательные - для связи экземпляра одного объекта с экземпляром другого.

Сущность может быть разделена и представлена в виде двух или более подтипов, каждая из которых имеет общие атрибуты, которые определяются однажды на верхнем уровне и наследуются на нижнем. Подтипы могут иметь и свои собственные атрибуты и/или отношения, а также, в свою очередь, могут быть декомпозированы своими подтипами на следующем уровне. Расщепляемая на подтипы сущность получила название супертипа (на промежуточных уровнях декомпозиции одна и та же сущность может быть как подтипом, так супертипом).

При создании сущности в ER модели требуется уникальная идентификация каждой записи для того, чтобы правильно создать логическую модель данных. Для этого служит первичный ключ – набор атрибутов, выбранных для идентификации уникальных экземпляров сущности. Атрибуты первичного ключа располагаются над линией в ключевой области. В качестве первичных ключей могут быть использованы несколько атрибутов или групп атрибутов. Ни одна из частей ключа не может быть NULL, не заполненной или отсутствующей.

Если сущности в ER диаграмме связаны, связь передает ключ дочерней сущности. Эти атрибуты называются внешними ключами. Внешние ключи (FK) определяются как атрибуты первичных ключей родительского объекта, переданные дочернему объекту через их связь. Наличие внешнего атрибута указывает на то, что сущность-потомок появляется только при наличии сущности-родителя.