Введение
Одной из основных составляющих современной информационной системы является база данных (БД).
База данных - совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ.
Для использования и модификации данных разработано специальное программное обеспечение, называемое системами управления базами данных (СУБД). Главная роль СУБД заключается в обеспечении пользователей инструментом, позволяющим оперировать данными в абстрактных терминах, не связанными со способами их хранения в компьютере. СУБД также предоставляет язык определения данных, описывающий базу данных в терминах некоторой модели данных.
В настоящее время большинство СУБД используют реляционную модель данных, которую предложил в 1970 году Е.Ф.Кодд (Codd). Основная идея состоит в том, что данные нужно связывать в соответствии с их внутренними логическими взаимоотношениями, а не физическими указателями. Таким образом, пользователи могут комбинировать данными из разных источников, если логическая информация, необходимая для такого комбинирования, присутствует в источниках данных.
При проектировании реляционной БД существует проблема выбора из множества вариантов набора отношений, обеспечивающего корректное представление объектной области. Основными критериями для выбора отношений являются:
возможность хранения всех необходимых данных в БД;
исключение избыточности БД;
минимизация числа хранимых в БД отношений;
непротиворечивость БД при обновлении, удалении и включении данных.
В проектировании реляционной БД центральное место занимает концепция функциональных зависимостей между атрибутами рассматриваемых отношений. Эта концепция реализуется с помощью двух методов проектирования. Первый метод основан на построении универсального отношения и его декомпозиции в нормальную форму Бойса – Кодда. Второй метод использует диаграмму объект (сущность) – связь.
В методических указаниях приводятся сведения об информационных моделях, основных этапах проектирования БД, методы проектирования БД на основе диаграммы объект – связь.
Информационные модели
В БД хранится информация об определенной предметной области.
Предметной областью называется часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования (использования) и отражаемая в информационной системе.
Для формирования представления о данных, их составе и использовании в конкретных условиях служат информационные модели (ИМ). При решении конкретных задач реальная действительность воспроизводится с существенными ограничениями, зависящими от области деятельности, поставленных целей и мощности вычислительных средств.
Модель – это представление предметной области, отражающее только избранные детали.
Используя современные пакеты прикладных программ, можно, не прибегая к информационным моделям, создать достаточно сложные БД. Но, если требуется, чтобы информационная система работала быстро и занимала минимальный объем, то не обойтись без предварительного анализа задачи с помощью ИМ.
Для описания информационной задачи используют три вида представления ИМ:
- Концептуальное представление - охватывает всю задачу с точки зрения администратора информационной системы.
- Внешнее представление - отражает представление о задаче с точки зрения конкретного пользователя, т.е. лица, решающего узкую задачу работы системы на конкретном рабочем месте. Следовательно, каждая информационная система будет иметь несколько внешних представлений ИМ.
- Внутреннее представление - отражает представление об информационной задаче разработчика (программиста) с учетом особенностей и возможностей конкретной СУБД и компьютеров, на которых будет реализовываться решаемая задача.
Взаимосвязь трех видов моделей можно показать в виде схемы.
Таким образом, реальные информационные процессы отображаются через восприятие служебных функций отдельных пользователей, объединяются с точки зрения работы информационной системы в целом, и на этой основе разрабатывается информационная модель, которая физически реализуется в виде программы для компьютера и баз данных, размещенных на физическом носителе информации.
Для разработчика прикладных программ представление об информационных моделях важно в первую очередь с точки зрения правильной постановки задачи.
Предметная область данных
Внешняя модель
Внешняя модель
Внешняя модель
Концептуальная
модель
Внутренняя модель
Физическая БД
Рис. 1. Уровни информационных моделей.
Основу любой ИМ составляют объекты и взаимосвязи между ними. Объектом может быть любой предмет реального мира, человек, событие, место, документ или понятие, о котором необходимо иметь данные.
Сведения об объекте, которые имеют значение для данной информационной модели, называются АТРИБУТАМИ ОБЪЕКТА.
Значения данных - это действительные данные, содержащиеся в каждом атрибуте.