14.Семантические модели данных. Информационно-логическая модель предметной области.
Семантические модели данных - это средство представления структуры предметной области. Они должны отвечать следующим требованиям:
обеспечить интегрированное представление о предметной области;
понятийный аппарат модели д.б. понятен как специалисту предметной области, так и администратору БД;
модель должна содержать информацию, достаточную для дальнейшего проектирования ЭИС.
СМД использует общий набор понятий и отличаются друг от друга своими конструкциями. СМД обычно предполагают 2 уровня интерпретации (представления):
1. уровень объектов предметной области
2. уровень атрибутов базы данных.
Наиболее широко используемые из СМ:
модель «сущность-связь»;
модель семантических сетей.
Используемые в них понятия и методы характеризуются большим сходством, что облегчает их изучение и применение.
ИЛМ является моделью данных, которая отображает предметную область в виде совокупности информационных объектов и структурных связей между ними. Она м. рассматриваться как логическая модель данных, подлежащих хранению в БД.
Информационный объект предметной области – информационное отображение некоторой сущности, т.е. реального объекта, явления или процесса, информация о котором д.б. представлена в БД или ИС.
Для описания предметной области используются понятия: объект, свойства объекта, в/д-я объектов, свойства в/д-я.
Объектом называется любой элемент некоторой системы.
Свойством объекта называется некоторая величина, характеризующая состояние объекта в любой момент.
Понятие «в/д-е объектов» охватывает деятельность в течение к.-л. периода. Это означает, что в/д-ем м. назвать факт участия нескольких объектов в к.-л. процессе, протекающем во времени и в пространстве.
Свойство в/д-я – такое свойство, которое характеризует совместное поведение объектов, но не относится ни к какому объекту в отдельности.
При разработке системы д.б. решена проблема полноты отображения объектов и процессов предметной области в хранимых данных. Эта проблема м.б. решена следующим образом: предполагается, что представление объекта или процесса сводится к указанию его свойств. Информационным отображением свойств служат атрибуты, следовательно, экземпляр объекта м.б. представлен в БД как набор, состоящий из имени атрибута и значения атрибута (имена атрибутов соответствуют названию свойств объекта).
Для получения более полного представления свойств объекта надо расширять набор свойств, описывающих объект. При этом кол-во свойств д.б. таким, чтобы м.б. отличить объект одного типа от другого. или один объект одного типа от другого объекта того же типа.
Информационный объект образуется совокупностью логически взаимосвязанных реквизитов (-признаков, -оснований), характеризующих некоторую сущность предметной области. Совокупность реквизитов д. отвечать требованиям нормализации. Состав реквизитов ИО определяет его структуру. ИО определенного вида имеет множество экземпляров. Любой экземпляр представлен совокупностью конкретных значений реквизитов. Любой экземпляр ИО д. однозначно определяться значением ключа. Поскольку ключ м.б. составным (включать в себя несколько реквизитов), то все реквизиты ИО м. подразделить на 2 группы:
Ключевые (ключ);
Описательные.
В том случае, когда одному значению ключа (ключевой реквизит) соответствует только 1 значение описательного реквизита, имеет место функциональная зависимость реквизитов. Обычно функциональная зависимость реквизитов обозначается след. образом:
К
люч
О
писательный
реквизит
Графически ИО при изображении ИЛМ представляются прямоугольником.
-
Имя ИО
Ключ
В результате анализа предметной области д.б. выявлен состав реквизитов, подлежащих хранению в БД, и установлены функциональные зависимости между ними. Для этого составляется таблица:
Название реквизита |
Имя реквизита |
Функциональные зависимости |
|
|
|
Затем идет разбиение реквизитов на ключевые и описательные и установление зависимостей между ними. Это делается, чтобы выявить транзитивные зависимости и разделить их на разные группы связей. Затем идет образование информационных объектов: надо сгруппировать описательные реквизиты, одинаково зависимых от одного или нескольких ключевых реквизитов.
После выделения ИО обычно дается их окончательное описание, которое д. включать в себя название и имя объекта, перечень описательных и ключевых реквизитов и семантику самого объекта (смысловое назначение и предназначение). Д/чего составляется таблица:
Реквизиты ИО |
Признак ключа |
Название ИО |
Имя ИО |
Семантика |
|
|
|
|
|
Ключи:
Первичный ключ определяет зависимости реквизитов в пределах одного информационного объекта.
Вторичный ключ предназначен для установления связей между ИО.
Бывают ситуации:
Первичный ключ полностью соответствует вторичному;
Вторичный ключ м.б. частью первичного составного;
Вторичный ключ не соответствует первичному.
Структурные связи устанавливаются для обеспечения всевозможных запросов польз-ля, независимо от того, имеется ли между ними функциональная связь.
Реальное отношение между ИО определяется природой реальных объектов, процессов и явлений, отображаемых этими ИО. Реальные отношения м.б. 3 типов:
Одно-однозначные;
Одно-многозначные;
Много-многозначные;
1:1-связи имеют место, когда каждому экземпляру 1-го ИО соответствует только 1 экземпляр 2-го ИО. И наоборот, каждому экземпляру 2-го соответствует только 1 экземпляр 1-го.
1:N-связи имеют место, когда каждому экземпляру 1-го ИО соответствует несколько экземпляров 2-го, а каждому экземпляру 2-го – только 1 экземпляр 1-го. В этой паре ИО один объект гл., а др. – подчиненный, следовательно, имеют место иерархические групповые отношения.
N:M-связи имеют место, когда каждому экземпляру 1-го ИО соответствует несколько экземпляров 2-го, а каждому экземпляру 2-го ИО – несколько экземпляров 1-го ИО. Отношения можно охарактеризовать как сетевую модель.
В канонической форме ИЛМ ИО должен так же отвечать требованиям нормализации. Возможны только связи 1:1 или 1:N и ИО д.б. упорядочены по уровням. На верхних уровнях канонической ИЛМ размещаются главные ИО, а на нижних – им подчиненные. Индекс уровня объекта определяется числом связей до него в наибольшем по длине пути от верхнего уровня. Каноническая ИЛМ м.б. строго иерархической или сетевой, когда на верхнем уровне будут расположены несколько объектов, а объекты нижних уровней будут связаны более чем с 1 объектом верхнего по отношению к нему уровня. Канонический ИЛМ соответствует логическая структура реляционной БД.