
- •Лекция 1. Информационные системы. Базы данных (бд) и файловые системы. Современные системы управления базами данных (субд)
- •Лекция 2-3 банк данных
- •Лекция 5 модели данных (продолжение)
- •Лекция 6 инфологическое проектирование баз данных
- •Лекция 7 Инфологическое проектирование баз данных (продолжение)
- •Лекция 8 логическое проектирование баз данных
- •Лекция 9 логическое проектирование баз данных (продолжение)
- •Лекция 10 логическое проектирование баз данных (продолжение)
- •Лекция 11 физическая организация баз данных. Методы распределения памяти
- •Лекция 12 физическая организация баз данных. Методы распределения памяти (продолжение)
- •Лекция 13 методы обработки данных Лекция 17 Объектно-ориентированные базы данных, включающие средства разработки
Лекция 6 инфологическое проектирование баз данных
План лекции
1. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ
2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ИНФОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ
Жизненный цикл информационной системы включает 3 основные стадии: проектирование, программную реализацию, эксплуатацию.
На стадии проектирования ИС проектировщик выполняет следующую работу.
1. Обследует предметную область автоматизации (результат -"Техни-ческое задание").
2. Определяет объекты и перечень их атрибутов, для каждого объекта выделяет первичные ключи.
3. Устанавливает все структурные, иерархические связи между объектами и все запросные связи, обеспечивающие обработку всех запросов пользователей к БД. Чертит схему проекта со всеми объектами и связями.
4. Выбирает технологию обслуживания ИС, т.е. определяет порядок сбора, хранения данных в БД, частоту форматы ввода-. вывода данных, правила работы всех групп пользователей.
5. Выбирает ЭВМ и инструментальные средства (конкретную СУБД) для реализации.
6. Проверяет корректность проекта.
7. Определяет сроки реализации ПС. На стадии программной реализации необходимо выполнить следующее.
* Описать средствами СУБД и ввести в ЭВМ схемы всех отношений.
* Разработать интерфейсы пользователей с БД (экранные формы для ввода и отображения данных; способы обращения и доступа к данным БД; размеры, состав порций одновременно отображаемых на экране данных и др.).
* Разработать программное обеспечение ПС для всех приложений.
* Заполнить ИС контрольными данными и отладить ее.
* Провести тестирование системы и скорректировать технологию ее обслуживания.
* Составить необходимые инструкции по системе и обучить пользователей.
Стадия эксплуатации начинается с наполнения системы реальными данными, после чего происходят непосредственно использование ИС, поддержание ее функционирования. Возможно совершенствование системы и разработка новых приложений в случае развития и изменения предметной области автоматизации. Процесс проектирования БД - это итеративный процесс проектирования отображения "Описание проблемной области - схема внутренней модели данных" (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Этапы проектирования БД
Задача инфологического этапа - получение семантических (смысловых) моделей, отражающих информационное содержание ПРОБЛ Определяются объекты, их свойства и связи, которые (будут существенны для будущих пользователей системы. Знания о ПРОБЛ представляются в какой-либо языковой системе, например, с использованием естественного языка, математических формул, диаграммы связей и т.д. Выполняется структуризация знаний о предметной области: выделяются и классифицируются множества составляющих ПРОБЛ, стандартизуется терминология. Затем описываются запросы пользователей к БД. Каждый запрос соотносится с определенным фрагментом ПРОБЛ. Формируются описания внешних инфологических моделей, их взаимная увязка с концептуальной инфологической моделью без привязки к конкретной СУБД.
Задача логического этапа проектирования - организация вы- деленных ранее данных в форму, принятую в выбранной СУБД. Здесь требуется разработать схему концептуальной модели и схемы внешних моделей данных о ПРОБЛ, пользуясь только теми типами моде- лей данных и их особенностями, которые поддерживаются выбранной СУБД.
Задача физического этапа проектирования - выбор рациональной структуры хранения данных и методов доступа к ним, исходя из арсенала методов и средств, который предоставляется разработчику системой.
2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ИНФОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Инструментальные средства, предназначенные для инфологического моделирования, должны удовлетворять следующим требованиям:
- инфологическая схема должна содержать все сведения о ПРОБЛ, необходимые для выполнения последующих этапов проектирования (включая количественные параметры, требования процессов обработки информации и пр.);
- инфологическая модель ПРОБЛ должна легко преобразовываться в модели баз данных для распространенных СУБД. Разрыв между возможностями этих моделей не должен быть настолько велик, чтобы возникли трудноразрешимые проблемы при их реализации;
- язык спецификаций (характеристик атрибутов) должен быть понятен заказчику и не содержать параметры реализации ИС.
Исходя из этих требований, целесообразно использовать в инфологическом проектировании модель типа "объекты - связи" (в другой терминологии "сущность - связи"). Такая модель определяется в терминах: атрибут, объект(сущность), связь (структурная или запросная),
Объект - собирательное понятие (сущности, процесса, явления о котором необходимо хранить информацию в системе. Тип объекта определяет поименованный набор однородных объектов, а экземпляр объекта - конкретный объект в наборе.
Атрибут - поименованная характеристика объекта, его свойство. Обычно атрибут - логически неделимый элемент структуры информации. Свойства объекта могут быть локальными (не зависят от связей с другими объектами) и реляционными (зависят от связей с другими объектами).
Связи выступают в модели в качестве средства, с помощью которого предоставляются отношения между объектами. Тип связи рассматривается между типами объектов, а конкретный экземпляр связи данного типа существует между конкретными экземплярами типов объектов.
Под структурной связью понимают иерархическое отношение между объектами двух типов: владельцем и подчиненным. Экземпляр структурной связи представляется одним экземпляром владельца и множеством связанных с ним экземпляров подчиненного объекта.
Структурные связи устанавливают отношения подчиненности между объектами н определяют возможную навигацию между ними. Связь между объектами в зависимости от числа входящих в нее объектов характеризуется степенью: п = 2,3,.., к (бинарная, тернарная,..., К - арная).
Процессы над объектами предметной области задаются с помощью запросных связей. Запросная связь есть операция, на входе которой используется по одному экземпляру каждого исходного объекта, а на выходе - соответствующее подмножество экземпляров конечного объекта. Если количество исходных объектов в запросной связи равно единице, то она называется одномерной, а иначе- многомерной, Например, процесс состояний в выборке множества сотрудников заданной организации, может быть описан одномерной запросной связью ОРГАННЗАЦИЯ-?СОТРУДНИК.
Широко используемые бинарные связи объектов (отображения) могут быть следующими.
1. Отображение 1:1("один к одному'). Здесь каждому экземпляру объекта А соответствует один и только один экземпляр объекта B и наоборот. Например, квартира ?? хозяин, номер зачетной книжки ?? студент.
2. Отображение 1 : М ("один ко многим"). Здесь одному экземпляру объекте А может соответствовать 0,1, или несколько экземпляров В , однако каждому экземпляру объекта В соответствует только один: экземпляр объекта А. Например, область ?? город.
3. Отображение М : 1 ("многие к одному") является обратным отображению 1 : М
4. Отображение М : N ("многие ко многим"). Здесь каждому экземпляру объекта А может соответствовать 0,1, несколько экземпляров В и наоборот. Например, дисциплина (курс ?? студент).
Связь моют быть однонаправленной (как простой, так и многозначной). Например:
На графической диаграмме проекта БД обозначают (рис. 3.2): типы объектов - прямоугольниками; атрибуты - овалами, соединяя их с соответствующими типами объектов ненаправленными ребрами; идентифицирующие атрибуты подчеркиваются, связи - ромбами, соединяя их с соответствующими типами объектов ненаправленными ребрами, за исключением бинарных связей, которые представляются направленными ребрами.
Рис. 3.2. Пример графической диаграммы