3.6. Функциональное моделирование. Элементы модели: работа, стрелка, icom-коды. Графическая интерпретация модели.

1. Работа – имя работы должно быть глаголом

или отглагольным существительным и

обозначать действие.

2. Стрелка – вход, выход, управление, механизм.

Виды стрелок:

- по входу – выход первой работы на вход второй.

Используется для равноправных работ, следующих одна за другой.

- по управлению – выход первой функции на управление второй. Функции неравноправны, но должны следовать одна за другой.

- обратная связь по входу – выход второй функции на вход первой.

- обратная связь по управлению – с выхода второй функции на управление первой.

- по механизму – выход первой функции на механизм второй. Используется, когда делаем не только шаблон, но и первый экземпляр.

3. Граничные стрелки – описывают переход информационного материала переходящего между уровнями.

4. Туннельные стрелки – бывают двух видов

-( ) –не в дочерней диаграмме. Данная стрелка не появляется на диаграмме нижнего уровня. Используется для механизмов и управления, которые должны быть всегда и их можно учитывать в фоновом режиме. Нельзя туннелить входящие и выходящие стрелки.

-( ) – не в родительской диаграмме. Используется на нижнем уровне в виде дополнительного механизма или управления (уточнения), которое нет смысла выносить на верхний уровень.

Последовательность создания диаграммы

1. Определить границы рассматриваемой системы. Необходимо определить воздействие внешней среды на систему в виде материалов или информации.

2. Определить цель построения модели и точку зрения.

3. Определить контекст в виде перечня задач и их масштабов.

4. Построить дерево задач системы. (Требования к дереву: - должна быть иерархия; - не должно быть перекрестных связей; - признак по горизонтали для одной вершины должен быть один; - масштабы задач на одной горизонтали должны быть одинаковы).

5. Для каждой вершины определить логические функции «и»(для последовательно выполняемых работ), «или»(для параллельных работ).

6. Нарисовать первую страницу модели. Она состоит из одного квадрата, отражающего цель системы и воздействия внешней среды. Необходимо учитывать все воздействия, иначе их будет невозможно учесть на нижних уровнях.

7. Нарисовать остальные диаграммы с использованием граничных стрелок.

3.7. Информационное моделирование. Методология dfd. Особенности моделирования.

Цель: описать потоки данных.

Методология: используется для описания документооборота и обработки информации.

Представляет собой модельную систему как сеть связанных между собой работ. Их можно использовать как дополнение к IDEF0 для более наглядного отображения текущих операций документооборота в корпоративных системах обработки информации.

Особенности модели:

1. Модель строится на основе функциональной модели, но описывает только информацию.

2. Бизнес процесс рассматривается как совокупность функций информационной системы. Следовательно, он может охватывать не все предприятие целиком. (границы не имеем права менять).

3. Определенные функциональной моделью цели построения, контекст и точка зрения могут остаться теми же самыми, а могут быть уточнены.

4. Для описания информационных потоков отдельно описывается оборудование и тип информационной системы.

3.8. Диаграммы информационных потоков. Элементы модели: работа, стрелка, внешняя сущность, хранилище данных. Графическая интерпретация модели.

Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям - потребителям информации. Таким образом, основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

• Внешняя сущность (обеспечивают интерфейс с внешними объектами, находящимися за границами моделируемой системы) – объект, находящийся за пределами системы (менеджер, клиент, отдел продаж). Может предоставлять информацию для функций, либо оказать управленческое воздействие.

• Работа (функции обработки информации) – совокупность функций системы, преобразующих входную информацию в выходную.

• Стрелка (документы, объекты, сотрудники или отделы, которые участвуют в обработке информации) – информация, передаваемая от функции к хранилищу данных или наоборот.

• Хранилище данных (таблицы для хранения документов) – чаще всего документ, таблица, БД, где хранится информация временно или постоянно.

Последовательность построения:

1. Функциональная модель уже должна быть построена.

2. Определить цель построения.

3. Определить контекст и точку зрения (контекст – глубина и ширина).

4. Нарисовать дерево функций.

5. Рисуется первая страница модели, состоящая из одной функции, набора внешних сущностей и хранилищ данных. Внешние сущности выносятся все, которые участвуют в процессе и которые можно отследить на первом уровне. Хранилища данных выносятся только те, которые выходят за границы системы.

6. Строятся остальные страницы модели. Передача данных отслеживается через хранилища данных.

3.9. Модели и моделирование. Предметная область пакета прикладных программ. Модели предметной области (физическая, математическая, компьютерная), различия моделей.

Модель – это упрощенное отображение, содержит набор наиболее важных для данной задачи характеристик исследуемого объекта.

Назначение моделирования:

1. Упрощение и ускорение получения результатов изучения объекта и его исследования.

2. Выявление механизмов функционирования объекта (как он работает).

3. Выявление внешних факторов, влияющих на функционирование объекта и определение закономерностей их выявления.

4. Прогнозирование поведения объекта в заданных условиях.

Примечание: Для сложных объектов обычно строится несколько моделей, отражающих различные стороны объектов.

Любая модель имеет ограниченную область применения.

Предметная область (проблемная) – это часть реального мира, область науки или деятельности, в которой находятся прикладные задачи пользователя.

Этапы компьютерного моделирования:

1. Формулирование цели и предмета исследования.

2. Создание физической модели.

   1. Выбор из всего множества объектов реального мира, те, которые соответствуют цели и определяют поведение системы, которую исследуют, в основном.

   2. Выявление наиболее важных качественных характеристик элементов системы.

   3. Качественное описание связей между элементами.

3. Создание математической модели.

   1. Описание физической модели с помощью аппарата математики.

   2. Выбор методов и алгоритмов расчета и их обоснование.

4. Создание компьютерной модели.

   1. Разработка компьютерной программы на основе математической модели.

Примечание: 1. На каждом этапе моделирования вводятся нов. ограничения и упрощения исх-ой системы. Модель удаляется от прототипа. 2. Результаты моделирования обычно не могут непосредственно использовать на практике. Необходим «возврат» сложностей.

3.10. Реляционная модель данных. Описание проблемной области: объекты, атрибуты, связи. Понятия: база данных, система управления базами данных. Требования пользователя.

Реляционная модель данных – это модель данных, состоящая из связей и отношений.

1. Данные представлены в виде таблиц. Таблицы состоят из записей и полей.

2. Каждая таблица описывает класс объектов, а запись реальный объект ПО.

3. Имя таблицы должно быть уникальным в БД, а имя поля в пределах таблицы.

4. В качестве связей между таблицами используется информация ключевых полей.

Проблемная область – часть реальной системы, используемая для решения задач пользователя.

Объект – элемент инф системы, инф о котором хранится (может быть реальным – магазин, продавец, товар; или абстрактным – время поставки, факт поставки).

Класс – совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств (разбивка на классы очень сильно зависит от задач и то ПО).

Атрибут – информационное отображение свойств объекта (хранит инф о свойствах).

Связь – функциональная зависимость между объектами Выбирают один или два вида связи (1:1; 1:М; М:М).

База данных – совокупность связанных между собой данных по конкретной ПО. Должна быть обязательно структурирована.

Система управления БД – среда, обеспечивающая взаимодействие и обработку объекта (программа для обработки БД).

Требования конечного пользователя.

1. Удовлетворение актуальных и информационных потребностей.

2. Удовлетворение потребностей за приемлемое время.

3. Удовлетворение выявленных и вновь возникающих требований пользователя.

4. БД должна легко расширяться при реорганизации и расширении программного обеспечения.

5. Загруженные данные должны оставаться корректными.

6. Данные должны проверяться на достоверность. Если поменялся один кусочек, он не должен менять достоверность другого.

7. Доступ к данным только у лиц, обладающих соответствующими полномочиями. Права доступа к БД у каждого свои.

3.11. Понятия: таблица, поле, запись. Ключ: определение, функции, ограничения. Связи между таблицами. Типы связей.

Таблица – структура данных, состоящая из строк и столбцов, доступ к которым организован по ключу.

Поле – один столбец в таблице.

Особенности полей:

• имя поля уникально;

• внутри одного поля могут храниться данные только одного формата;

• таблица должна состоять как минимум из одного поля, лучше два;

• связи между таблицами осуществляются с помощью ключевых полей.

Запись – одна строка таблицы.

Особенности записей:

• таблица состоит из конечного набора записей, каждая из которых имеет уникальный номер;

• данные внутри одной записи могут иметь разный формат;

• длина записи фиксирована, т.е. добавить новое поле нельзя;

• при добавлении новой записи и если эта таблица не является главной, должны быть соответствующие записи в связанной таблице. Добавление данных начинается с главной таблицы.

Ключ – одно поле или несколько полей в таблице, идентифицирующих запись. Отправной точкой является уникальность.

Каждая запись в таблице должна описывать один факт или содержать сведения об одном объекте. Чтобы достичь этого и поручить СУБД следить за нарушением уникальности записей в таблице используется понятие ключа.

Особенности ключевых полей:

• значение ключа является уникальным в пределах таблицы (если ключ состоит из нескольких полей, то уникальной является их комбинация);

• ключевое поле не может содержать пустое значение;

• при выборе ключевого поля необходимо помнить, что потом изменить конфигурацию ключевых полей изменить нельзя.

Связь – функциональная зависимость между таблицами при помощи совпадающих полей.

Типы связей:

1. «Один к одному» - каждая запись в одной таблице соответствует только одной записи в другой таблице. Связь между этими таблицами поддерживается при помощи совпадающих полей. Эти поля могут иметь различные названия, но они обязаны быть одного типа, т.к. связь между таблицами устанавливается на основании значений совпадающих полей, но не их наименований.

2. «Один ко многим» - каждая запись в одной таблице соответствует нескольким записям в другой таблице.

3. «Много к одному» - аналогично отношению «один ко многим».

4. «Многие ко многим» - возникает между таблицами в тех случаях, когда:

• одна запись из первой таблицы может быть связана более чем с одной записью из второй таблицы;

• одна запись из второй таблицы может быть связана более чем с одной записью из первой таблице.

Индекс - признак упорядочения данных для ускорения поиска. Ключевые поля всегда индексированы.

3.12. Процесс нормализации данных: первая, вторая и третья нормальные формы. Последовательность нормализации.

Введение нормализации позволяет минимизировать избыточность данных и, тем самым, повысить надежность, стабильность и максимальное быстродействие базы данных. В процессе нормализации элементы данных группируются в таблицы, представляющие объекты и их взаимосвязи. Теория нормализации основана на том, что определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, удалении, модификации данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же данные.

Нормальная форма - это одна из пяти фаз нормализации. Существует пять нормальных форм (при практическом проектировании БД 4НФ и 5НФ, как правило, на используются):

Первая нормальная форма требует удаления повторяющихся групп.

(Таблица представлена в 1НФ тогда и только тогда, когда таблица не имеет повторяющихся записей, т.е. таблица имеет ключ; нет повторяющихся полей, в таблице нет пустот).

Вторая нормальная форма требует удаления функциональных зависимостей. Функциональная зависимость - это термин для обозначения того, что таблица должна быть составлена из данных, которые непосредственно связаны и определяются уникальным идентификатором этой таблицы. (Таблица находится во 2НФ тогда и только тогда, когда она представлена в 1НФ и любое не ключевое поле зависит от всего составного ключа). Исключаются поля, зависящие от части составного ключа.

Третья нормальная форма требует удаления производных (транзитивных) зависимостей. Транзитивная зависимость - это термин для обозначения того, что таблица не имеет полей, которые зависят от не ключевого поля. (Таблица находится в 3НФ тогда и только тогда, когда она представлена во 2НФ и нет транзитивной зависимости, т.е. нет полей которые зависят от не ключевого поля).

3.13. Целостность. Виды целостности. Последствия нарушения целостности. Создание таблиц, схемы данных. Ограничения целостности.

Целостность – автоматическое изменение всех данных, связанных с объектом, при изменении объекта.

Виды целостности:

1. Обязательное наличие данных – ключевые поля должны содержать данные в каждой строке. Причем ключевое поле не может быть равно нулевому значению, группе пробелов или пустой строке символов. NULL – пустое значение.

   1. Нельзя добавить пустое значение или строку, содержащую пустые значения.

   2. Нельзя присвоить пустое значение ключевому полю.

   3. При создании таблицы необходимо обязательно заполнять имя поля.

2. Условия назначения – каждое поле имеет свой домен, т.е. набор значений (тип данных). Домен определяется при выборе типа данных и заданию условий на ввод.

3. Целостность таблицы – выражается при назначении ключевого поля.

   1. Автоматическая проверка уникальности первичного ключа при добавлении или изменении данных.

   2. Каждое поле таблицы может быть уникальным, но не индексированным, т.к. индексируется первичный ключ. Индексирование поля подразумевает создание функции преобразования значения поля (ключа) в адрес записи.

   3. На значение ключевого поля накладывается условие NOT NULL.

   4. Внешний ключ, если не является первичным, это условие может игнорировать.

4. ссылочная целостность – каждая строка таблицы-потомка должна быть связана с помощью внешнего ключа со строкой таблицы-предка.

   1. Нарушение ссылочной целостности возможно в следующих ситуациях:

• добавление новой записи в таблицу-потомка (запись-сирота);

• обновление внешнего ключа в строке потомка;

• удаление строки-предка.

1. Возможны варианты при нарушении ссылочной целостности

• cascade – при удалении строки в главной таблице удалит соответствующие строки в подчиненной таблице.

• Set null – при удалении строки в главной таблице, в подчиненной таблице в соответствующих строках проставит NULL.

• Restrict – запретить удаление в главной таблице, если есть соответствующие строки в подчиненной.

5. Деловые правила – обновление информации может быть ограничено внешними условиями. Формулируются пользователем и описывают проблемную область. Используются при автоматическом изменении данных.

6. Непротиворечивость – запросы на добавление, изменение и удаление данных должны поддерживать непротиворечивость таблиц между собой. Обычно это делается с помощью первичного и внешнего ключа. Однако соответствие таблиц и реальных объектов не всегда возможно автоматически. С этой целью обычно создаются аналитические отчеты, позволяющие выловить ошибки.

При нарушении целостности могут быть частично или полностью утеряны данные.

Последовательность создания схемы данных:

1. Создать главные таблицы (задание полей, типов данных, ключевых полей).

2. Создание подчиненных таблиц по уровням подчинения.

3. Выполнение мастера подстановок в подчиненных таблицах.

4. Создание схемы данных.

Ограничения целостности:

1. Попытка добавить данные в подчиненную таблицу, если их нет в главной.

2. Изменение типа поля в подчиненной таблице.

3. Удаление записи в главной таблице при оставлении их в подчиненной.