2. Концептуальная модель предметной области

Построение модели предметной области начинается с выявления абстракций, существующих в реальном мире и принадлежащих моделируемой предметной области.

Концептуальная модельотражает семантику предметной области в виде совокупности понятий (сущностей), их характеристик (атрибутов) и связей (ассоциативных отношений между сущностями).

Концептуальное моделирование предметной области удобно выполнять посредством Диаграммы классов(ClassDiagram, рис. 1.1) уровня анализа языка UML(табл. 1.2). Операции (методы) в классах на этапе анализа отсутствуют.

Таблица 1.2. Диаграмма классов (Class Diagram)
Сущность	Описание	Нотация
Класс (Class)	Основное понятие предметной области, характеризующееся своими атрибутами и поведением
Отношение (связь)	Описание	Нотация
Ассоциация
Агрегация	Часть может существовать без целого	Целое Часть
Композиция	Часть НЕ может существовать без целого	Целое Часть
Наследование (обобщение)	Дочерние сущности наследуют все атрибуты и связи родительской сущности, добавляя к ним свои собственные.	Родит. -й Дочерн. -й Дочерн. -й

Рис. 1.1. Концептуальная модель ПО (диаграмма классов)

Степень (мощность) связипозволяет определить, сколько экземпляров данной сущности связываются (табл. 1.3).

Таблица 1.3 Варианты степеней связи
Нотация	Описание	Пример
0..1	Ноль или один экземпляр	Поставка упаковывается одним способом или не упаковывается
1 / 1..1	Обязательно один экземпляр	Каждая деталь изготовлена из одного сплава
0..N / 0..*	Ноль или более экземпляров	Из каждого сплава изготовлена ноль, одна или более деталей
1..N / 1..*	Один или более экземпляров	В каждом чеке одна или более строк

Контрольные вопросы

1. С чего начинается процесс создания автоматизированной информационной системы?

2. Чем отличается Пользователь от Роли?Приведите примеры.

3. Какие модели лежат в основе проектирования интегрированной базы данных?

4. Охарактеризуйте назначение концептуальной модели предметной области.

5. Из каких элементов состоит концептуальная модель предметной области?

6. Какие отношения имеют место между сущностями в концептуальной модели предметной области?

7. Что такое степень связи?

8. Приведитепример отношения «один ко многим» между сущностями концептуальной модели предметной области.

9. Приведитепример отношения «многие ко многим» между сущностями концептуальной модели предметной области.

10. Приведитепример отношения «одинк одному» между сущностями концептуальной модели предметной области.

2. Проектирование базы данных

   1. Логическая модель базы данных

Логическая модель– графическое представление структуры базы данных с учетом принимаемой модели данных (иерархической, сетевой, реляционной и т.д.), независимое от конечной реализации базы данных и аппаратной платформы.

Иными словами, онапоказывает, ЧТО хранится в базе данных (объекты предметной области, их атрибуты и связи между ними), но не отвечает на вопрос КАК (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Логическая модель базы данных в нотации IDEF1X

Методология IDEF1X– один из подходов к моделированию данных, основанный на концепции "сущность – связь" (Entity – Relationship), предложенной Питером Ченом в 1976 г. Методология IDEF1X ориентирована на проектирование реляционных моделей баз данных.

В основе реляционной модели лежит понятие нормализованного отношения (таблицы).При этом сущности предметной области отображаются в таблицы базы данных (рис. 2.2), обладающиеследующими свойствами:

• нет одинаковых кортежей (строк), они различаются по уникальному идентификатору – первичному ключу;

• кортежи (строки / записи) не упорядочены сверху вниз;

• атрибуты (столбцы) не упорядочены слева направо; в операциях с таблицей ее строки и столбцы могут просматриваться в любой последовательности безотносительно их содержания и смысла;

• все значения атрибутов – скаляры и имеют одинаковую природу (построены на одном домене).

Рис. 2.2. Таблица реляционной базы данных

Ключ - столбец или группа столбцов, значения которых однозначно идентифицируют каждую строку.

В одной таблице может быть несколько ключей: один первичный, посредством которого осуществляется связывание отношений, а другие – альтернативные. Свойства ключа:

• уникальность (не может быть строк с одинаковым ключом);

• неизбыточность (удаление любого атрибута из ключа лишает его свойства уникальности).

Реляционная база данных − это множество связанных между собой отношений.Связи задаются с помощью вторичных ключей (Foreign key – FK), т.е. атрибутов, которые в других отношениях являются первичными ключами (Primary key – PK).

Основные ограничения целостности реляционной модели:

• атрибуты из первичного ключа не могут принимать неопределенное значение (целостность объектов);

• вторичные ключи не могут принимать значения, которых нет среди значений первичных ключей связанной таблицы: если отношение R2 имеет среди своих атрибутов какой-то внешний ключ (FK), который соответствует первичному ключу (PK) отношения R1, то каждое значение FK должно быть равно одному из значений PK.

Вернемся к нотации IDEF1X. В табл. 2.1 приведены основные элементы нотации.

Таблица 2.1. Основные элементы нотации IDEF1X
Сущность (Entity)	Графическое изображение
Независимая сущность	Наименование Уникальный идентификатор Атрибуты
Зависимая сущность	Наименование Ссылка на идентификатор (FK) Атрибуты
Связь (Relationship)	Графическое изображение
Неидентифицирующая связь
Идентифицирующая связь	Независ.
Связь «Многие ко многим»
Наследование (обобщение) Полное Неполное	Родительск. -й

Независимая сущность– это сущность, уникальный идентификатор которой не наследуется из других сущностей. Изображаетсяв виде прямоугольника с прямыми краями.

Зависимая сущность – это сущность, уникальный идентификатор которой включает по меньшей мере одну связь с другой сущностью.Например, строка документа не может существовать без самого документа (зависит от него). Изображается в виде прямоугольника с закругленными краями.