2.6.3. Метод idef1
Метод IDEF1 также основан на подходе Чена и позволяет построить модель данных, эквивалентную реляционной модели в третьей нормальной форме. В настоящее время на основе совершенствования методаIDEF1 создана его новая версия - методIDEF1X, разработанный с учетом таких требований, как простота для изучения и возможность автоматизации.IDEFlX-диаграммы используются в ряде распространенныхCASE-средств (в частности,ERwin,Design/IDEF).
Сущность в методе IDEF1Xявляетсяне зависимой от идентификаторов или просто независимой, если каждый экземпляр сущности может быть однозначно идентифицирован без определения его отношений с другими сущностями. Сущность называетсязависимой от идентификаторов или просто зависимой, если однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от его отношения к другой сущности (рис. 2.30).
Рис. 2.30. Независимые (а) и зависимые(б) от идентификатора сущности
Каждой сущности присваиваются уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой "/" и помещаемые над блоком.
Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя). В IDEF1Xмогут быть выражены следующие мощности связей:
каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.
Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае -неидентифицирующей.
Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком, с точкой на конце линии у сущности-потомка (рис. 2.31). Мощность связи может принимать следующие значения: N — ноль, один или более, Z— ноль или один, Р - один или более. По умолчанию мощность связи принимается равной N.
Рис. 2.31. Графическое изображение мощности связи
Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией (рис. 2.32). Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой от идентификатора сущностью. Сущность-родитель в идентифицирующей связи может быть как независимой, так и зависимой от идентификатора сущностью (это определяется ее связями с другими сущностями).
Рис. 2.32. Идентифицирующая связь
Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь (рис. 2.33). Сущность-потомок в неидентифицирующей связи будет не зависимой от идентификатора, если она не является также сущностью-потомком в какой-либо идентифицирующей связи.
Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой (см. рис. 2.32 и 2.33).
Рис. 2.33. Неидентифицирующая связь
Сущности могут иметь также внешние ключи (ForeignKey), которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или неключевого атрибута. Внешний ключ изображается с помощью помещения внутрь блока сущности имен атрибутов, после которых следуют буквыFK. в скобках(см. рис. 2.32 и 2.33).
2.6.4
ПОДХОД, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В CASE-СРЕДСТВЕSILVERRUN
В CASE-средствеSilverrunдля концептуального моделирования данных (на стадии формирования требований) также используется один из вариантов нотации Чена. НаERD-диаграмме сущность обозначается прямоугольником, содержащим имя сущности (рис. 2.34), а связь — в отличие от нотации Чена не ромбом, а овалом, связанным линией с каждой из взаимодействующих сущностей. Числа над линиями означают степень и обязательность связи.
Рис. 2.34. Обозначение сущностей и связей
В данном примере пара (0,N) означает:
физическое лицо может не иметь банковского счета (необязательная связь) либо иметь много счетов (степень связи - N);
каждый банковский счет может принадлежать одному (обязательная связь) и только одному физическому лицу (степень связи — 1).
При описании атрибутов в верхней части прямоугольника располагается имя сущности, а в нижней части — список атрибутов, описывающих сущность. Обычно идентификаторы появляются в начале списка атрибутов. Пример графического представления сущности Юридическое лицо приведен на рис. 2.35.
Рис. 2.35.Графическое представление сущности
Существуют следующие виды идентификаторов:
• первичный/альтернативный: сущность может иметь несколько идентификаторов. Один должен являться основным (первичным), а другие — альтернативными. Первичный идентификатор на диаграмме подчеркивается. Альтернативные идентификаторы предваряются символами <1 > для первого альтернативного идентификатора, <2> для второго и т. д. В концептуальном моделировании данных различие первичных и альтернативных идентификаторов обычно не используется. В реляционной модели, полученной из концептуальной модели данных, первичные ключи используются в качестве внешних ключей. Альтернативные идентификаторы не копируются в качестве внешних ключей в другие таблицы;
простой/составной (рис. 2.36): идентификатор, состоящий из одного атрибута, является простым, из нескольких атрибутов — составным;
Рис. 2.36. Составной идентификатор
абсолютный/относительный: если все атрибуты, составляющие идентификатор, принадлежат сущности, то идентификатор является абсолютным. Если один или более атрибутов идентификатора принадлежат другой сущности, то идентификатор является относительным. Когда первичный идентификатор является относительным, сущность определяется как зависимая сущность, поскольку ее идентификатор зависит от другой сущности. В примере на рис. 2.37 идентификатор сущности Строка-заказа является относительным. Он включает идентификатор сущности Заказ, что показано на рисунке подчеркиванием 1.1.
Рис. 2.37.Относительный идентификатор
Как и сущности, связи могут иметь атрибуты. Пример на рис. 2.38 показывает атрибуты связи. В этом примере для того, чтобы найти оценку студента, нужно знать не только идентификатор студента, но и номер курса. Оценка не является атрибутом студента или атрибутом курса; она является атрибутом обеих этих сущностей. Это атрибут связи между студентом и курсом, которая в примере называется Регистрация.
Рис. 2.38.Связь с атрибутами
Связь между сущностями в концептуальной модели данных является типом, который представляет множество экземпляров связи между экземплярами сущностей. Для того чтобы идентифицировать определенный экземпляр сущности, используется идентификатор сущности. Точно так же для определения экземпляров связи между сущностями требуется идентификатор связи. Так, в примере на рис. 2.38 идентификатором отношения Регистрация является идентификатор студента и номер курса, поскольку вместе они определяют конкретный экземпляр связи студентов и курсов.
В связи "супертип-подтип" (рис. 2.39) общие атрибуты типа определяются в сущности-супертипе, сущность-подтип наследует все атрибуты супертипа. Экземпляр подтипа существует только при условии существования определенного экземпляра супертипа. Подтип не может иметь идентификатора (он импортирует его из супертипа).
В дальнейшем в процессе проектирования базы данных (на стадии проектирования) концептуальная модель данных преобразуется в реляционную модель, для описания которой используется отдельная графическая нотация. Каждая конструкция концептуальной модели преобразуется в таблицы или колонки таблиц, являющиеся двумя основными конструкциями реляционных баз данных.
Основным различием между реляционной и концептуальной моделями является представление связи: в концептуальной модели связь может соединять любое количество сущностей, а в реляционной модели связь является либо унарной, либо бинарной (она не может связывать больше двух различных таблиц).
Рис. 2.39. Связь «супертип-подтип»
2.7.
ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО ПОДХОДА
2.7.1.
ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ (ОРГАНИЗАЦИИ)
В качестве предметной области рассматривается работа одного из подразделений государственной налоговой инспекции (ГНИ), а именно подразделения учета налогоплательщиков-организаций
(юридических лиц). Модели строятся с использованием нотации CASE-средстваSilverrun.
Прикладная система, разрабатываемая для данного подразделения, должна обеспечивать информационную поддержку функции учета и регистрации налогоплательщиков-организаций. Реализация функции учета включает следующие действия:
первичную постановку на налоговый учет (налогоплательщик первый раз становится на учет);
повторную постановку на налоговый учет (налогоплательщик уже имеет ИНН (идентификационный номер налогоплательщика));
снятие с налогового учета (без ликвидации юридического лица);
снятие с налогового учета (при ликвидации юридического лица);
ведение Государственного реестра (Госреестра) налогоплательщиков;
учет сведений об открытии и закрытии банковских счетов налогоплательщика;
сверку данных по расчетным счетам налогоплательщиков с коммерческими банками;
прием заявлений налогоплательщиков об изменении учетной политики, организации учета и отчетности.
Налогоплательщик-организация в соответствии с пунктом 1 статьи 83 Налогового кодекса подлежит постановке на учет в налоговом органе:
по месту нахождения организации;
по месту нахождения филиалов и представительств организации;
по месту нахождения принадлежащего организации недвижимого имущества и транспортных средств, подлежащих налогообложению.
Учет и регистрация выполняются налоговым инспектором ГНИ. Налогоплательщик должен представить следующие документы:
заявление о постановке на учет;
устав организации;
письмо с кодами статистики из Госкомстата;
свидетельство о государственной регистрации юридического лица, полученное в Государственной регистрационной палате;
протокол собрания учредителей.
Заявление регистрируется в журнале движения документов. Формы и документы проверяются на соответствие законодательству, полноту заполнения и точность представленной информации. Если документы в порядке, налогоплательщику присваиваются ИНН (десятизначный цифровой код) и код причины постановки на учет (КПП), которые записываются в свидетельство о регистрации и в журнал регистрации предприятий. КПП представляет собой девятизначный цифровой код, состоящий из кода ГНИ (4 знака), кода причины постановки на учет (2 знака) и порядкового номера постановки на учет по соответствующей причине (3 знака). Данные из заявления о постановке на учет вводятся в базу данных ГНИ с последующим занесением в Госреестр. Вводимые данные проверяются на правильность по соответствующим справочникам. Свидетельство о регистрации представляется руководителю налоговой инспекции на подпись и печать. После выполнения всех формальных процедур налогоплательщику выдается свидетельство о постановке на учет в налоговом органе, предъявив которое он может открыть расчетный счет в каком-либо банке. Об открытии счета банк и налогоплательщик должны известить налоговую инспекцию по специальной форме. После того как информация о расчетном счете введена в базу данных налоговой инспекции, налогоплательщик может платить налоги.
По каждому налогоплательщику в БД должны храниться следующие данные реестра:
ИНН;
КПП;
наименование плательщика;
юридический адрес;
фактический адрес;
номер расчетного счета и атрибуты банка, его обслуживающего;
полные атрибуты учредителей плательщика (как юридических, так и физических лиц);
дата регистрации;
размер уставного фонда;
данные о директоре и бухгалтере;
код ФС (формы собственности);
код ОПФ (организационно-правовой формы);
код ОКПО (общероссийский классификатор предприятий и организаций);
код ОКОНХ (общероссийский классификатор отрасли народного хозяйства);
вид деятельности;
место регистрации;
регистрационный номер;
сведения о подразделениях (филиалах, дочерних предприятиях и др.);
иностранные инвестиции;
информация о всех счетах предприятия (валютные, текущие, субсчета и др.).
Получаемая в результате БД является основой для последующих камеральных проверок и ведения лицевых карточек предприятий.
2.7.2.
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ
На стадии формирования требований к ПО строятся начальная контекстнаяDFD, контекстные диаграммы, определяется состав потоков данных и конструируется концептуальная модель данных в видеERD.
Из описания предметной области следует, что в процессе работы данной подсистемы ГНИ участвуют налогоплательщики и другие подсистемы. Эти объекты являются внешними сущностями. Они не только взаимодействуют с системой, но также определяют ее границы и изображаются на начальной контекстной DFDкак терминаторы.
Начальная контекстная диаграмма в нотации Гейна-Сэрсона изображена на рис. 2.40.
Рис. 2.40. Начальная контекстная диаграмма
Для завершения анализа функционального аспекта системы строится полная контекстная диаграмма, включающая диаграмму нулевого уровня (рис. 2.41). При этом подсистема учета и регистрации декомпозируется на четыре процесса. Существующие "абстрактные" потоки данных между терминаторами и процессами трансформируются в потоки, представляющие обмен данными на более конкретном уровне.
Концептуальная модель данных в виде ERD(рис. 2.42) строится исходя из следующих соображений:
сущности могут быть распознаны как структуры данных в DFD. Чтобы рассматривать объект в качестве сущности, он должен обладать более чем одним атрибутом;
связи должны отражать наличие взаимодействия между сущностями, причем в системе должна сохраняться информация об этом взаимодействии.
С использованием построенных структур данных определяются атрибуты каждой сущности и изображаются на диаграмме. Внешние ключи можно не показывать, поскольку они определяются связями между сущностями. Выделяются (при необходимости) зависимые от идентификатора сущности и связи "супертип-подтип".
Проверяется соответствие между описанием структур данных и концептуальной моделью (все элементы данных должны быть использованы в качестве атрибутов).
На стадии проектирования выполняются детальное описание функционирования системы, дальнейший анализ используемых данных и построение реляционной модели для последующего проектирования базы данных. Определяется структура пользовательского интерфейса. Результатами проектирования являются:
модель системных процессов;
архитектура ЭИС;
модели данных приложений;
модель пользовательского интерфейса.
На стадии реализации выполняются генерацияSQL-предложений, определяющих структуру целевой БД (таблицы, индексы, ограничения целостности), и генерация кода приложений.
Рис. 2.41. Полная контекстная диаграмма
Рис. 2.42.Диаграмма "сущность-связь" (БИК - банковский идентификационный код)
На основе анализа потоков данных и взаимодействия процессов с хранилищами данных осуществляется окончательное выделение подсистем (предварительное должно быть сделано и зафиксировано на этапе формулирования требований в техническом задании). При выделении подсистем необходимо руководствоваться принципами функциональной связанности и минимизации информационной зависимости. Необходимо учитывать, что на основании таких элементов подсистемы, как процессы и данные, на этапе разработки должно быть создано приложение, способное функционировать самостоятельно. С другой стороны, при группировке процессов и данных в подсистемы необходимо учитывать требования к конфигурированию продукта, если они были сформулированы на этапе анализа.
! Следует запомнить:
Сущность структурного подхода к разработке ПО ЭИС заключается в его декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции. В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой, и отношения между данными.