Требования нормализации информационных объектов
Реквизиты, включаемые в один ИО канонической ИЛМ, должны отвечать требованиям третьей нормальной формы реляционной модели:
ИО должен содержать уникальный идентификатор – ключ (простой из одного реквизита или составной из нескольких).
Описательные (не ключевые) реквизиты должны быть взаимонезависимы.
Реквизиты, входящие в составной ключ, должны быть взаимонезависимы.
Каждый описательный реквизит должен функционально-полно зависеть от ключа ИО. Это означает, что каждому значению ключа соответствует только одно значение описательного реквизита. При составном ключе ИО описательные реквизиты должны зависеть целиком от всей совокупности реквизитов, образующих ключ (не допускается полная зависимость описательного реквизита от какой-либо части ключа).
Каждый описательный (не ключевой) реквизит в ИО не может зависеть от ключа транзитивно, т.е. через другой промежуточный реквизит.
В случае транзитивной зависимости между реквизитами информационного объекта можно выполнить расщепление совокупности реквизитов с образованием двух информационных объектов вместо одного.
Графическое изображение ИЛМ. При графическом изображении ИЛМ ПО каждый ее информационный объект представляется прямоугольником. Для сложных ИЛМ целесообразно ограничиться изображением только ИО с обозначением названия, сокращенного обозначения (имени) информационного объекта, его идентификатора (ключа) и указанием максимально возможного числа экземпляров объектов этого типа, как это показано для информационных объектов ТОВАР и ПОСТАВКА на рис.11.1.
Рис.11.1. Пример графического изображения информационных объектов с простым и составным ключом
Связи информационных объектов
При построении ИЛМ структурная связь устанавливается между ИО, если между ними существуют реальные отношения.
Реальные отношения между парой ИО определяются природой логически связанных реальных объектов, процессов или явлений, отображаемых этими информационными объектами. Реальными отношениями характеризуются связи, например, таких пар ИО, как “поставщик – товар”, “студенческие группы – студенты”, “группы – преподаватели”, “предмет – кафедра”, “склады – материалы” и т.п.
Функциональная связь имеется между ИО, если необходима совместная обработка данных, представленных соответствующими информационными объектами. Как правило, структурная связь устанавливается независимо от наличия функциональной связи, так как проектируемая БД должна обеспечить всевозможные запросы.
Реальные отношения (РО) определяются групповыми отношениями между экземплярами двух типов ИО. Например, реальные отношения объектов “поставщик” и “материал” определяются тем, что одно или несколько наименований материала может поставлять каждый поставщик и наоборот один или несколько поставщиков могут поставлять материал одного наименования.
Реальные отношения могут быть разного типа: одно-однозначные (1:1), одно-многозначные (1:М), много-многозначные (М:N).
Одно-однозначные отношения имеют место тогда, когда каждому экземпляру первого ИО “А” соответствует только один экземпляр второго ИО “В” и наоборот, каждому экземпляру ИО “В” соответствует только один экземпляр ИО “А”. Такие ИО легко могут быть объединены в один объект, структура которого образуется объединением реквизитов обоих исходных объектов, а ключевым реквизитом может быть выбран любой из ключей (альтернативных) исходных ИО.
Одно-многозначные отношения (1:М) имеют место тогда, когда каждому экземпляру одного ИО “А” может соответствовать несколько экземпляров другого ИО “В”, а каждому экземпляру второго ИО “В” может соответствовать не более одного экземпляра первого ИО “А”. В такой связи имеют место иерархические групповые отношения между экземплярами разных объектов. ИО “А” определяется как главный объект, а ИО “В” – как подчиненный объект. Графическое изображение отношений 1:М показано на рис. 11.2.
Рис. 11.2. Графическое изображение реальных отношений объектов.
Много-многозначные отношения (М:N) имеют место, когда каждому экземпляру одного ИО “А” могут соответствовать несколько экземпляров второго ИО “В” и, наоборот, каждому экземпляру второго ИО “В” могут соответствовать тоже несколько экземпляров первого ИО “А”. Такие групповые отношения между экземплярами разных ИО, имеющих отношения типа М:N, можно охарактеризовать как сетевые.
Как правило, много-многозначные отношения (М:N) не могут непосредственно реализоваться в моделях данных, поддерживаемых СУБД.
В канонической ИЛМ допускаются структурные связи только типа 1:М и 1:1. Кроме того, ИО должны быть упорядочены в ИЛМ по уровням.
Для упорядочения ИО по уровням при графическом изображении ИЛМ необходимо, чтобы в каждой связи главный ИО размещался на верхнем уровне по отношению к подчиненному ИО. Такое размещение осуществляется в соответствии с индексом уровня, который присваивается каждому ИО.
Индекс уровня ИО в простых моделях можно легко определить, подсчитав число связей в наибольшем по длине пути от верхнего уровня ИЛМ к данному ИО. На верхнем уровне ИЛМ находятся ИО, которые не имеют “входящих” связей, т.е. которые не подчинены каким-либо другим ИО (не имеют главного). В моделях, имеющих много объектов и связей, для их представления может использоваться матрица смежности, в которой заданы связи объектов. К матрице могут быть применены формальные процедуры определения индекса уровня для каждого объекта.
Каноническая ИЛМ может быть строго иерархической в виде “дерева” с единственным корневым объектом на верхнем уровне. В канонической ИЛМ с сетевыми связями, в отличие от иерархической, могут быть такие ИО, которые связаны более чем с одним ИО старшего уровня (рис. 11.3). ИЛМ может иметь на верхнем уровне больше одного объекта. В реляционной СУБД могут быть реализованы ИЛМ как иерархического, так и сетевого вида.