Информатика в программе Access на лето

ки и ромбы соединяются линиями связи. Если класс принадлежности сущности обязательный, линия связи заканчивается внутри прямоугольника, если класс принадлежности сущности необязательный, линия связи заканчивается на границе прямоугольника. Рядом с сущностью и типом связи могут изображаться (при необходимости) их атрибуты в виде овалов с названием атрибута внутри.

На рис. 2 изображена концептуальная схема, соответствующая приведенной на рис. 1 диаграмме экземпляров сущностей и экземпляров связей.

Рис. 2

Из вышеизложенного следует, что для построения концептуальной схемы необходимо просмотреть и проанализировать всю информационную базу, однако сами данные (т.е. значения атрибутов для каждого экземпляра каждой сущности) на концептуальной схеме не отображаются, поэтому концептуальная схема является обобщением предметной области. Порядок размещения данных рассматривается на этапе датологического проектирования.

3.3.Датологическое проектирование

3.3.1.Логические модели данных

Прежде чем размещать данные в памяти ЭВМ, их надо упорядочить. Порядок расположения данных определяет логику их поиска. Например, если все книги большой библиотеки свалить в одну кучу (беспорядочно), то единственно возможной логикой поиска будет просмотр всех книг подряд. Если книги расположены по алфавиту, то такой порядок их расположения указывает на соответствующую логику поиска. Порядок расположения (структура) данных, определяющий способ (логику) их поиска, называется логической моделью данных.

После завершения инфологического этапа проектирования базы данных следует приступить к датологическому этапу. Цель датологического этапа — расположить в соответствии с логической моделью данных взаимосвязанные данные вместе с именами их атрибутов и сущностей, указанные в концептуальной схеме. Существуют три логических модели данных: иерархическая, сетевая и реляционная.

В иерархической модели элементы данных разбиваются на иерархические уровни (в порядке старшинства происхождения). В результате образуются структуры, называемые деревьями. На самом верхнем уровне располагается элемент, называемый корнем. Каждый элемент, кроме корня, свя-

10

зан только с одним элементом на верхнем уровне. Каждый элемент имеет смысл, если рассматривается в контексте с более высокими по иерархии элементами. Доступ к каждому элементу происходит только через исходный элемент — корень. Для того чтобы найти элемент данных, надо указать, через какие элементы более высоких уровней надо пройти (путь доступа). Файловую систему MS DOS можно рассматривать как упрощенный вариант базы данных с логической моделью иерархического типа.

Сетевая модель данных, как и иерархическая, основывается на использовании иерархических уровней данных. Сетевая модель отличается от иерархической тем, что элемент нижнего уровня может быть связан не обязательно с одним элементом верхнего уровня. Так же, как и в иерархической модели, нужно указывать путь доступа к элементу данных, однако этот путь неоднозначен (путей доступа может быть несколько).

Реляционная логическая модель данных. Продолжим рассмотрение примера с сущностью СТРОИТЕЛЬНАЯ_ДЕТАЛЬ. Под именем сущности запишем в одну строку имена ее атрибутов НАЗВАНИЕ_ДЕТАЛИ, ВЕС и ЦЕНА. Под именем каждого атрибута запишем его значение, соответствующее первому экземпляру сущности, например данные кирпич, 6 кг, 100 руб. Сущность объединяет данные об однотипных объектах, поэтому все остальные ее экземпляры будут иметь такие же имена атрибутов. Следовательно, значения атрибутов всех остальных экземпляров сущности расположатся точно так же, как и в первом экземпляре, но в других отдельных строках. Таким образом, получилась табличная структура, где имя сущности — это имя таблицы, имена атрибутов — это заголовки столбцов, экземпляры сущности — это строки таблицы (рис. 3).

Рис. 3

Таким образом, на инфологическом этапе предопределена табличная структура хранения данных, поэтому самой естественной логической моделью данных будет точное повторение этой табличной структуры. Главным преимуществом такой модели является простота восприятия пользователем. Она объясняется тем, что структура данных описывается теми же терминами, которые используются в реальности. Например, слова НАЗВАНИЕ_ДЕТАЛИ, ВЕС, ЦЕНА определяют имена столбцов таблицы. Нет нужды использовать термины «путь», «маршрут», «каталог», имеющие место в иерархической модели данных.

11

В реляционной логической модели данных объекты и взаимосвязи между ними представляются в виде таблиц, которые называются отношениями. Каждое отношение имеет имя. Отношения обладают следующими свойствами:

•отсутствуют одинаковые строки;

•каждый столбец имеет уникальное имя;

•порядок строк и столбцов несущественен;

•в каждой клетке таблицы располагается только одно значение атрибута. Строки таблиц называются кортежами. Столбцы таблиц называются

доменами. Число доменов есть ранг отношения.

Схемой отношения называется список имен доменов. Это «шапка» таблицы. Совокупность схем отношений, используемых для представления информации базы данных, называется логической моделью данных реляционного типа.

После ввода в ЭВМ совокупность отношений в среде СУБД Access будет являться файлом базы данных, отношение — таблицей, домен — полем таблицы, кортеж — записью. Таким образом, в зависимости от того, на каком этапе проектирования или эксплуатации находится база данных, аналогичные понятия во избежание путаницы обозначаются разными терминами. Эта терминология сведена в следующую таблицу:

3.3.2. Правила датологического проектирования

Задача датологического этапа проектирования — преобразование концептуальной схемы в совокупность отношений.

Существуют два способа преобразования концептуальной схемы в совокупность отношений. Первый способ состоит в том, что каждая сущность заменяется отношением. Имя отношения совпадает с именем сущности. Каждый атрибут сущности представлен в отношении доменом (столбцом таблицы). Имя домена совпадает с именем соответствующего атрибута. Ключевому атрибуту сущности соответствует ключевой домен отношения. Каждый экземпляр сущности представлен в отношении соответствующим кортежем (строкой таблицы). Каждый тип связи заменяется отношением связи. Отношение связи имеет два домена, состоящих из значений ключевых атрибутов связываемых сущностей. Имена этих доменов совпадают с соответствующими именами ключевых атрибутов связываемых сущностей. В каждом кортеже отношения связи находятся значения ключевых атрибутов

12

связываемых сущностей, поэтому кортежи представляют собой экземпляры связи. Недостаток такого способа — большое количество отношений.

С целью сокращения количества отношений разработан второй способ преобразования концептуальной схемы в совокупность отношений, которым мы будем пользоваться в дальнейшем. При втором способе остаются в силе соглашения о соответствии имен отношений именам сущностей и имен атрибутов именам доменов. Правила преобразования концептуальной схемы в совокупность отношений определяются в соответствии с классами принадлежности связываемых сущностей и степенью связи. Ниже приводятся эти правила. Для каждого правила на рис. 4—9 приведены соответствующие диаграммы экземпляров сущностей и экземпляров связей, концептуальные схемы и полученные совокупности отношений. Ключевыми атрибутами сущностей являются номер преподавателя и номеркурса, сокращеннообозначенныекакНПиНК.

Правило 1. Если степень связи равна 1:1 и класс принадлежности обеих сущностей является обязательным, то требуется только одно отношение с именами доменов, совпадающими с именами атрибутов обеих сущностей. Ключевым доменом этого отношения может быть ключевой атрибут любой из сущностей (рис. 4).

Рис. 4

Правило 2. Если степень связи равна 1:1 и класс принадлежности одной сущности является обязательным, а другой — необязательным, то необходимо построение двух отношений по одному от каждой сущности. Для связывания этих отношений ключевой атрибут сущности, для которой класс принадлежности является необязательным, добавляется в качестве домена в отношение, выделенное для сущности с обязательным классом принадлежности (рис. 5).

13

Рис. 5

Правило 3. Если степень связи равна 1:1 и класс принадлежности ни одной из сущностей не является обязательным, то необходимо использовать три отношения — по одному от каждой сущности и одно (третье) отношение для связи. Отношение, выделяемое для связи, должно иметь два домена, соответствующих ключевым атрибутам каждой сущности (рис. 6).

Рис. 6

14

Правило 4. Если степень связи равна 1:N и класс принадлежности N-связной сущности является обязательным, то достаточным является использование двух отношений — по одному от каждой сущности. Для их связывания ключевой атрибут односвязной сущности должен быть добавлен как домен в отношение, соответствующее N-связной сущности (рис. 7).

Рис. 7

Правило 4 действует и в том случае, если степень связи не 1:N, а N:1. Правило 4 сохраняет свою силу независимо от класса принадлежности односвязной сущности.

Правило 5. Если степень связи равна 1:N и класс принадлежности N-связной сущности является необязательным, то необходимо формирование трех отношений: по одному от каждой сущности и одно для связи. Отношение, выделяемое для связи, должно иметь два домена, соответствующих ключевым атрибутам каждой сущности (рис. 8).

Рис. 8. Начало

15

Рис. 8. Окончание

Правило 5 действует и в том случае, если степень связи равна N:1. Правило 5 сохраняет свою силу независимо от класса принадлежности односвязной сущности.

Правило 6. Если степень связи равна N:M, то для хранения данных необходимо три отношения: по одному под каждую сущность и одно для связи. Отношение, выделяемое для связи, должно иметь два домена, соответствующих ключевым атрибутам каждой сущности (рис. 9).

Рис. 9

Из правила 6 следует, что при степени связи N:M не имеет значения класс принадлежности каждой из сущностей.

16

3.3.3. Характеристики связей

Продолжим рассмотрение примера проектирования базы данных, предназначенной для хранения информации о преподавателях и читаемых ими курсах. Для определенности примем степень связи N:М и класс принадлежности обеих сущностей необязательный. На рис. 10 представлены диаграмма экземпляров сущностей и связей, концептуальная схема и соответствующая данному примеру совокупность из трех отношений. Пусть требуется добавить в базу данных, представленную на рис. 10, информацию о количестве лекционных часов, которое каждый преподаватель затрачивает на чтение своего курса.

Рис. 10

В соответствии с вышеизложенным информация должна быть атрибутом какой-либо из сущностей. Но при таком подходе хранение указанной информации в виде домена ЧАСЫ в составе отношений ПРЕПОДАВАТЕЛЬ или КУРС, представленных на рис. 10, невозможно. Например, если вставить домен ЧАСЫ в состав отношения КУРС, то в строках Геодезия и Черчение потребуется размещение двух чисел, а в строке Физика будет пусто, что недопустимо.

Невозможно добавить домен ЧАСЫ в состав отношений ПРЕПОДАВАТЕЛЬ или КУРС, если степень связи равна N:M при любых классах принад-

17

Рис. 11. Окончание

Можно показать, что при использовании указанных выше соглашений, при всех возможных сочетаниях степени связи с классами принадлежности домен с характеристиками связи должен находиться в составе того отношения, в котором располагаются два ключевых домена связываемых отношений, определяющих факт наличия связи. Независимость данных сохраняется всегда.

4.ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

4.1.Инфологическое проектирование

Взадании речь идет о заводах, которые производят стройматериалы, и стройках, которые эти стройматериалы потребляют, поэтому данные сгруппируем в виде сущностей с именами ЗАВОД, СТРОЙМАТ, СТРОЙКА и соединим их типами связей c именами ПРОИЗВ, ПОТРЕБ. Запишем эти имена

водну строку (рис. 12). Из задания следует, что нужно хранить значения атрибутов со следующими именами:

•для сущности ЗАВОД — Н_ЗАВ, А_ЗАВ, ТЛФ_Д;

•для сущности СТРОЙМАТ — Н_СТРМ, ВЕС, ГАБАРИТ, ЦЕНА;

•для сущности СТРОЙКА — Н_СТР, ТЛФ_П, А_СТР.

Очевидно, что из этих атрибутов ключевыми будут соответственно Н_ЗАВ, Н_СТРМ, Н_СТР. В соответствии с индивидуальным заданием запишем значения ключевых атрибутов (это будут представители экземпляров сущностей) под именами своих сущностей и укажем линиями связи (экземплярами связей), какой завод что производит и какая стройка что потребляет. Например, примем для определенности вариант 55 индивидуального задания. В соответствии с пятым вариантом поставок стройматериалов заводамипоставщиками под именем сущности ЗАВОД записываем значение ключевого атрибута з_жби, а под именем сущности СТРОЙМАТ записываем ф_бл. Соединяем эти два значения ключевых атрибутов линией связи (см. рис. 12). Так же поступаем со значениями сил_з и с_кир. Далее в соответствии с пятым вариантом поставок записываем кер_з под именем сущности ЗАВОД и сразу три значения каф_п, кр_к и кер_п под именем сущности СТРОЙМАТ и соединяем их тремя линиями связи. Аналогичным образом соединяем дер_з со значениями о_бл и пар.

19