Вопрос7! Этап 2. Построение инфологической модели
Инфологические модель - (сокращение от информационно-логическая модель, т.е. логика управления информацией). Инфологические модели часто называют семантическими моделями.
Проблема представления семантики давно интересовала разработчиков, и в семидесятых годах было предложено несколько моделей данных, названных семантическими моделями. К ним можно отнести семантическую модель данных, предложенную Хаммером ( Hammer ) и Мак-Леоном ( McLeon ) в 1981 году, функциональную модель данных Шипмана ( Shipman ), также созданную в 1981 году, модель "сущность—связь", предложенную Ченом ( Chen ) в 1976 году, и ряд других моделей. У всех моделей были свои положительные и отрицательные стороны, но испытание временем выдержала только последняя. И в настоящий момент именно модель Чена "сущность—связь", или "Entity Relationship", стала фактическим стандартом при инфологическом моделировании баз данных.
Инфологическая модель применяется на втором этапе проектирования БД, то есть после словесного описания предметной области. Зачем нужна инфологическая модель и какую пользу она дает проектировщикам? Дело в том, что процесс проектирования БД длительный, он требует обсуждений с заказчиком и со специалистами в предметной области. При разработке серьезных корпоративных информационных систем инфологическая модель БД является частью проекта информационной системы.
Задача инфологического этапа – получение семантических (смысловых) моделей, отражающих информационное содержание конкретной предметной области. В результате мы должны получить модель «сущность-связь», которая не должна зависеть от методов представления данных в конкретной СУБД. Эти модели отражают в естественной и удобной для разработчиков и других пользователей форме фиксацию и описание объектов предметной области, их свойств и их взаимосвязей (Диаграммы Бахмана, ER-диаграммы).
Модель Сущность-Связь (ER - Entity-relationship)
Общепринятым стало сокращенное название ER-модель, большинство современных CASE-средств содержат инструментальные средства для описания данных в формализме этой модели. Кроме того, разработаны методы автоматического преобразования проекта БД из ER-модели в реляционную, при этом преобразование выполняется в даталогическую модель, соответствующую конкретной СУБД. Все CASE-системы имеют развитые средства документирования процесса разработки БД, автоматические генераторы отчетов позволяют подготовить отчет о текущем состоянии проекта БД с подробным описанием объектов БД и их отношений как в графическом виде, так и в виде готовых стандартных печатных отчетов, что существенно облегчает ведение проекта.
Структура данных может быть описана:
В виде исходного текста на ЯОД;
В графовой форме;
В табличной форме.
В настоящий момент не существует единой общепринятой системы обозначений для ER-модели и разные CASE-системы используют разные графические нотации, но разобравшись в одной, можно легко понять и другие нотации.
Модель «СС» – это неформальная модель предметной области, которая используется на этапе инфологического проектирования БД. Существует несколько подходов к построению модели «СС».
Общим для всех подходов является использование 3-х конструктивных элементов:
сущность,
атрибут,
связь.
Составляющая «время» в явном виде отсутствует, но ее можно отразить с помощью атрибутов (напр. «дата рождения»).
Сущность – собирательное понятие, некоторая абстракция реально существующего объекта, процесса, явления о кот. необходимо хранить информацию в системе. В моделях предметной области «СС» каждая сущность является узловой точкой сбора информации. Различают 2 понятия: тип сущности, экземпляр сущности. Тип сущности определяет набор однородных объектов. За типом скрываются экземпляры сущности, т.е. конкретные объекты в наборе. Каждый рассматриваемый тип сущности поименован.
Атрибут – поименованная характеристика сущности, которая принимает значение из некоторого множества значений (домена). В модели атрибут выступает в качестве средства, с помощью которого моделируются свойства сущностей. Чтобы задать атрибут, необходимо:
присвоить ему наименование;
привести смысловое описание;
определить множество возможных значений;
указать, для чего он используется.
Для идентификации конкретных экземпляров сущностей используются специальные атрибуты – идентификаторы. Это может быть один или несколько ключевых атрибутов, которые на схеме подчеркиваются. Для сущности Сотрудник ключевым будет атрибут Табельный номер, поскольку для всех сотрудников данного предприятия табельные номера будут различны. Иногда атрибуты показывают характер связи (напр., родство - отец).
Связи выступают в модели в качестве средства, с помощью которого представляются отношения между сущностями, имеющими место в предметной области. («отношение» - математич. термин).
Различают типы связей и экземпляры связей. На рисунках типы связей обозначаются ромбами, ромб соединяется с соответствующими сущностями дугами. Экземпляр связи будет характеризовать конкретную связь между конкретными экземплярами сущностей.
Различают бинарные связи, тернарные связи (3 сущности), в общем случае n-арные связи. Чаще всего встречаются бинарные связи. В используемой нотации для бинарных связей необходимо на схемах выставлять стрелки на концах дуг и указывать коэффициенты, характеризующие отношение, а для многомерных связей стрелки и коэффициенты не ставятся. Типы бинарных связей: 1:1; 1:M; M:1; M:N.
Связи могут иметь свой атрибут. Тогда связь выполняет как бы функцию сущности, т.е. тип отношения рассматривается как тип сущности. Напр.: возьмем отношение ДЕТАЛЬ_Х_РАЗМЕЩЕ-НА_НА_СКЛАДЕ_Y, оно же может рассматриваться как тип сущности, о которой мы хотим хранить к.-л. информацию (количество деталей на складе).
Информацию о проекте следует оформлять составлением спецификаций по сущностям, атрибутам и отношениям (связям) с использованием графических диаграмм.
При этом используют следующие обозначения:
сущности – прямоугольниками;
атрибуты – овалами, при этом соединяют их с соответствующими сущностями ненаправленными дугами, идентифицирующие атрибуты подчеркиваются;
связи – ромбами, при этом соединяют их соответствующими типами сущностей ненаправленными ребрами за исключением бинарных связей, которые представляются направленными ребрами.
Правила при моделировании:
1. Используются только 3 типа конструктивных элементов (сущность, атрибут, связь);
2. В отдельном проектном представлении каждый элемент проекта моделируется только одним конструктивным элементом.
При моделировании предметной области проектировщик:
- разбивает ее на ряд локальных областей;
- моделирует каждое локальное представление (по 6-7 сущностей);
- объединяет локальные представления.
Пример
Рисунок 4 Графовая форма представления схемы БД