11. Основные этапы проектирования реляционных баз данных. Общие сведения о даталогическом и инфологическом проектировании.

Проект - это схема - эскиз некоторого устройства, который в дальнейшем будет воплощен в реальность. Проект реляционной БД - это набор взаимосвязанных отношений, в которых определены все атрибуты, заданы первичные ключи отношений и заданы еще некоторые дополнительные свойства отношений, которые относятся к принципам поддержки целостности. Фактически проект БД — это фундамент будущего программного комплекса, который будет использоваться достаточно долго и многими пользователями. Этапы жизненного цикла БД: Проектирование БД>Проектирование приложений >Реализация БД>Разработка специальных средств администрирования БД>Эксплуатация БД.

Процесс проектирования БД представляет собой последовательность переходов от неформального словесного описания информационной структуры предметной области к формализованному описанию объектов предметной области в терминах некоторой модели. Этапы проектирования:

• Системный анализ и словесное описание информационных объектов предметной области.

• Проектирование инфологической модели предметной области — частично формализованное описание объектов предметной области в терминах некоторой семантической модели (Е-модели).

• Даталогическое или логическое проектирование БД.

• Физическое проектирование БД, то есть выбор эффективного размещения БД на внешних носителях для обеспечения наиболее эффективной работы приложения.

Системный анализ предметной области. С точки зрения проектирования БД в рамках системного анализа, необходимо осуществить первый этап, то есть провести подробное словесное описание объектов предметной области и реальных связей, которые присутствуют между описываемыми объектами. Существуют два подхода к выбору состава и структуры предметной области:

Функциональный подход — в этом случае мы можем четко выделить минимальный необходимый набор объектов предметной области, которые должны быть описаны.

Предметный подход — когда информационные потребности будущих пользователей БД жестко не фиксируются. Мы не можем точно выделить минимальный набор объектов предметной области, которые необходимо описывать.

Системный анализ должен заканчиваться подробным описанием информации об объектах предметной области, которая требуется для решения конкретных задач и которая должна храниться в БД.

Проектирование схемы БД может быть выполнено двумя путями:

• путем декомпозиции (разбиения), когда исходное множество отношений, входящих в схему БД заменяется другим множеством отношений, являющихся проекциями исходных отношений;

• путем синтеза, то есть путем компоновки из заданных исходных элементарных зависимостей между объектами предметной области схемы БД.

Даталогическое проектирование. В реляционных БД даталогическое или логическое проектирование приводит к разработке схемы БД, то есть совокупности схем отношений, которые адекватно моделируют абстрактные объекты предметной области и семантические связи между этими объектами. Основой анализа корректности схемы являются так называемые функциональные зависимости между атрибутами БД. Некоторые зависимости между атрибутами отношений являются нежелательными из-за побочных эффектов и аномалий, которые они вызывают при модификации БД. При этом под процессом модификации БД мы понимаем внесение новых данных в БД или удаление некоторых данных из БД, а также обновление значений некоторых атрибутов. В результате выполнения этого этапа должны быть получены следующие результирующие документы:

• Описание концептуальной схемы БД в терминах выбранной СУБД.

• Описание внешних моделей в терминах выбранной СУБД.

• Описание декларативных правил поддержки целостности базы данных.

• Разработка процедур поддержки семантической целостности базы данных.

Процесс разработки корректной схемы реляционной БД называется логическим проектированием БД.

Инфологическое проектирование. Инфологическое проектирование прежде всего связано с попыткой представления семантики предметной области в модели БД. Концептуальное проектирование является центральной частью, ядром всего процесса проектирования баз данных.

Основными компонентами концептуальной модели ПО являются:

• описание объектов ПО и связей между ними

• описание информационных потребностей пользователей

• описание существующей информационной системы

• описание алгоритмических зависимостей показателей

• описание ограничений целостности

• описание функциональной структуры системы, для которой создается АИС

• требования к ИС и существующие ограничения.

Формализованное описание предметной области называют ее концептуальной моделью (КМ).

Вывод: Прежде чем приступить к построению даталогической модели, необходимо детально изучить особенности СУБД, определить факторы, влияющие на выбор проект­ного решения, ознакомиться с существующими методиками проек­тирования, а также пронести анализ имеющихся средств автоматизации проектирования, возможности и целесообразности их использо­вания.

Конечным результатом даталогического проектирования является описание логической структуры базы данных на ЯОД. Однако если проектирование выполняется вручную, но для большей наглядности сначала строится схематическое графическое изображение структуры базы данных.

Данные о предметной области и особенностях обработки инфор­мации в ней фиксируются в инфологической модели. В такой модели должна быть отображена вся информация, циркулирующая в инфор­мационной системе. В связи с этим одним из первых шагов проек­тирования является определение состава БД, т.е. перечня тех показа­телей, которые целесообразно хранить в БД.При проектировании логической структуры БД осуществляются преобразование исходной инфологической модели в модель данных, поддерживаемую конкретной СУБД, и проверка адекватности полу­ченной даталогической модели отображаемой предметной области.Связи между сущностями предметной области, отраженные в ин­фологической модели, могут отображаться в даталогической модели либо посредством совместного расположения соответствующих им информационных элементов, либо путем объявления связи между ними. Связь может передаваться как на внутризаписном, так и на меж­записном уровне.

При переходе от инфологической модели к даталогической следу­ет иметь в виду, что инфологическая модель включает в себя всю ин­формацию о предметной области, необходимую и достаточную для проектирования БД. Это не означает; что все сущности, зафиксирован­ные в ИЛМ, должны в явном виде отражаться в даталогической моде­ли. Прежде чем строить даталогическую модель, необходимо решить, какая информация будет храниться в базе данных. Например, в инфо­логической модели должны быть отражены вычисляемые показатели, но вовсе не обязательно, что они должны храниться в базе данных.