МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

 

Моделирование локальных проектных представлений завершается построением модели локального представления. Выбор локального представления зависит от масштабов предметной области. Для удобства проектирования в отдельном локальном представлении желательно использовать шесть-семь типов сущностей. Чаще всего локальное представление соответствует отдельному внешнему приложению, например, отдельной функциональной задаче либо отдельному пользователю. Но оно может соответствовать и целой независимой области данных, используемой несколькими приложениями.

При выборе области для локального представления проектировщик отыскивает компромиссное решение, поскольку узкая область приводит к снижению уровня интеграции данных и их дроблению, а обширная область - к нечеткости и сложности проектирования.

 

 

ФОРМУЛИРОВАНИЕ СУЩНОСТЕЙ

 

Для каждого локального представления необходимо сформулировать сущности, требуемые для его описания, т.е. указать типы объектов (наборы подобных объектов) предметной области, о которых в системе должна накапливаться информация.

В отдельных случаях это сделать сложно, так как некоторая порция информации может быть представлена любым из типов конструктивных элементов: сущность, атрибут или связь. Например, можно выразить либо как связь ВХОДИТ-В-СОСТАВ между сущностями ДЕТАЛЬ и ИЗДЕЛИЕ, либо как атрибут ИМЕЕТ-В-СОСТАВЕ-ДЕТАЛЬ для сущности ИЗДЕЛИЕ, либо как сущность СХЕМА-СБОРОЧНОГО-СОСТАВА и т.д.

В этих случаях рекомендуется проработать несколько вариантов моделей локального представления и отобрать более гибкий с точки зрения представления информации, т.е. позволяющий представлять не только порцию некоторой информации, но и ее отдельные фрагменты. Такой подход повышает возможности совместного использования данных в БД различными пользователями и закладывает основы для обеспечения долгосрочной гибкости системы при удовлетворении информационных потребностей пользователей.

Пример. Пусть в некотором локальном представлении выполняется описание поставок товаров на склад. Предполагается, что в одной поставке может участвовать только один поставщик, поставляя только один вид товара. При этом поставщик может участвовать в нескольких поставках. Для описания воспользуемся только двумя основными конструкциями, например сущность и атрибут. Введем в рассмотрение сущность ПОСТАВКА и опишем ее с помощью следующих атрибутов: ИНДЕКС-ПОСТАВКИ; ИНДЕКС-ПОСТАВЩИКА; АДРЕС-ПОСТАВЩИКА; ИНДЕКС-ТОВАРА; НАЗВАНИЕ-ТОВАРА; КОЛИЧЕСТВО-ПОСТАВЛЕННОГО-ТОВАРА; ЦЕНА-ЕДИНИЦЫ-ТОВАРА; ШИФР-СКЛАДА; ДАТА-ПОСТАВКИ.

Графическая диаграмма локального представления показана на рис. 2.8. Такая модель обладает определенными недостатками. С ее помощью нельзя представить порцию информации об отдельном поставщике, который не выполняет поставок в настоящее время. Для этого необходимо ввести в модель сущность ПОСТАВЩИК, назначить ей

 

 

Рис. 2.8. Исходная графическая диаграмма локального представления

 

соответствующие атрибуты, связать с сущностью ПОСТАВКА, если это необходимо, и удалить избыточные элементы (рис. 2.9).

 

Рис. 2.9. Графическая диаграмма с введением в модель сущности ПОСТАВЩИК

 

 

 

 

При таком представлении всегда можно определить какой конкретный поставщик выполнил поставку, используя для этих целей связь ПОСТАВЛЯЕТ между сущностями ПОСТАВЩИК и ПОСТАВКА, т.е. в информационном плане данная модель сохраняет все возможности предыдущей. При этом она более богата с точки зрения информационного представления, так как дает информацию и об отдельных поставщиках независимо от того, выполняли они поставку товаров или нет.

Однако полученный вариант не представляет информацию об отдельных товарах, если они отсутствуют в поставках. Чтобы такие порции информации можно было представлять, необходимо ввести в модель сущность ТОВАР и выполнить аналогичные процедуры построения как и для сущности ПОСТАВЩИК (рис. 2.10).

 

Рис. 2.10. Графическая диаграмма с введением

в модель сущности ТОВАР

 

Полученный вариант не позволяет представить информацию "какие товары может поставлять отдельный поставщик" и "какие поставщики могут поставлять данный товар". Для реализации в модели подобной информации необходимо организовать соответствующие связи между сущностями ПОСТАВЩИК и ТОВАР (рис. 2.11).

Для локального представления, рассмотренного в примере, выбираем заключительный вариант модели, поскольку он более гибкий для представления информации: позволяет представлять информацию о поставках и ее отдельных фрагментов, поставщиках, товарах, возможностях поставщиков, распределении поставщиков по видам

 

Рис. 2.11. Графическая диаграмма с введением в модель связей МОЖЕТ-ПОСТАВЛЯТЬ и МОЖЕТ-БЫТЬ-ПОСТАВЛЕН.

 

 

товаров. Следовательно, база данных, реализующая данное представление, окажется более гибкой в обработке данных и будет обладать большими возможностями по обработке произвольных запросов. Следовательно, для данного локального представления целесообразно сформулировать такие сущности, как ПОСТАВКА, ПОСТАВЩИК, ТОВАР.

Каждой выбранной сущности должно быть присвоено четкое наименование, отражающее смысловое содержание вводимого понятия. Расплывчатые наименования, наличия синонимов (одно и то же понятие имеет различные наименования) и омонимов (различные понятия имеют одно и то же наименование) приводят к ошибкам в проектировании и недопустимы.

Обобщение категорий сущностей на этом шаге обычно не выполняется. При моделировании локального представления необходимо распознать эти категории и представить каждую в виде самостоятельной сущности. Например, содержание сущности УЧАЩИЙСЯ-ВУЗА можно разделить по категориям типов: СТУДЕНТ, АСПИРАНТ, СЛУШАТЕЛЬ-ФАКУЛЬТЕТА-ПОВЫШЕНИЯ-КВАЛИФИКАЦИИ и т.д. Обобщение этих типов в родовую сущность УЧАЩИЙСЯ-ВУЗА выполняется на этапе объединения локальных представлений.

Общее количество сформулированных сущностей в отдельном локальном представлении должно быть ограниченным. Большое количество типов сущностей в одном локальном представлении говорит о том, что его область слишком обширна и ее необходимо пересмотреть с целью ограничения, разбив на несколько более мелких локальных областей.

 

 

ВЫБОР ИДЕНТИФИЦИРУЮЩЕГО АТРИБУТА ДЛЯ КАЖДОЙ СУЩНОСТИ

 

Для каждой сущности необходимо указать идентификатор, служащий для однозначного распознавания экземпляров сущности. В качестве идентификатора служит один атрибут или совокупность из нескольких атрибутов, в этом случае идентифицирующий атрибут является составным атрибутом, набор значений которого уникален, т.е. значения идентифицирующего атрибута находятся во взаимно однозначном соответствии с экземплярами сущности.

В системах обработки данных атрибут или совокупность атрибутов, значения которых уникально идентифицируют каждый объект в наборе объектов, называют ключом. В системах обработки данных имеется гипотеза: каждый объект в наборе объектов различим, т.е. его описание отличается от написания других объектов. В соответствии с этим каждый набор объектов имеет ключ.

Если для описания набора объектов выбрана совокупность атрибутов, не содержащих ключа, то в состав атрибутов вводится специальный атрибут, выступающий в качестве ключа. Во многих случаях это некоторый последовательный номер.

Один и тот же набор объектов может иметь несколько ключей. Один из них назначается первичным ключом набора объектов и служит в дальнейшем ключом соответствующего этому набору файлу (его еще называют ключом записи, кортежа). Все остальные ключи набора в этом случае называются возможными ключами.

Выбор ключа - важный момент в проектировании моделей данных. Это связано с тем, что, с одной стороны, ключ должен выполнять свою главную задачу - однозначной идентификации, а с другой – включать в свой состав минимально необходимое (для выполнения задачи идентификации) количество атрибутов. На заключительных этапах проектирования БД для некоторых приложений может оказаться возможным уточнение второй задачи: из множества возможных ключей в качестве первичного ключа выбирают тот, для хранения которого требуется меньший объем памяти ЭВМ.

Составным ключом называется ключ, состоящий из двух и более атрибутов.

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ СУЩНОСТЯМ ОПИСАТЕЛЬНЫХ АТРИБУТОВ

 

Выделенным сущностям, в дополнение к идентифицирующим атрибутам, назначаются описательные атрибуты. Например, сущность СЛУЖА-ЩИЙ может иметь такие описательные атрибуты, как ДАТА-РОЖДЕНИЯ, ОБРАЗОВАНИЕ, ДОМАШНИЙ-АДРЕС.

Спецификация атрибутов заканчивается указанием для каждого атрибута множества значений (еще говорят пула значений или домена), которые оно может принимать. Если это множество бесконечное, то оно задается указанием типа принимаемых значений (алфавитно-цифровой, целый, вещественный и т.п.) и диапазона значений для числовых величин либо количества символов для алфавитно-цифровых значений.

Вторичный ключ - это атрибут или совокупность атрибутов, которая идентифицирует не уникальный объект в наборе, а все объекты, имею щи неопределенные значения этих атрибутов, т.е. вторичный ключ позволяет из набора объекты, обладающие интересующими нас свойствами. Вторичный ключ еще называют ключом поиска. Ограничения на состав вторичных ключей определяются логикой запроса.

 

 

СПЕЦИФИКАЦИЯ СВЯЗЕЙ

 

Выявляются зависимости между двумя и более сущностями в локальном представлении. Определяется, какие связи необходимые, а какие избыточные. Для выявленных связей определяются их характеристики, каждый тип связи "сущность-сущность" именуется. Кроме спецификаций связей типа "сущность-сущность" специфицируются также связи типа "сущность-атрибут" (т.е. указывается атрибут и сущность, для описания которой он используется) и "атрибут-атрибут". Связь типа "атрибут-атрибут" представляет собой отношение между атрибутами, которые относятся к одной и той же сущности или к одной и той же связи типа "сущность-сущность".

Пример. В локальном представлении для сущности СЛУЖАЩИЙ были назначены атрибуты,

представленные на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Пример локального

представления

 

 

Между атрибутами существуют определенные связи. Так как все атрибуты описывают одну и ту же сущность СЛУЖАЩИЙ, которая имеет идентифицирующий атрибут ТАБЕЛЬНЫЙ-НОМЕР, то все атрибуты имеют зависимость от идентифицирующего атрибута. При описании конкретных экземпляров сущности СЛУЖАЩИЙ описательные атрибуты не могут принимать произвольные значения, их значения зависят от значений идентифицирующего атрибута. Кроме того, среди атрибутов наблюдается и ряд других зависимостей: значение атрибута АДРЕС-ВУЗА определяются значениями атрибута НАЗВАНИЕ-ВУЗА, значение атрибута ДАТА-РОЖДЕНИЯ-РЕБЕНКА определяются значением атрибута ИМЯ-РЕБЕНКА.

Эту информацию целесообразно представить в виде отдельной диаграммы бинарных связей между атрибутами (связи представлены направленными дугами) (рис. 2.13).

 

 

Рис. 2.13. Пример бинарной связи между атрибутами

 

Анализ диаграммы связей между атрибутами сущности позволяет судить о том, насколько удачен был выбор основных конструкций модели (в данном случае - сущность и атрибут) с точки зрения простоты представления смысловых связей между используемыми конструкциями.

Целесообразно стремиться к случаю, когда зависимость "атрибут-атрибут" для сущности имеет вид, представленный на рис. 2.14, т.е. наблюдаются только зависимости описательных атрибутов от идентифицирующего, других зависимостей нет. С этой точки зрения

 

 

 

. . . . .

 

 

Рис. 2.14. Диаграмма бинарных связей атрибутов сущности

 

В нашем примере целесообразно сущность СЛУЖАЩИЙ представить с помощью следующей графической диаграммы (рис. 2.15).

 

 

 

Рис. 2.15. Графическая диаграмма преобразованного исходного локального представления

 

При этом исходная диаграмма бинарных связей распадается на три диаграммы для сущностей СЛУЖАЩИЙ (рис. 2.16), ВУЗ (рис. 2.17), РЕБЕНОК (рис. 2.18).

Возможны случаи, когда экземпляры сущности различаются не по атрибутам, а по их связям с экземплярами сущности другого типа. Например, создается автоматизированная система некоторого производственного объединения, включающего в свой состав несколько

 

 

Рис. 2.16 Диаграмма связей атрибутов для сущности СЛУЖАЩИЙ

 

 

Рис. 2.17 Диаграмма связей атрибутов для сущности ВУЗ

 

 

Рис. 2.18 Диаграмма связей атрибутов для сущности РЕБЕНОК

 

предприятий. Каждое предприятие имеет независимую систему присвоения табельных номеров своим служащим, причем структура табельных номеров на всех предприятиях одинакова, например пять десятичных знаков. В этом случае в базе данных, хранящей информацию о кадрах объединения, табельный номер потерял свою уникальность, так как может встретиться несколько одинаковых табельных номеров у различных сотрудников. Для однозначной идентификации в БД описания конкретного служащего необходимо помимо его табельного номера использовать шифр предприятия, т.е. использовать связь между сущностями СЛУЖАЩИЙ и ПРЕДПРИТИЕ. При спецификации таких связей указывается, что они используются для идентификации сущностей и каких именно.

Моделирование локального представления заканчивается графическим оформлением всех выявленных сущностей, связей между ними и атрибутов и составлением всех перечисленных выше спецификаций.