Інфологіческое проектування - студопедія
"Інформаційні технології в металургії"
для направлення 651300 - Металургія
110400 - «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів»
110700 - Металургія зварювального виробництва
110800 - Порошкова металургія, композиційні матеріали, покриття
Для очної форми навчання
Мета та завдання РОБОТИ
Мета роботи - застосування на практиці знань, отриманих в процесі вивчення розділу "Бази даних", і отримання практичних навичок створення автоматизованих інформаційних систем (АІС), заснованих на базах даних.
Основна мета процесу проектування БД полягає в отриманні такого проекту, який задовольняє наступним вимогам:
1. Коректність схеми БД, тобто база повинна бути гомоморфним чином моделюється предметної області (ПО), де кожному об'єкту предметної області відповідають дані в пам'яті ЕОМ, а кожному процесу - адекватні процедури обробки даних.
2. Забезпечення обмежень (на обсяги зовнішньої та оперативної пам'яті і інші ресурси обчислювальної системи).
3. Ефективність функціонування (дотримання обмежень на час реакції системи на запит і оновлення даних).
4. Захист даних (від апаратних і програмних збоїв і несанкціонованого доступу).
5. Простота і зручність експлуатації.
6. Гнучкість, тобто можливість розвитку та адаптації до змін предметної області та / або вимог користувачів.
Етапи проектування бази даних
Процес проектування включає в себе наступні етапи:
1. Інфологіческое проектування.
2. Визначення вимог до операційної обстановці, в якій буде функціонувати інформаційна система.
3. Вибір системи управління базою даних (СУБД) та інших інструментальних програмних засобів.
4. Логічне проектування БД.
5. Фізичне проектування БД.
Инфологической підхід не надає формальних способів моделювання реальності, але він закладає основи методології проектування баз даних.
Основними завданнями інфологіческого проектування є визначення предметної області системи і формування погляду на ПО з позицій співтовариства майбутніх користувачів БД, тобто инфологической моделі ПО.
Инфологическая модель ПО являє собою опис структури і динаміки ПО, характеру інформаційних потреб користувачів в термінах, зрозумілих користувачеві і не залежних від реалізації БД. Це опис виражається в термінах не окремих об'єктів ПО і зв'язків між ними, а їх типів, пов'язаних з ними обмежень цілісності і тих процесів, які призводять до переходу предметної області з одного стану в інший.
Розглянемо основні підходи до створення інфологічної моделі предметної області.
Функціональний підхід до проектування БД
Цей метод реалізує принцип "від завдань" і застосовується тоді, коли відомі функції певної групи осіб і / або комплексу завдань, для обслуговування інформаційних потреб яких створюється розглянута БД.
Предметний підхід до проектування БД
Предметний підхід до проектування БД застосовується в тих випадках, коли у розробників є чітке уявлення про саму ПО і про те, яку саме інформацію вони хотіли б зберігати в БД, а структура запитів не визначена або визначена не повністю. Тоді основна увага приділяється вивченню ПО і найбільш адекватному її відображенню в БД з урахуванням найширшого спектра інформаційних запитів до неї.
Проектування з використанням методу "сутність-зв'язок"
Метод "сутність-зв'язок" (entity-relation, ER-method) є комбінацією двох попередніх і володіє достоїнствами обох. Етап інфологіческого проектування починається з моделювання ПО. Проектувальник розбиває її на ряд локальних областей, кожна з яких (в ідеалі) включає в себе інформацію, достатню для забезпечення запитів окремої групи майбутніх користувачів або рішення окремого завдання (підзадачі). Кожне локальне уявлення моделюється окремо, потім вони об'єднуються.
Вибір локального уявлення залежить від масштабів ПО. Зазвичай вона розбивається на локальні області таким чином, щоб кожна з них відповідала окремому зовнішньому додатком і містила 6-7 сутностей.
Сутність - це об'єкт, про який в системі буде накопичуватися інформація. Суті бувають як фізично існуючі (наприклад, СПІВРОБІТНИК або АВТОМОБІЛЬ), так і абстрактні (наприклад, ІСПИТ або ДІАГНОЗ).
Для сутностей розрізняють тип сутності й екземпляр. Тип характеризується ім'ям і списком властивостей, а екземпляр - конкретними значеннями властивостей.
Типи сутностей можна класифікувати як сильні і слабкі. Сильні суті існують самі по собі, а існування слабких сутностей залежить від існування сильних. Наприклад, Новомосковсктель бібліотеки - сильна сутність, а абонемент цього Новомосковсктеля - слабка, яка залежить від наявності відповідного Новомосковсктеля. Слабкі суті називають підлеглими (дочірніми), а сильні - базовими (основними, батьківськими).
Для кожної сутності вибираються властивості (атрибути). розрізняють:
Ідентифікують і описові атрибути. Ідентифікують атрибути мають унікальне значення для сутностей даного типу і є потенційними ключами. Вони дозволяють однозначно розпізнавати екземпляри сутності. З потенційних ключів вибирається один первинний ключ (ПК). Як ПК зазвичай вибирається потенційний ключ, за яким частіше відбувається звернення до екземплярів запису. Крім того, ПК повинен включати в свій склад мінімально необхідне для ідентифікації кількість атрибутів. Решта атрибути називаються описовими і містять в собі цікаві властивості сутності.
Прості та складні атрибути (можуть мати відповідно одне або багато значень для кожного екземпляра сутності).
Основні і похідні атрибути. Значення основного атрибута не залежить від інших атрибутів. Значення похідного атрибута обчислюється на основі значень інших атрибутів (наприклад, вік студента обчислюється на основі дати його народження і поточної дати).
Специфікація атрибута складається з його назви, вказівки типу даних і опису обмежень цілісності - множини значень (або сайти), які може приймати даний атрибут.
Далі здійснюється специфікація зв'язків усередині локального уявлення. Зв'язки можуть мати різний змістовний сенс (семантику). Розрізняють зв'язку типу "сутність-сутність", "сутність-атрибут" і "атрибут-атрибут" для відносин між атрибутами, які характеризують одну і ту ж сутність або одну і ту ж зв'язок типу "сутність-сутність".
Кожна зв'язок характеризується ім'ям, обов'язковістю, типом і ступенем. Розрізняють факультативні іобязательние зв'язку. Якщо знову породжений об'єкт одного типу виявляється в разі потреби пов'язаним з об'єктом іншого типу, то між цими типами об'єктів існує обов'язкова зв'язок (позначається подвійною лінією). Інакше зв'язок є факультативною.
За типом розрізняють множинні зв'язку "один до одного" (1: 1), "один до багатьох" (1: n) і "багато до багатьох" (m: n). ER-діаграма, що містить різні типи зв'язків, наведена на рис. 1. Зверніть увагу, що обов'язкові зв'язку на рис. 1 виділені подвійною лінією.
Рис.1. ER-діаграма з прикладами типів множинних зв'язків
Ступінь зв'язку визначається кількістю сутностей, які охоплені цією зв'язком. Приклад бінарної зв'язку - зв'язок між відділом та співробітниками, які в ньому працюють. Прикладом тернарной зв'язку є зв'язок типу іспит між сутностями ДИСЦИПЛИНА. СТУДЕНТ. ВИКЛАДАЧ. З останнього прикладу видно, що зв'язок також може мати атрибути (в даному випадку це Дата проведення і Vote). Приклад ER-діаграми із зазначенням сутностей, їх атрибутів і зв'язків наведено на рис. 2.
Рис.2. Приклад ER-діаграми з однозначними і багатозначними атрибутами
Після того, як створені локальні уявлення, виконується їх об'єднання. При невеликій кількості локальних областей (не більше п'яти) вони об'єднуються за один крок. В іншому випадку зазвичай виконують бінарне об'єднання в кілька етапів.
При об'єднанні проектувальник може формувати конструкції, похідні по відношенню до тих, які були використані в локальних уявленнях. Такий підхід може переслідувати наступні цілі:
об'єднання в єдине ціле фрагментарних уявлень про різні властивості одного і того ж об'єкта;
введення абстрактних понять, зручних для вирішення завдань системи, встановлення їх зв'язку з конкретними поняттями, використаними в моделі;
освіту класів і підкласів подібних об'єктів (наприклад, клас "виріб" і підкласи типів виробів, вироблених на підприємстві).
На етапі об'єднання необхідно виявити і усунути всі суперечності. Наприклад, однакові назви семантично різних об'єктів або зв'язків або неузгоджені обмеження цілісності на одні і ті ж атрибути в різних додатках. Усунення протиріч викликає необхідність повернення до етапу моделювання локальних уявлень з метою внесення в них відповідних змін.
По завершенні об'єднання результати проектування являють собою концептуальну інфологічну модель предметної області. Моделі локальних уявлень - це зовнішні інфологічної моделі.