3.3. Структурные связи

При проектировании реляционной БД структурная связь устанавливается между ИО (если они характеризуется реальными отношениями) независимо от наличия функциональной связи, так как БД должна обеспечить всевозможные запросы.

Реальные отношения между парой ИО определяются природой реальных объектов, процессов или явлений, отображаемых этими информационными объектами. Реальными отношениями характеризуются связи таких пар ИО, как «поставщик — товар», «студенческие группы — студенты», «группы — преподаватели», «предмет—кафедра», «склады— материалы» и т. п.

Функциональная связь имеется между ИО, если необходима совместная обработка данных, представленных соответствующими информационными объектами.

Реальные отношения между объектами.

Реальные отношения (РО) определяются групповыми отношениями между экземплярами двух типов ИО. Например, реальные отношения объектов «Поставщик» и «Материал» определяются в зависимости от того, одно или несколько наименований материала поставляет каждый поставщик и, наоборот, один или несколько поставщиков поставляют одинаковый материал. Реальные отношения могут быть разного типа: одно-однозначные (1:1), одно-многозначные (1 :М), много-многозначные (M:N).

Одно-однозначные реальные отношения имеют место, когда каждому экземпляру первого ИО (А) соответствует только один экземпляр второго ИО (В), и наоборот, каждому экземпляру ИО (В) соответствует только один экземпляр ИО (А). Такие ИО легко могут быть объединены в один объект, структура которого образуется объединением реквизитов обоих исходных объектов, а ключевым реквизитом может быть выбран любой из ключей (альтернативных) исходных ИО.

Одно-многозначные реальные отношения (1 :М) — это такие РО, когда каждому экземпляру одного ИО (А) может соответствовать несколько экземпляров другого ИО (В), а каждому экземпляру второго ИО (В) может соответствовать не более одного экземпляра первого ИО (А). В такой связи имеют место иерархические групповые отношения между экземплярами разных типов объектов. ИО (А) определяется как главный объект, а ИО (В) — как подчиненный объект.

Много-многозначные реальные отношения (M:N) — это такие РО, когда каждому экземпляру одного ИО (А) может соответствовать несколько экземпляров второго ИО (В) и, наоборот, каждому экземпляру второго ИО (В) может соответствовать несколько экземпляров первого ИО (А), Такие групповые отношения между экземплярами разных ИО, имеющих отношения типа M:N, можно охарактеризовать как сетевые. Как правило, много-многозначные отношения не могут непосредственно поддерживаться в СУБД.

3.4. Каноническая форма илм по

Для иллюстрации иерархической подчиненности объектов ИЛМ целесообразно отображать в канонической форме. В канонической ИЛМ информационные объекты должны отвечать рассмотренным требованиям нормализации. Допускаются структурные связи только типа 1 :М и 1:1. Кроме того, ИО должны быть упорядочены в ИЛМ по уровням.

Для упорядочения ИО по уровням при графическом изображении ИЛМ необходимо, чтобы в каждой связи главный ИО размещался на верхнем уровне по отношению к подчиненному ИО. Такое размещение осуществляется в соответствии с индексом уровня, который присваивается каждому ИО.

Индекс уровня ИО в простых моделях можно легко определить, подсчитав число связей в наибольшем по длине пути от верхнего уровня ИЛМ к данному ИО. На верхнем уровне ИЛМ находятся ИО, которые не имеют «входящих» связей, то есть которые не подчинены каким-либо другим ИО (имеют главного). При большом количестве объектов н связей для представления моделей может использоваться матрица смежности, к которой могут быть применены формальные процедуры определения индекса уровня для каждого объекта.

Заметим, что иерархическая ИЛМ может быть реализована также средствами СУБД с иерархической или сетевой моделью данных. ИЛМ, имеющая сетевые связи, может быть реализована СУБД, поддерживающей сетевую модель данных, где используются линейные структуры данных.

Технология разработки информационно-логической модели

Процесс разработки информационно-логической модели является творческим процессом и трудно поддастся формализации.

Выделение информационных объектов

Выделение информационных объектов ПО, отвечающих приведенным требованиям нормализации, в общем случае может производиться на основе различных подходов, требующих разных трудозатраты и имеющих различную степень формализации действий.

Интуитивный подход к выделению информационных объектов предполагает непосредственное выявление реальных объектов п других сущностей ПО и определение их характеристик. При таком подходе возможны существенные ошибки, если отсутствует достаточный опыт. Последующая проверка выполнения требований нормализации обычно показывает необходимость уточнения реквизитного состава информационных объектов. Кроме того, получаемая при этом информационно-логическая модель, как правило, требует дальнейших преобразований, в частности преобразования транзитивных зависимостей реквизитов и много-многозначных связей объектов.

Формальные правила выделения информационных объектов

В результате анализа предметной области должен быть выявлен состав документов и их реквизитов, подлежащих хранению в базе данных, а также формы этих документов. Далее необходимо выполнить следующие действия:

1. Установить функциональные зависимости между реквизитами на основе описания ПО и анализа форм документов, которые содержат необходимые для решения задач реквизиты. Для каждого реквизита определяется, зависит ли он функционально от какого-либо другого. В случае, если такая зависимость имеется, проводится линия связи данного реквизита к реквизиту (ключевому), от которого он зависит, и указывается стрелка к зависимому реквизиту.

2. Разделить все реквизиты на две группы описательных и ключевых реквизитов и установить между ними соответствие. Для этого надо проанализировать выявленные функциональные зависимости реквизитов. В первую группу следует включить реквизиты, зависимые от каких-либо других реквизитов, и для каждого из них указать реквизиты, от которых они зависят. Последние образуют вторую группу ключевых реквизитов. В случае транзитивной зависимости некоторые реквизиты являются одновременно зависимыми и ключевыми и соответственно войдут в разные группы.

3. Образовать информационные объекты. Сгруппировать описательные реквизиты, одинаково зависимые от одного (или нескольких) реквизитов. В каждую группу включить общие для группы ключевые реквизиты. Каждая такая группа из описательных реквизитов с общим для них ключом образует один из формируемых информационных объектов. После выделения ИО надо дать окончательное их описание.

Описание информационных объектов должно включать название и имя объекта, перечень описательных реквизитов и ключевые реквизиты, образующие в совокупности ключ ИО. Кроме того, в описание можно включить семантику информационных объектов, то есть их смысловое определение.

Приведенные выше правила позволяют на основе несложного анализа установленных функциональных зависимостей реквизитов группировать их в отдельные информационные объекты, отвечающие требованиям нормализации.

При использовании приведенных правил не требуется отдельно преобразовывать транзитивные зависимости реквизитов. Совокупность выявленных рассмотренным способом ИО образует информационно-логическую модель, не требующую дальнейших преобразований для построения реляционной базы данных. Как правило, сразу оказываются выделенными объекты, выполняющие роль связки между ИО, находящимися в отношении M:N.

Определение структурных связей и построение ИЛМ

Следующим шагом проектирования после выявления ИО является определение структурных связей между информационными объектами и построение ИЛМ в канонической форме.

Определение структурных связей

Если выявлены много-многозначные отношения, они должны реализовываться через третий объект (связку), с которым исходные объекты связаны одно-многозначными связями.

Если такой объект ранее не был выявлен, нужно осуществить преобразование отношений M:N, которое сводится к введению объекта-связки, который становится подчиненным в одно-многозначных связях по отношению к каждому из исходных ИО.

Объект-связка должен иметь идентификатор, образованный из идентификаторов исходных объектов. При рассмотренном выше подходе к выделению информационных объектов объект-связка, как правило, выявляется в результате анализа функциональных зависимостей реквизитов. Много-многозначные связи в этом случае не требуют специальной реализации, так как осуществляются через объект, выполняющий роль объекта-связки.

Построение канонической ИЛМ

В процессе выявления реальных отношений между информационными объектами информационно-логическую модель удобно представить в графическом виде.