5 .2. Описательная модель предметной области и концептуальные модели данных.

Процесс проектирования БД заключается в определении перечня данных, хранимых на физических носителях (магнитных дисках и лентах), которые достаточно полно отражают информационные потребности потенциальных пользователей в конкретной предметной области. В результате анализа предметной области определяется перечень данных и связей между ними. Завершается проектирование БД определением форм и способов хранения необходимых данных на физическом уровне.

Этапы проектирования:

1. Инфологическое (информационно-логическое) проектирование. Построение семантической модели, описывающей сведения из предметной области, которые могут заинтересовать пользователей БД. Семантическа модель - представление совокупности о предметной области понятий в виде графа в вершинах которого расположены понятия, в терминальных вершинах - элементарные понятия, а дуги представляют отношения между понятиями.

С

Предметная

область

Построение концептуальной модели данных

Построение инфологической модели предметной области

Выбор СУБД

Информационные потребности пользователей

Этап инфологического проектирования Этап датологического проектирования

начала из объективной реальности выделяется предметная область (очерчиваются границы). Логический анализ выделенной предметной области и потенциальных запросов пользователей завершается построением инфологической модели - перечня сведений об объектах предметной области, которые необходимо хранить в БД, и связях между ними. Существует два основополагающих правила построения инфологической модели:

Построение физической модели данных

* при построении модели должны использоваться только три типа конструктивных элементов:

- сущность (собирательное понятие некоторого окружающего объекта, процесса или явления окруж. мира, о котором необходимо хранить информацию в системе. Например: материальный предмет - "студент");

- атрибут (поименованная характеристика сущности, которая принимает значения из некоторого множества значений. Например: у сущности "студент" могут быть атрибуты "фамилия", "имя" ...);

- связи (средство, с помощью которого представляются отношения между сущностями, имеющими место в предметной области. Например: "отец", "мать" и "ребенок" - отношение "семья" ("является членом семьи")

2. Датологическое проектирование подразделяется на логическое (построение концептуальной модели данных) и физическое (построение физической модели данных) проектирование.

Главная задача логического проектирования - представление выделенных на предыдущем этапе сведений в виде данных в форматах, поддерживаемых выбранной СУБД.

Задача физического проектирования - выбор способа хранения данных на физических носителях и методов доступа к ним с использованием возможностей, предоставляемых СУБД.

Концептуальная модель описывает хранимые в ЭВМ данные и связи. Модель данных - совокупность 3-х составляющих: типов структур данных, операций над данными, ограничений целостности.

1. Типы структур данных:

* Элемент данных - наименьшая поименованная единица данных, к которой СУБД может адресоваться непосредственно и с помощью которой выполняется построение всех остальных структур данных.

* Агрегат данных - поименованная совокупность элементов данных, которую можно рассматривать как единое целое. Агрегат может быть простым и составным

( если он включает в себя другие агрегаты)

* Запись - поименованная совокупность элементов данных и (или) агрегатов. Т.О. запись - агрегат, не входящий в другие агрегаты. Запись может иметь сложную иерархическую структуру, поскольку допускает многократное применение агрегации.

* Набор - поименованная совокупность записей, образующих двухуровневую иерархическую структуру. Каждый тип набора представляет собой связь между двумя типами записей ("запись -владельца", "запись-члена".

* База данных - поименованная совокупность экземпляров записей различного типа, содержащая ссылки между записями, представленные экземплярами наборов.

Структура БД строится на основных композиционных правилах:

- БД может содержать любое количество типов записей и типов наборов;

- между двумя типами записей может быть определено любое количество наборов;

- тип записи может быть владельцем и одновременно членом нескольких типов наборов.

2. Операции над данными. Операции, реализуемые СУБД, включают селекцию (поиск) данных и действия над ними. Селекция данных выполняется с помощью критерия, основанного на использовании или логической позиции данного (элемента, агрегата, записи) или значения данного, либо связей между данными. Селекция на основе логической позиции данного базируется на упорядоченности данных в памяти системы. При этом критерии поиска могут формулироваться следующим образом:

* найти следующее данное (запись);

* найти предыдущее данное;

* найти n-е данное;

* найти первое (последнее) данное.

Этот тип селекции называют селекцией посредством текущей селекции, в качестве которой используется индикатор текущего состояния, автоматически поддерживаемый СУБД и, как правило, указывающий на некоторый экземпляр записи БД.

3. Ограничения целостности. Это логические ограничения на данные используются для обеспечения непротиворечивости данных некоторым заранее заданным условиям при выполнении операций над ними. Это набор правил, используемых при создании конкретной модели данных на базе выбранной СУБД.

Различают внутренние (обусловленные возможностями конкретной СУБД) и явные (обусловленные особенностями хранимых данных о конкретной ПО) ограничения.