Вопросы для самоконтроля.

1. Опишите основные этапы жизненного цикла базы данных.

2. Какая информация должна содержаться в документации, сопровождающей базу данных?

3. На каких этапах жизненного цикла разрабатывается документация к базе данных?

Тема 7. Модель предметной области

1. Модель «сущность-связь»

Одним из наиболее популярных средств формализованного представления предметной области систем, ориентированных на обработку фактографической информации, является модель «сущность – связь» - высокоуровневая концептуальная модель данных, которая была разработана Ченом в 1976 году с целью упрощения задачи проектирования БД.

Модель типа "сущность – связь" – это неформальная модель предметной области, которая используется на этапе инфологического проектирования БД и позволяет моделировать объекты предметной области, а также взаимоотношения объектов. Основное ее назначение – семантическое описание предметной области и представление информации для обоснования выбора видов моделей и структур данных, которые в дальнейшем будут использованы в системе.

Построение инфологической модели может выполняться как «вручную», так и с использованием автоматизированных средств проектирования. Модель «сущность – связь» положена в основу значительного количества коммерческих CASE-продуктов, поддерживающих полный цикл разработки систем БД или отдельные его стадии. CASE-средства (Computer - Aided Software / System Engineering) представляют собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем и поддерживаются комплексом взаимосвязанных средств автоматизации.

При построении модели типа "сущность – связь" используются три основных конструктивных элемента: сущность, атрибут и связь. Информация о проекте объединяется с помощью графических ER-диаграмм (Entity Relationship Diagram).

Основу ER-модели составляют следующие предположения:

1. Та часть реального мира - совокупность взаимосвязанных объектов, сведения о которых должны быть помещены в БД, может быть представлена как совокупность сущностей.

Сущность (entity) - любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), собирательное понятие, некоторая абстракция реально существующего объекта, информацию о котором необходимо хранить в БД. Сущность может быть объектом с физическим (или реальным) существованием (например, люди, места, самолеты) или объектом с концептуальным (или абстрактным) существованием (например, рейсы, вкус, цвет). Сущность имеет имя, уникальное в пределах модели.

1.1. Разновидности сущностей

1. Сущности подразделяются на сильные и слабые. Сущность является слабой, если ее существование зависит от другой сущности – сильной по отношению к ней. Например, сущность ПОДЧИНЕННЫЙ является слабой по отношению к сущности СОТРУДНИК: если будет удалена запись, соответствующая некоторому сотруднику, имеющему подчиненных, то сведения о подчинении также должны быть удалены.

Слабые сущности называют дочерними (child), зависимыми (dependent) или подчиненными (subordinate), а сильные – родительскими (parent), сущностями-владельцами (owner) или доминантными (dominant).

2. Сущности подразделяются на простые и сложные. Сущность называется простой, если она рассматривается в данном исследовании как неделимая. Сложная сущность представляет собой объединение других сущностей, простых или сложных. Понятие «простая» и «сложная» сущность является относительным. В одном рассмотрении сущность может считаться простой, а в другом эта же сущность может рассматриваться как сложная. Например, сущность АУДИТОРИЯ в случае, если БД строится только для управления учебным процессом, будет рассматриваться как простая. Если же БД будет включать подсистемы для служб энергетика, материально-технического снабжения и др., то АУДИТОРИЯ будет рассматриваться как составная сущность.

Сложные сущности, в сою очередь, разделяются на составные, обобщенные и агрегированные.

1. Составная сущность соответствует отображению отношения «целое – часть». Например, УЗЕЛ – ДЕТАЛИ, КЛАСС - УЧЕНИКИ и т. п.

2. Обобщенная сущность отражает наличие связи «род – вид». Например, сущности СТУДЕНТ, ШКОЛЬНИК, АСПИРАНТ, УЧАЩИЙСЯ ТЕХНИКУМА образуют обобщенную сущность УЧАЩИЙСЯ. Сущности, составляющие обобщенную сущность, называются ее категориями.

Как «родовая» сущность, так и «видовые» сущности могут обладать определенным набором свойств. Причем наблюдается наследование свойств: «видовая» сущность обладает всеми теми свойствами, которыми обладает «родовая» сущность, плюс свойствами, присущими только сущности этого вида.

1. Агрегированные сущности соответствуют какому-либо процессу, в который оказываются «вовлеченными» другие сущности. Например, агрегированная сущность ПОСТАВКА объединяет в себе сущности ПОСТАВЩИК, ПОТРЕБИТЕЛЬ, а также саму поставляемую ПРОДУКЦИЮ. Агрегированная сущность также имеет характеризующие ее свойства. В рассматриваемом примере таким свойством может быть РАЗМЕР ПОСТАВКИ.

1. Сущности можно классифицировать по типам сущностей: каждый экземпляр сущности может быть отнесен к классу – типу сущностей, каждый экземпляр которого обладает свойствами, общими для них и отличающими их от сущностей других классов.

Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а экземпляром - Москва, Киев и т.д. ER-модели строятся на уровне типов сущностей, а не отдельных экземпляров сущностей.

Наименование атрибута должно быть уникальным для конкретного типа сущности. Оно называется идентификатором. Идентификатор может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей: СТОЛ, АВТОМОБИЛЬ, НЕБО и т.д.). Здесь также существует различие между типом и экземпляром. Тип атрибута ЦВЕТ имеет много экземпляров или значений: Красный, Синий, Белый и т.д., однако каждому экземпляру сущности присваивается только одно значение атрибута.

Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует. Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность. Например, в БД для СОТРУДНИКОВ хранится информация о том, какое учебное заведение они закончили. Если больше никакой специальной обработки по этому признаку не производится, то УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ следует считать атрибутом соответствующей сущности. Если же в предметной области отражается дополнительная информация об учебных заведениях, например, их адрес, тип и т.п., то УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ следует рассматривать как самостоятельный тип сущности.

3. Каждая сущность обладает характеристическими свойствами (атрибутами), отличающими ее от других сущностей и позволяющими ее идентифицировать.

Атрибут (attribute)- поименованная характеристика сущности, которая принимает значения из некоторого множества значений.

Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности. Основное назначение атрибута – описание свойств сущности. Примерами атрибутов для сущности АВТОМОБИЛЬ являются ТИП, МАРКА, НОМЕРНОЙ ЗНАК, ЦВЕТ и т.д.; для сущности СОТРУДНИК – ТАБЕЛЬНЫЙ НОМЕР, ФИО, ГОД РОЖДЕНИЯ, СПЕЦИАЛЬНОСТЬ и т. д.

Значения атрибутов представляют основную часть сведений, сохраняемых в БД. Набор значений, которые могут быть присвоены атрибуту, называется доменом атрибута.

4. Атрибутам присущи свойства. Природа свойств может быть различной.