"Базы данных и субд" - 2001. (Ратманова и.Д.) Вопросы:

1. Определение базы данных и субд. Интеграция данных на основе трехуровневого представления информации.

Под информацией (И.) понимают любые сведения о к-л. событии, процессе, которые являются объектом некоторых операций: восприятие, передача преобразование, хранение, использование. Данные определяются как И. для последующей обработки, передачи, хранения.

БД – поименованная, структурированная совокупность взаимосвязанных данных, относящаяся к предметной области и находится под централизованным ПУ (прогр. упр-ем). (Хранилище И., создаваемое для накопления и использования документов, данных, прог и знаний).

СУБД – совок. языковых и прогр. средств для центрального упр-я и организации доступа к данным многих пользователей.

Автоматизированный банк данных – организационная техническая система, кот состоит из БД, коллектива специалистов, СУБД, предназначенная для зранения, поиска и выдачи И. в виде, удобном для пользователей.

Цель создания БД – интеграция И. для достижения высокого уровня независимости приложений от организации данных.

3х-уровневое представление И.: концептуальное; внешнее; внутреннее.

В основу любого представления положены унифицированные принципы моделирования И.

Концептуальное предст. – семантика, предметной области, объекты и связи между ними (моделирование базы).

Внешнее предст. – способ использования данных отдельными пользователями.

Внутреннее предст. – принципы организации И. на внеш. носителях (таблицы, индексы).

Для концептуального предст. есть 2 уровня:

• концептуальная модель "сущность-связь";

• логическая модель БД (на основе предыдущей) – выраженная в терминах языка описания данных данной СУБД концептуальная модель предметной области (ПО).

Для представления логической модели БД исп-ся стандарт IDEF1.

2. Концептуальное (семантическое) моделирование данных. Модель "сущность-связь" (er-модель). Основные понятия. Методология концептуального моделирования.

Организация И. в интегрированной БД базируется на 3х-уровневом представлении И.. В процессе доступа внеш. приложений осуществляется преобразование внутр. модели приложения в концептуальную модель БД, кот. преобразуется во внутреннюю, где и хранится И. // Сейчас сущ-т тенденция к слиянию концептуальной модели с логической моделью БД в связи с появлением CASE-средств и унификацией методик моделирования структур БД. Поэтому существует:

• логическая модель БД, кот. подразумевает концептуальную (реляционная модель в 3й нормальной форме);

• физическая модель, кот. включает таблицы, их структуру, типы данных, ключи, индексы. Физическая модель БД нотирует структуру БД как мн-во связанных таблиц, не определяя методы доступа, принцип организации И. на внешнем носителе – это все скрыто и находится в ведении администратора БД, кот. формализует этот процесс в виде конфигурационных файлов конкретной СУБД.

Существует 2 уровня независимости в 3х-уровневом представлении И.: логическая независимость (внеш. приложения не чувствительны к изменению, развитию концептуальной модели); физическая (если изменится внутр. предст. И. (масштаб системы, изменение дискового простр-ва, переход на другой сервер) – внешние приложения не перестанут работать).

Т.о. 3х-уровневое представление И. обеспечивает независимость внешних приложений от организации данных.

Концептуальное моделирование основано на модели "сущность-связь" (П. Чен, 1976 г.). Эта модель расширилась ERD-ми (Entity-Relationship Diagrams) и CASE-средствами. Осн. понятия ER-модели: сущность, связь, атрибут.

Сущность – реальный или представляемый объект, И. о кот. должна сохраняться и быть доступна (человек, город, автомобиль, вкус, цвет, …) // Необходимо различать: тип (однородные личности, предметы, события, идей, выступающие как целое); экземпляр сущности (конкретная вещь в наборе).

В ERD тип изображается в виде прямоугольника, содержащего имя типа сущности. При этом каждый экземпляр д.б. отличен от любого другого. // Атрибут – любая деталь, кот. служит для уточнения, идентификации, классификации числовой хар-ки или выражения состояния сущности. Его имя д.б. уникальным для конкретного типа сущности, но м.б. одинаковым для разных типов. // Атрибуты исп-ся для определения того, какая И. д.б. собрана для сущности. // Абсолютные различия между типами и атрибутами сущности отсутствуют. При этом атрибут сущ-т только в связи с конкретным типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать, как самостоятельная сущность. // Связь – графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между 2мя сущностями. // Ассоциация бывает бинарной или рекурсивной (между сущностью и ей же самой). Асс. изобр-ся в виде отрезка, на концах которого указана степень конца связи (склько экземпляров данной сущности связывается), обязательность связей (каждый ли экземпляр сущности должен участвовать в данной связи).

Существует 4 вида связей: один-к-одному (1:1) – в каждый момент экземпляру первой сущности соотв-т 1 или 0 экземпляров второй сущности; один-ко-многим (1:М); многие-к-одному (М:1); многие-ко-многим (М:М).

Между сущностями есть и более сложны связи, например: 1) множественная; 2) тренарная; 3) рекурсивная.

Уникальный идентификатор (ключ) – это минимальная комбинация атрибутов, связей или связей и атрибутов, отличающая любой экземпляр сущности от других экземпляров сущности того же типа. Минимальность означает, что исключение из набора любого компонента не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся.

Новые элементы в ER-модели: подтипы и супертипы сущности (наследование свойств); уточняемые степени связи (т.е. указание возможного кол-ва экземпляров сущности, участвующих в данной связи. Указ-ся min или возможно обязательная степень); домены (опр-ся потенциально допустимые мн-ва значений атрибута сущности); дуги (определяют взаимность включающей связи).

Методология IDEF (Integration Definition for function modeling and information modeling). Эта методология основана на структурном подходе к проектированию ИС, кот. начинается с бизнес-анализа предметной области и описания его с помощью нотации IDEF0. Инф. модель БД нотируется IDEF1. IDEF описывает уникальные идентификаторы в терминах первичных ключей (как в реляционной модели), так же требуется точная идентификация внешних ключей, кот. отображаются связью. Имя сущности указ-ся над блоком, блок делится на 2 части так, что идентифицирующий атрибут был в верхней части, а все остальное – в нижней. Связи изобр-ся линиями. Перечислим основные комбинации связей:

Название	Нотация	Значение
	Независимая сущность	Объект, о котором мы хотим хранить И.
	Зависимая сущность	Сущность, в уникальный ID которой входят связь с другой сущностью.
является и меет	Идентифицирующая связь	Связь между 2мя сущностями, являющимися частью уникального ID.
	Неидентиф. связь	Связь м-ду сущностями, не являющимися частью уник. ID.
P , Z, 3	1 и более, 0 или 1,только 3 многие ко многим
	Полное наследование	родит. сущность явл-ся супертипом для сущностей-потомков и все е экземпляры д.б. экземплярами одного из ее потомков.
	Неполное наслед-е	родит. сущность явл-ся супертипом для сущностей-потомков.