II. Инфологические модели данных

Инфологические модели данных используются на ранних стадиях проектирования для описания структур данных в процессе разработки приложения. Цель инфологического моделирования – обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных.

Помимо диаграммы Бахмана, которая будет рассмотрена отдельно, к инфологическим моделям также относится модель «сущность-связь». Скажем пару слов о ней.

Модель «сущность-связь»

Немаловажную роль в инфологическом проектировании играет наглядность представляемых моделей данных. В этой связи большой популярностью разработчиков пользуются средства, основанные на графических нотациях, самым распространенным средством данного типа являются диаграммы "сущность-связь" (entity-relationship,E/R), которые соответствуют объектно-ориентированному подходу.

Модель "сущность-связь" была предложена в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом.

Разработка БД начинается с ER-моделирования либо некой объектной модели, с последующей трансляцией в реляционную модель, подлежащей физической реализации.

Физическая реализация – реляционная модель. Большинство коммерческих БД реляционные. Данные представляются в виде таблиц.

Компоненты диаграмм "сущность-связь":

Множества сущностей, аналогичные классам.

Сущности– это члены множества сущностей

Атрибуты– это значения, описывающие свойства сущности

Связи– это соединения между двумя или более множествами сущностей

Между сущностями могут существовать связи. Связи разделяются на различные типы связей. На диаграммах ER-моделей связи изображаются в виде ромбов, соединенных линиями со связываемыми типами сущностей.

Возможны связи между более чем двумя типами сущностей. Эти типы связей проектировщик изображает в виде нескольких бинарных связей или как одну связь. На ER-диаграммах атрибуты изображаются в кружках, соединенных с типами сущностей. 1. Бинарная связь - связь, существующая между двумя сущностями. 2. N-арная связь - связь, существующая между n сущностями. 3. Рекурсивная связь– это связь между экземплярами одной сущности. Доказано, что любую n-арную связь всегда можно заменить множеством бинарных, однако n-арные лучше отображают семантику предметной области.

Рис.1. Пример модели «Сущность-связь»

А теперь приступим к рассмотрению диаграммы Бахмана, ее сути, положительных и отрицательных сторон.

III. Диаграмма Бахмана

Одним из способов представления формализованного описания предметной области информационной системы в рамках модели «объекты-связи» является использование техники специальных диаграмм, которая была предложена известным американским специалистом в области баз данных Ч. Бахманом.

В диаграммах Бахмана объекты (сущности) представляются вершинами некоторого математического графа, а связи —дугами графа. Виды и свойства связей-отношений объектов отображаются направленностью, специальным оформлением дуг и расположением вершин графа.

Рис.2. Пример диаграммы Бахмана

Недостаток:

- статичность, не позволяющая наглядно и непосредственно отображать процессы, в которые вовлечены сущности и которым подвержены отношения (связи).

Отчасти подобные проблемы преодолеваются введением дополнительных сущностей, выражающих собственно процессы и ситуации — событие, действие, момент времени. Аналогичным образом в некоторых случаях вводятся пространственные сущности для адекватного представления сущностей и отношений предметной области—маршрут, место, населенный пункт, здание, элемент здания, зона и т. д.

Модель «партнерства» Ч.Бахмана:

Групповые отношения удобно изображать с помощью диаграммы Бахмана, которая названа так по имени одного из разработчиков сетевой модели данных.

По Бахману, каждая модель данных основана на наборе метаобъектов, правил объединения этих метаобъектов и правил манипулирования, полечившимися в результате структурами.

Метаобъекты, используемые моделью партнерства - запись, деталь, значение, партнерство и установка партнерства. Они определяются следующим образом.

Запись - базовый объект хранения, восстановления и агрегирования в структуре данных. Каждая запись имеет идентификатор.

Деталь - это ячейка внутри записи, которая содержит значение, представляющее какое-либо количественное свойство сущности реального мира, наличие которого определяется в записи. Детали имеют имена по которым можно обращаться к значениям деталей внутри конкретной записи.

Значение - представляет собой элемент пространства значений, который подходит для измерения одной сущности реального мира в сравнении с ней самой или с другими сущностями реального мира.

Партнерство - устанавливает логическое отношение или соединение между двумя записями. Партнерство обеспечивает средства такие, чтобы доступ к любой одной из двух записей, включенных в партнерство, гарантировал бы доступ к другой. Партнерства не имеют имен и к ним косвенно обращаются через установки партнерства, к которым они прикреплены. Ноль, одно или более партнерств может существовать, соединяя единственную пару установок партнерства.

Установка партнерства - обеспечивает средства с помощью которых одно или более партнерств может быть логически прикреплено к записи: запись может иметь ноль, один и более установок партнерства. Каждая установка партнерства имеет уникальное внутри контекста записи имя. Имя установки партнерства внутри одной записи используется при обращении к партнерству для получения доступа к записи-партнеру.

Прямоугольники, линии, соединяющие прямоугольники, стрелки, соединители составляют основу графического алфавита диаграмм Бахмана.

Каждый прямоугольник представляет тип записи.

Каждая линиямежду парой записей представляет тип партнерства.

Соединители- это места, где линии соединяются с прямоугольниками. Каждая линия соединяет ровно два соединителя или начинается и заканчивается на одном соединителе.

Типы связей:

- один к одному(1:1) – один экземпляр одной сущности связан с одним экземпляром другой:

-один ко многим(1:M) - один экземпляр одной сущности связан с несколькими экземплярами другой сущности:

- многие ко многим(N:M) – один экземпляр одной сущности связан со многими экземплярами другой сущности и наоборот:

 

Заключение

Диаграмма Бахмана – одна из наиболее часто используемых моделей данных. Она удобная в использовании, универсальная и многофункциональная. Безусловно, она будет очень полезна при обеспечении наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных.

 

 

Список литературы:

1. Пушников А.Ю. Введение в базы данных. Режим доступа: [http://www.ishodniki.ru/booksonline/db/books/books.php?to=dblearn08]

2. И.А. Дьяков. Базы данных. Язык SQL: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. 80 с.

3. Дж. Ульман. Основы систем баз данных. Режим доступа: [http://reslib.com/book/Osnovi_sistem_baz_dannih].

4. Кириллов В.В. Основы проектирования реляционных баз данных. Режим доступа: [http://citforum.ru/database/dbguide/index.shtml].

5. Зеленков Ю.А. Введение в базы данных. Режим доступа: [http://www.mstu.edu.ru/education/materials/zelenkov/toc.html]

6. Филлипович А. Принципы взаимных функциональных зависимостей. Режим доступа: [http://iu5.bmstu.ru/~philippovicha/Articles/MFD.htm]

7. Денис Борн. Интернету – 40 лет. Как все начиналось. Режим доступа: [http://www.3dnews.ru/news/internetu_40_let_kak_vssh_nachinalos/30.10.2009].