Концептуальная организация данных

Рис.4

Этап расчленения БД связан с разбиением ее на разделы и синтезом различных приложений на основе модели. Основными факторами, определяющими методику расчленения, помимо указанных на рис.4 являются: размер каждого раздела (допустимые размеры); модели и частоты использования приложений; структурная совместимость; факторы производительности БД. Связь между разделом БД и приложениями характеризуется идентификатором типа приложения, идентификатором узла сети, частотой использования приложения и его моделью.

Модели приложений могут быть классифицированы следующим образом:

1. Приложения, использующие единственный файл.

2. Приложения, использующие несколько файлов, в том числе:

· допускающие независимую параллельную обработку;

· допускающие синхронизированную обработку.

Сложность реализации этапа размещения БД определяется многовариантностью. Поэтому на практике рекомендуется в первую очередь рассмотреть возможность использования определенных допущений, упрощающих функции СУРБД, например, допустимость временного рассогласования БД, осуществление процедуры обновления БД из одного узла и др. Такие допущения оказывают большое влияние на выбор СУРБД и рассматриваемую фазу проектирования.

Средства проектирования и оценочные критерии используются на всех стадиях разработки. Любой метод проектирования (аналитический, эвристический, процедурный), реализованный в виде программы, становятся инструментальным средством проектирования практически не подверженным влиянию стиля проектирования.

В настоящее время неопределенность при выборе критериев являются наиболее слабым местом в проектировании БД. Это связано с трудностью описания и идентификации бесконечного числа альтернативных решений. При этом следует иметь в виду, что существует много признаков оптимальности, являющихся неизмеримыми свойствами, которые трудно выразить в количественном представлении или в виде целевой функции. Поэтому оценочные критерии принято делить на количественные и качественные. Наиболее часто используемые критерии оценки БД, сгруппированные в такие категории, представлены ниже.

Количественные критерии: время ответа на запрос, стоимость модификации, стоимость памяти, время на создание, стоимость на реорганизацию.

Качественные критерии: гибкость, адаптивность, доступность для новых пользователей, совместимость с другими системами, возможность конвертирования в другую вычислительную среду, возможность восстановления, возможность распределения и расширения.

Трудность в оценке проектных решений связана также с различной чувствительностью и временем действия критериев. Например, критерий эффективности обычно является краткосрочным и чрезвычайно чувствительным к проводимыми изменениям, а такие понятия, как адаптируемость и конвертируемость, проявляются на длительных временных интервалах и менее чувствительны к воздействию внешней среды.

Информационные требования оказывают наиболее существенное воздействие на этап концептуального проектирования, хотя проходят через весь процесс разработки БД. Принято разделять информационные требования на информацию, формирующую концептуальное структурное представление и информацию, формирующую концептуальное прикладное представление.

Информация типа описывает естественные концептуальные связи всех данных, не связана с конкретным способом обработки и конкретным приложением. - информация отображает объекты реального мира в сущности и атрибуты, а взаимосвязи между объектами - во взаимосвязи между элементами данных.

Этап концептуального проектирования является специфическим, так как здесь требуется одновременно знание особенностей предметной области и методологии проектирования. Характерным является использование различных моделей (модель “сущность - связь”, бинарные модели данных, семантически сети, инфологические модели данных и др.). Отрицательным моментом является неадекватность получаемых результатов как при использовании различных моделей, так и в рамках коллектива исполнителей.

Одной из распространенных моделей является модель “сущность - связь” (entity - relationship), в литературе наряду с этим используется термин “ER - модель” или “модель Чена”. Базовыми структурами в ER - модели являются “типы сущностей” и “типы связей”.

Отличие от типа связи от типа сущности - в установлении зависимости существования реализации одного типа от существования реализации другого.

Пример: ЛИЧНОСТЬ - тип сущности, тип СОСТОИТ В БРАКЕ - нет, т.к. реализация последнего типа не существует, если не существует двух личностей. Поэтому, тип связи может рассматриваться как агрегат двух или более типов сущностей.

ER-модель может быть представлена ER-диаграммой (ERD) состоящей из следующих элементов.

Выделяют три типа связи: связь “один к одному” (1:1), связь “один ко многим” (1:M), связь “многие ко многим” (M:N).

Примеры этих связей: 1:1

больной койка M:1

больной палата M:N

больной врач

Выделение этих связей является крайне важным, т.к. связи 1:M и M:N имеют внутреннюю неопределенность, что сказывается при операциях модификации. Для преодоления неопределенности на этапе реализации логической модели требуется вводить избыточную информацию.

Рассмотрим фрагмент концептуальной модели предметной области “Больница”(рис.5).

1 N

Больница

Е

Больничная штатные больнич.

палата врачи лаборатории

N N M

Палата Врач Лаборатория

Персональ- Размеще- Паци- Направ-

ные пала- ние ент врача ленный ана-

ты лиз

N N M N

Персонал Пациент Анализ

1 1 N

ID ID

диагноз паци- анализ пациен-

та та

N

Диагноз

Рис.5

Следует отметить следующие возможности ER-модели:

а) рекурсивное множество связей

1 Руководитель

Управление

N Подчиненный

Рис.6

б) два множества связей между одними и теми же множествами сущностей

Лечащий

врач

1 N

N M

Консультант

Рис.7

в) множество n-арных связей, например тернарных

Анализ

Врач

N P

Лечащий

врач

M

Пациент

Рис.8

Рассмотрим пример представления атрибутов для конкретного объекта.

Рис.9

Выделяют следующие типы атрибутов:

а) многозначный атрибут

N

Рис.10

б) атрибут множества связей

Размещение N койки

N

Рис.11

В общем случае атрибуты отображаются либо на самой ERD(в случае небольшого количества объектов), либо в виде отдельных приложений по каждому объекту.

При построении ER моделей в ряде случаев целесообразно выделять ряд ограничений:

а) ограничение целостности применительно к атрибутам

Например: N койки - целое, положительное, число коек - диапазон от 1 до 100

б) ограничение по существованию сущностей

Е

больничные

палаты

Рис.12

в) ID-зависимость

В ряде случаев сущность не может быть идентифицирована по значениям собственных атрибутов

ID

Диагноз па-

циента

Рис.13

Кратко остановимся на других моделях.

Бинарные модели - это графовая модель, в которой вершины являются представлениями простых однозначных атрибутов, а дуги - представлениями бинарных отношений между атрибутами. Граф бинарной модели может рассматриваться как структура дуальная табличной структуре.