Информационно-логическая модель предметной областиИнформационно-логическая модель является моделью данных, отображающей предметную область в виде совокупности информационных объектов (ИО) и структурных связей между ними. ИЛМ может рассматриваться как логическая модель данных, подлежащих хранению в базе данных. Для ИЛМ могут быть использованы как аналитический (в виде матриц смежности), так и графический способ представления, дополняемый описанием соответствующих объектов. Последний обладает наглядностью и наиболее удобен. Каноническая ИЛМ. Реквизитный состав каждого ИО такой ИЛМ должен отвечать требованиям нормализации данных. Все связи информационных объектов в канонической ИЛМ для реализуемости в базе данных должны быть только одно-однозначные или одно-многозначные. Все объекты распределяются в соответствии с их подчиненностью по уровням, определяемой числом связей в наиболее длинном пути от вершины модели к объекту. Информационный объект ПО - это информационное отображение некоторой сущности, то есть реального объекта, явления, процесса или события, о которых должна быть представлена информация в БД. Информационный объект является составной единицей информации и должен отвечать требованиям нормализации. Информационный объект имеет линейную структуру данных, то есть в нем отсутствуют группы, множественные элементы, что обеспечивает простое отображение в реляционную таблицу. Структурные связи ИО - это бинарные связи между парами информационных объектов. Структурные связи характеризуются реальными отношениями между экземплярами разных информационных объектов и функциональными связями между ИО, отражающими потребности совместной обработки ИО. Информационные объекты. Информационный объект определяется рядом качественных и количественных характеристик, которые представлены соответствующими реквизитами-признаками и реквизитами-основаниями. То есть ИО образуется совокупностью логически взаимосвязанных реквизитов, характеризующей некоторую сущность ПО. Примерами ИО могут быть совокупности реквизитов, отражающих характеристики товаров, материалов, подразделений, поставщиков, заказчиков, технологических операций, поставок и т.п. Структура ИО. Состав реквизитов ИО определяет его структуру. Каждый ИО с определенной структурой образует класс (вид) объекта, которому можно присвоить уникальное имя, например ГРУППА, ПРЕДМЕТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, КАФЕДРА, или символическое обозначение типа TOVAR, SKLAD, POST. Требования к реквизитному составу. Совокупность реквизитов информационного объекта должна отвечать требованиям нормализации, что определяет «линейность» его структуры. На основе описания предметной области могут быть выявлены функциональные зависимости реквизитов и выделены ИО, отвечающие требованиям нормализации. Экземпляры ИО и их идентификация. Информационный объект определенного вида имеет множество реализаций-экземпляров ИО. Экземпляр ИО представлен совокупностью конкретных значений реквизитов, то есть сведений об одном экземпляре объекта. Каждый экземпляр ИО должен однозначно определяться (идентифицироваться) значением ключа ИО, который состоит из одного или нескольких ключевых реквизитов. Реквизиты ИО подразделяются на ключевые и описательные, которые являются функционально зависимыми от ключа. Функциональные зависимости реквизитов. Функциональная зависимость реквизитов имеет место только в том случае, если одному значению ключа соответствует только одно значение зависимого (описательного) реквизита. Функциональную зависимость реквизитов можно изобразить графически в виде линий со стрелками, идущими от ключевого реквизита к описательному (зависимому). Ключевой реквизит выделяется (подчеркивается), причем эти связи удобно отображать непосредственно в таблице, где представлен состав реквизитов каждого документа ПО (табл. 1). Заметим, что при выявлении функциональных зависимостей реквизитов не рассматриваются арифметические зависимости (например, стоимость от количества). Таблица 1
Функциональные зависимости реквизитов ИО «Товар»
Графическое изображение ИО. При графическом изображении ИЛМ каждый вид ИО представлен прямоугольником. Для сложных ИЛМ целесообразно ограничиться изображением только ИО с обозначением имени информационного объекта, его идентификатора (ключа) и указанием максимально возможного числа экземпляров объектов этого типа, как это показано для информационных объектов ТОВАР и ПОСТАВКА на рис. 1.
Рис. 1 Рис. 1. Пример графического изображения ИО с простым и составным ключом Требования нормализации. В один ИО реквизиты включаются в соответствии с требованиями третьей нормальной формы реляционной модели. Рассмотрим эти требования применительно к информационному объекту. · ИО должен содержать уникальный идентификатор-ключ (простой или составной); · все описательные (не ключевые) реквизиты должны быть взаимно независимы; · все реквизиты, входящие в составной ключ, должны быть также взаимно независимыми. · каждый описательный реквизит должен функционально- полно зависеть от ключа ИО. Это означает, что каждому значению ключа соответствует только одно значение описательного реквизита. · при составном ключе ИО описательные реквизиты должны зависеть целиком от всей совокупности реквизитов, образующих ключ (не допускается полная зависимость описательного реквизита от какой-либо части ключа). · каждый описательный (неключевой) реквизит в ИО не может зависеть от ключа транзитивно, то есть через другой промежуточный реквизит. В случае транзитивной зависимости между реквизитами можно выполнить расщепление совокупности реквизитов с образованием двух ИО вместо одного. Структурные связи. При проектировании РБД структурная связь устанавливается между ИО (если они характеризуется реальными отношениями) независимо от наличия функциональной связи, так как БД должна обеспечить всевозможные запросы. Реальные отношения между парой ИО определяются природой реальных объектов, процессов или явлений, отображаемых этими информационными объектами. Реальными отношениями характеризуются связи таких пар ИО, как «поставщик - товар», «студенческие группы - студенты», «группы - преподаватели», «предмет - кафедра», «склады - материалы» и т. п. Функциональная связь имеется между ИО, если необходима совместная обработка данных, представленных соответствующими ИО. Реальные отношения между объектами. Реальные отношения (РО) определяются групповыми отношениями между экземплярами двух типов ИО. Например, реальные отношения объектов «Поставщик» и «Материал» определяются в зависимости от того, одно или несколько наименований материала поставляет каждый поставщик и, наоборот, один или несколько поставщиков поставляют одинаковый материал. Реальные отношения могут быть разного типа: одно-однозначные (1:1), одно-многозначные (1:M), много-многозначные (M:N). Одно-однозначные реальные отношения имеют место, когда каждому экземпляру первого ИО (А) соответствует только один экземпляр второго ИО (В), и наоборот, каждому экземпляру ИО (В) соответствует только один экземпляр ИО (А). Такие ИО легко могут быть объединены в один объект, структура которого образуется объединением реквизитов обоих исходных объектов, а ключевым реквизитом может быть выбран любой из ключей (альтернативных) исходных ИО. Одно-многозначные реальные отношения (1:М) - это такие РО, когда каждому экземпляру одного ИО (А) может соответствовать несколько экземпляров другого ИО (В), а каждому экземпляру второго ИО (В) может соответствовать не более одного экземпляра первого ИО (А). В такой связи имеют место иерархические групповые отношения между экземплярами разных типов объектов. ИО (А) определяется как главный объект, а ИО (В) - как подчиненный объект. Много-многозначные реальные отношения (М:N) - это такие ИО, когда каждому экземпляру одного ИО (А) может соответствовать несколько экземпляров второго ИО (В) и, наоборот, каждому экземпляру второго ИО (В) может соответствовать несколько экземпляров первого ИО (А). Такие групповые отношения между экземплярами разных ИО, имеющих отношения типа M:N, можно охарактеризовать как сетевые. Графическое изображение реальных отношений ИО показано на рис. 2
Рис. 2. Графические изображения отношений Как правило, много-многозначные отношения не могут непосредственно поддерживаться в СУБД. Каноническая форма ИЛМ ПО. Для иллюстрации иерархической подчиненности объектов ИЛМ целесообразно отображать в канонической форме. В канонической ИЛМ ИО должны отвечать рассмотренным выше требованиям нормализации. Допускаются структурные связи только типа 1: М И 1: 1. Кроме того, должны быть упорядочены в ИЛМ по уровням. Для упорядочения ИО по уровням при графическом изображении ИЛМ необходимо, чтобы в каждой связи главный ИО размещался на верхнем уровне по отношению к подчиненному ИО. Такое размещение осуществляется в соответствии с индексом уровня, который присваивается каждому ИО. Индекс уровня ПО в простых моделях можно легко определить, подсчитав число связей в наибольшем по длине пути от верхнего уровня ИЛМ к данному ИО. На верхнем уровне ИЛМ находятся ИО, которые не имеют «входящих» связей, то есть которые не подчинены каким-либо другим ИО (не имеют главного). При большом количестве объектов и связей для представления моделей может использоваться матрица смежности, к которой могут быть применены формальные процедуры определения индекса уровня для каждого объекта. Разработанная ИЛМ в каноническом виде может быть строго иерархической в виде перевернутого «дерева» с единственным корневым объектом на верхнем уровне. В канонической ИЛМ с сетевыми связями, в отличие от строго иерархической ИЛМ, могут быть такие ИО, которые связаны более чем с одним ИО старшего уровня. Причем ИЛМ может иметь на верхнем уровне более одного объекта. Иллюстрация канонической ИЛМ только с иерархическими связями и ИЛМ, имеющей сетевые связи объектов, приведена на рис. 3. Иерархическая ИЛМ и сетевая ИЛМ могут быть реализованы реляционной СУБД.
Р Рис. 3. Примеры ИЛМ ИО в каноническом виде Заметим, что иерархическая ИЛМ может быть реализована также средствами СУБД с иерархической или сетевой моделью данных. ИЛМ, имеющая сетевые связи, может быть реализована СУБД, поддерживающей сетевую модель данных, где используются линейные структуры данных.
|
