Тема 2. Базы данных (БД)

Проектирование БД

При разработке базы данных обычно выделяется несколько уровней моделирования, при помощи которых происходит переход от предметной области к конкретной реализации базы данных средствами конкретной СУБД (рисунок 7).

2.1.1 Концептуальная модель

Проект базы данных начинается с анализа предметной области – составления концептуальной модели.

На данном этапе все усилия разработчика – аналитика направлены на изучение предметной области, выявляются существенно важные понятий, взаимосвязей между ними. На этом этапе проектировщик должен понять, насколько детально должна быть описана эта область реального мира в будущей ИС и, следовательно, насколько детально (глубоко) требуется ее изучить. Естественно, что чем сложнее окажется изучаемая область, тем больше сил, средств и времени потребуется от проектировщика. Не исключено, что для изучения потребуются не только беседы или консультации с пользователями, но и привлечение требуемых специалистов-профессионалов.

Этап концептуального проектирования можем представить следующим образом (рисунок 8). Элементарные данные, описывающие объекты, называются атрибутами

Рисунок 8 - Этап концептуального проектирования

Полученные знания могут быть выражены с помощью различных средств – например, текстовое описание предметной области, набор должностных инструкций, математических формул, таблиц, графиков. Однако имеются различные методики описания предметной области- которые носят название модель представления данных. Рассмотрим некоторые из них:

2.1.1.1 Наглядным и удобным способом является использование графа. Граф- это графическое изображение некоторой системы представленное вершинами - составными частями системы и дугами, связями между этими частями.

В качестве примера использования графа рассмотрим некоторую местность, состоящую из поселков, связанных между собой дорогами. Вот вербальное описание этой местности: «Наш район состоит из пяти поселков: Дедкино, Бабкино, Репкино, Кошкино, Мышкино. Автомобильные дороги проложены между Дедкино и Бабкиноно, Дедкино и Кошкино, Бабкино и Мышкино, Бабкино и кошкино, Кошкино и Репкино». По такому описанию довольно трудно представить себе эту местность, а тем более запомнить. Все станет гораздо понятнее, если представить данное описание в виде схемы, представив на ней все поселки вершинами и обозначить их буквами, а дороги между ними изобразить соответствующими связями (ребрами).

2.1.1.2 Иерархическая структура или дерево. Описать систему в виде иерархической структуры возможно лишь при наличии четко установленных отношений подчиненности. Например: директор завода - начальники цехов - начальники участка- бригадир- рабочие.

2.1.1.3 ER-диаграммы (от англ. Entity-Relationship, т.е. сущность-связь). Главная идея этой методики заключается в том, что любой фрагмент предметной области может быть представлен как множество сущностей, между которыми существует некоторое множество связей.

Сущность – любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д.которые имеют различные свойства (атрибуты, значения)

Примерами атрибутов для сущности АВТОМОБИЛЬ являются ТИП, МАРКА, НОМЕРНОЙ ЗНАК, ЦВЕТ и т.д.

Связь – ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных – это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи.

Между двумя сущностям, например, А и В возможны четыре вида связей.

Первый тип – связь ОДИН-К-ОДНОМУ (1:1): в каждый момент времени каждому представителю (экземпляру) сущности А соответствует 1 или 0 представителей сущности В:

Студент может не "заработать" стипендию, получить обычную или одну из повышенных стипендий.

Второй тип – связь ОДИН-КО-МНОГИМ (1:М): одному представителю сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В.

Квартира может пустовать, в ней может жить один или несколько жильцов.

Так как между двумя сущностями возможны связи в обоих направлениях, то существует еще два типа связи МНОГИЕ-К-ОДНОМУ (М:1) и МНОГИЕ-КО-МНОГИМ (М:N).