Моделирование данных. Характеристика стандарта IDEF1X

Разработка БД выполняется с помощью моделирования данных. Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных. Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы "сущность-связь" (ERD). С помощью ERD осуществляется детализация накопителей данных DFD – диаграммы, а также документируются информационные аспекты бизнес-системы, включая идентификацию объектов, важных для предметной области (сущностей), свойств этих объектов (атрибутов) и их связей с другими объектами (отношений).

Базовые понятия ERD

Сущность (Entity) — множество экземпляров реальных или абстрактных объектов (людей, событий, состояний, идей, предметов и др.), обладающих общими атрибутами или характеристиками. Любой объект системы может быть представлен только одной сущностью, которая должна быть уникально идентифицирована. При этом имя сущности должно отражать тип или класс объекта, а не его конкретный экземпляр (например, АЭРОПОРТ, а не ВНУКОВО).

Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:

• иметь уникальное имя; к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация; одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами;

• иметь один или несколько атрибутов, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;

• иметь один или несколько атрибутов, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.

Связь (Relationship) — поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь — это ассоциация междусущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, и наоборот.

Атрибут (Attribute) — любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных с множеством реальных или абстрактных объектов (людей, мест, событий, состояний, идей, предметов и т.д.). Экземпляр атрибута — это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. На диаграмме "сущность-связь" атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута.

Стандарт IDEF1X разработан для моделирования данных. Он входит в семейство стандартов IDEF, предназначенных для анализа и проектирования информационных систем. Стандарт IDEF1X реализован в ряде распространенных CASE-средств, например в ERwin Data Modeler. Это одна из разновидностей модели «сущность-связь».

IDEF1X является методом для разработки реляционных баз данных и использует условный синтаксис, специально разработанный для удобного построения концептуальной схемы. Концептуальной схемой мы называем универсальное представление структуры данных в рамках коммерческого предприятия, независимое от конечной реализации базы данных и аппаратной платформы.

Использование метода IDEF1X наиболее целесообразно для построения логической структуры базы данных после того, как все информационные ресурсы исследованы (скажем с помощью метода IDEF1) и решение о внедрении реляционной базы данных, как части корпоративной информационной системы, было принято. Однако не стоит забывать, что средства моделирования IDEF1X специально разработаны для построения реляционных информационных систем, и если существует необходимость проектирования другой системы, скажем объектно-ориентированной, то лучше избрать другие методы моделирования.

Существует несколько очевидных причин, по которым IDEF1X не следует применять в случае построения нереляционных систем. Во-первых, IDEF1X требует от проектировщика определить ключевые атрибуты, для того чтобы отличить одну сущность от другой, в то время как объектно-ориентированные системы не требуют задания ключей, в целях идентифицирования объектов. Во-вторых, в тех случаях, когда более чем один атрибут является однозначно идентифицирующим сущность, проектировщик должен определить один из этих атрибутов первичным ключом, а все остальные вторичными. И, таким образом, построенная проектировщиком IDEF1X-модель и переданная для окончательной реализации программисту является некорректной для применения методов объектно-ориентированной реализации, и предназначена для построения реляционной системы.

Сущность в IDEF1X описывает собой совокупность или набор экземпляров похожих по свойствам, но однозначно отличаемых друг от друга по одному или нескольким признакам. Каждый экземпляр является реализацией сущности. Таким образом, сущность в IDEF1X описывает конкретный набор экземпляров реального мира.

Сущность в IDEF1X может быть независимой или зависимой. Экземпляр зависимой сущности идентифицируется через связь с другой сущностью.

ER-диаграмма в стандарте IDEF1X:

При связи один-ко-многим первая сущность называется родительской, а вторая дочерней. Такая связь изображается линией с точкой на конце со стороны «многим». Над линией пишется глагольная фраза – имя роли со стороны родительской сущности. Прерывистость линии означает, что связь не порождает зависимой сущности, как чаще всего и бывает. Такая связь называется неидентифицирующей.

Связь многие-ко-многим изображается линией с точками на обоих концах. Для такой связи задаются имена обеих ролей.

ER-диаграмма в режиме отображения атрибутов:

Сплошная линия отделяет первичный ключ от прочих атрибутов.

При создании связи «один ко многим» первичный ключ родительской сущности автоматически копируется в число атрибутов дочерней. В дочерней сущности этот атрибут становится внешним ключом (foreign key) и обозначается на диаграмме (FK).

При отношениях «один к одному» первичным ключом зависимой сущности становится первичный ключ связанной с ней сущности.

При отношениях «один к одному» первичным ключом зависимой сущности становится первичный ключ связанной с ней сущности.

Типы связей

• Неидентифицирующая – связь между независимыми сущностями. Множественность 1:M, как частный случай входит 1:1.

• Идентифицирующая – связь идентифицирующая зависимую сущность. Множественность 1:M, как частный случай входит 1:1.

• Многие ко многим.

• Категориальная – отображает отношения супертип-подтип.

Необязательность связи со стороны дочерней сущности обозначается ромбиком для роли родителя.

Для обозначения обязательности связи со стороны родительской сущности вводится понятие мощности связи.

Мощность связи представляет собой количество экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для одного экземпляра сущности-родителя. Она изображается на диаграмме дополнительным символом возле линии связи.

Преимущества IDEF1X

Основным преимуществом IDEF1X, по сравнению с другими многочисленными методами разработки реляционных баз данных, такими как ER и ENALIM является жесткая и строгая стандартизация моделирования. Установленные стандарты позволяют избежать различной трактовки построенной модели, которая несомненно является значительным недостатком ER.

Web-дизайн