Тема 5. Средства автоматизированного проектирования структур баз данных.

Подход создания базы данных и входящих в нее таблиц с помощью SQL-конструкций можно применить при конструировании небольших информационных систем, но создание больших баз данных, содержащих сотни и тысячи таблиц и сложные связи между ними, возможно только при использовании CASE-средств. Вручную очень трудно разработать и представить графически структуру системы, проверить ее на полноту и непротиворечивость, отслеживать версии и выполнять модификации.

В данной теме рассмотрим создание концептуальной и физической моделей, а затем их использование для создания и модификации структуры базы данных с помощью современных CASE-средств.

Концептуальное моделирование структуры данных

Широкое распространение реляционных СУБД и их использование в самых разнообразных приложениях показывает, что реляционная модель данных достаточна для моделирования предметных областей. Однако проектирование реляционной базы данных в терминах отношений на основе механизма нормализации часто представляет собой очень сложный и неудобный для проектировщика процесс. Это обусловлено некоторой ограниченностью реляционной модели данных, которая особенно ярко проявляется в следующих аспектах:

• реляционная модель не предоставляет достаточных средств для представления смысла данных. Проектировщик должен независимым от модели способом представлять семантику реальной предметной области. Примером данного ограничения может служить представление ограничений целостности;

• в ряде случаев предметную область трудно моделировать на основе плоских таблиц. Сложности могут возникнуть на начальной стадии проектирования при описании предметной области в виде одной (возможно, даже ненормализованной) таблицы;

• хотя весь процесс проектирования происходит на основе учета зависимостей, реляционная модель не содержит никаких средств для представления этих зависимостей;

• несмотря на то что процесс проектирования начинается с выделения некоторых объектов (сущностей) предметной области, существенных для приложения, и выявления связей между этими сущностями, реляционная модель данных не предлагает какого-либо аппарата для разделения сущностей и связей.

Концептуальные модели данных

Для преодоления ограничений реляционной модели и обеспечения потребности проектировщиков баз данных в более удобных и мощных средствах моделирования предметной области проектирование баз данных обычно выполняется не в терминах реляционной модели, ас использованием концептуальных моделей предметной области.

Обычно различают концептуальные модели двух видов:

• объектно-ориентированные модели, в которых сущности реального мира представляются в виде объектов, а не записей реляционных таблиц;

• семантические модели, отражающие значения реальных сущностей и отношений.

Объектно-ориентированную модель можно рассматривать как результат объединения семантической модели данных и объектно-ориентированного языка программирования.

Несмотря на то, что в последнее время все большее распространение получают объектно-ориентированные модели, не снижается и значение семантических моделей. Концептуальное моделирование баз данных на основе семантических моделей поддерживается во всех известных CASE-средствах (например, таких как ERWin и Power Designer). Кроме того, семантические модели более просты для понимания, особенно при проектировании сравнительно небольших баз данных.

Как и реляционная модель, любая развитая семантическая модель данных включает структурную, манипуляционную и целостную части. Главным назначением семантических моделей является обеспечение возможности выражения семантики данных.

Цель семантического моделирования — обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому семантическую модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком (последний не может быть использован в чистом виде из-за сложности компьютерной обработки текстов и неоднозначности любого естественного языка). Основными конструктивными элементами семантических моделей являются сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты). Модель «сущность-связь»

Одной из наиболее популярных семантических моделей данных является модель «сущность-связь» (часто называемая также ER-моделью — по первым буквам английских слов Entity (сущность) и Relation (связь)).

На использовании разновидностей ER-модели основано большинство современных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных). Модель была предложена Ченом в 1976г. Моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов. В связи с наглядностью представления концептуальных схем баз данных ER-модели получили широкое распространение в CASE-средствах, предназначенных для автоматизированного проектирования реляционных баз данных.

Для моделирования структуры данных используются ER-диаграммы (диаграммы «сущность-связь»), которые в наглядной форме представляют связи между сущностями. В соответствии с этим ER-диаграммы получили распространение в CASE-системах, поддерживающих автоматизированное проектирование реляционных баз данных. Наиболее распространенными являются диаграммы, выполненные в соответствии со стандартом IDEF1X, который используют наиболее популярные CASE-системы (в частности, ERwin, Design/IDEF, Power Designer).

Основными понятиями ER-диаграммы являются сущность, связь и атрибут.