Диаграммы Чена и их разновидности. Case – средства для построения диаграмм Чена.
Для построения инфологической модели используют наглядную систему обозначений (модель сущность связь, ER-модель), предложенной Ченом.
Сущность – класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели. Экземпляр сущности – отдельный представитель данной сущности. Атрибуты – характеристики сущности. Домен – набор возможных значений атрибута, с наложенным ограничениями. Тип – возможное множество значений данных и набор допустим операций над ними.
Связь – взаимодействие сущностей между собой. Она характеризуется модальностью и кардинальностью. Модальность – минимальное число объектов, вступающих в связь. Кардинальность – максимальное число объектов, вступающих в связь.
Нотация Чена: сущность обозначается прямоугольником, связь ромбиком, атрибуты – овалом. Первичный ключ подчеркнут.
Нотация “Птичья Лапка”: каждая сущность изображена в виде прямоугольника с именем, существующим над горизонтальной чертой. Под ней находятся атрибуты, изображенные в пределах прямоугольника. Первичный ключ подчеркнут.
Прочие нотации: IDEF1X, UML, Нотация Баркера.
CASE средства позволяют автоматизировать процесс разработки инфологической модели. Они отслеживают правильность синтаксиса. Основные средства: Erwin, Microsoft VISIO, Dia, UML и другие.
Рекурсивные связи. Представление иерархии и состава изделий. Задача разузлования.
Связь – взаимодействие сущностей между собой. Она характеризуется модальностью и кардинальностью. Модальность – минимальное число объектов, вступающих в связь. Кардинальность – максимальное число объектов, вступающих в связь.
Сущность может соединять себя с собой. Такая связь называется рекурсивной. Для различия объектов вводится понятие роли – синонима, атрибута внешнего ключа, который указывает какую функцию выполняет объект в связи.
Рекурсивная связь тоже имеет модальность и кардинальность.
Пример: сотрудник-руководитель может руководить множеством сотрудников, но у каждого сотрудника должен быть 1 руководитель. Для представления этой связи используется граф в виде дерева.
Задача разузлования: сколько и каких деталей нужно на деталь самого высокого уровня.
Деталь(№дет, Название) Узел(№узла, №дет, количество) Для представления этой связи используется граф произвольной формы.
Реляционная модель данных. 12 правил Кодда.
Автор модель – Тэд Кодд. Основа модели – математическая теория отношений. Отношение – это множество кортежей с одинаковыми атрибутами, среди которых нет повторяющихся. Кортеж – совокупность полей или запись. В реляционной модели каждый кортеж описывает объект предметной области или отношение. Отношения и сущности в реляционной модели данных представляются таблицами, столбцы которых – атрибуты, а строки – кортежи.
Т.к. строки в реляционной таблице не повторяются, то в ней всегда есть ключ. Ключ – минимальное множество атрибутов, позволяющее внутри сущности однозначно отличить один экземпляр от другого. Часто для удобства обработки вводят фиктивный ключ.
Таблица, в которой есть внешний ключ называется связующей, а остальные объектными. Операции с реляционными таблица обладают свойством замкнутости. Это значит, что операндами являются таблицы и результатом операции будет таблица.
Таким образом, можно выделить основные достоинства реляционной модели:
Наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют сравнительно просто моделировать предметную область и допускают точные формальные определения, оставаясь интуитивно понятыми.
Наличие простого и мощного математического аппарата, опирающегося на теорию множеств и обеспечивающего теоретический базис реляционного подхода к организации БД.
Возможность манипулировать данными без необходимости знания конкретной физической организации баз данных во внешней памяти.
Но применение таких систем в интеллектуальных системах обучения оказывается проблематичным. После окончания проектирования реляционной БД многие знания проектировщика остаются на бумаге. А всему виной простота структур данных, лежащих в основе реляционной модели. В нетрадиционных приложениях в базе данных появляются тысячи таблиц, над которыми постоянно выполняются сложные операции соединения, характерные для предметной области.
12 правил Кодда:
Правило информации. Вся информация в базе должна быть представлена исключительно на логическом уровне и только одним способом – в виде значений, содержащихся в таблицах. Фактически – это правило неформальное определение реляционной базы данных.
Правило гарантированного доступа. Логический доступ ко всем и каждому элементу данных в реляционной базе должен обеспечиваться путем использования комбинации имени таблицы, первичного ключа и имени столбца.
Это правило указывает на роль первичного ключа при поиске информации в базе.
Правило поддержки недействительных значений. Для представления недействительных значений должен использоваться специальный набор символов – NULL.
Правило динамического каталога, основанного на реляционной модели. База данных должна содержать набор системных таблиц, описывающих структуру самой базы данных с помощью реляционной модели.
Правило исчерпывающего подъязыка данных. Должен существовать, по крайне мере, один язык, операторы которого можно представить в виде строки символов в соответствии с некоторым четко определенным синтаксисом и который в полной мере поддерживает следующие элементы: определение данных, определение представлений, обработку данных, условия целостности, идентификацию прав доступа, границы транзакции.
Правило обновления представлений. Все представления, которые теоретически можно обновить, должны быть доступны для обновления.
Правило добавления, обновления и удаления. Возможность работать с отношением как с одним операндом должна существовать не только при чтении данных, но и при добавлении, обновлении и удалении данных.
Правило независимости физических данных. Приложения и утилиты для работы с данными должны на логическом уровне оставаться не тронутыми при любых изменениях способов хранения данных или методов доступа к ним.
Правило независимости логических данных. Приложения и утилиты для работы с данными должны на логическом уровне оставаться не тронутыми при внесении в базовые таблицы любых изменений, которые теоретически позволяют сохранить нетронутыми содержащиеся в этих таблицах данные.
Правило независимости условий целостности. Должна существовать возможность определить условия целостности, специфические для конкретной реляционной базы данных.
Правило независимости распространения. Реляционная СУБД не должна зависеть от потребностей конкретного клиента.
Правило единственности. Если в реляционной системе есть низкоуровневый язык (обрабатывающий одну запись за один раз), то должна отсутствовать возможность использования его для того, чтобы обойти правила и условия целостности, выраженные на реляционном языке высокого уровня.
Модель “Поставщики-детали” и её свойства. Описание данных и запросы.
Поставщик (№поставщика, Фамилия, Статус, Город) Деталь (№детали, Название, Вес, Цвет, Город) Поставка (№поставщика, №детали, количество)
Таблицы поставщик и деталь являются объектными, таблица поставка – связующая. Ключом таблица поставка является комбинация двух внешних ключей. Таким образом, поставка – слабая сущность. Если потребуется отобразить другие поставки одной и той же детали одного и того же поставщика, то нужно ввести атрибут – дата поставки, чтобы исключить повторение. Другим вариантом будет введение фиктивного ключа - №поставки.