Глава 1 Внешние модели данных

В этой главе рассматриваются вопросы построения внеш­них моделей данных, отражающих информационные по­требности отдельных категорий пользователей автомати­зированной системы.

• Общие положения — в чем сущность внешних моде­лей данных и каково их место в процессе концептуального проектирования базы данных.

• Иерархическая модель — как организованы «слож­ные таблицы», получившие распространение в качестве модели внешнего представления в операциональных базах данных.

• Целостность иерархических моделей — как форму­лируются и обеспечиваются ограничения данных при про­ектировании «сложных таблиц».

• Построение иерархических моделей — как происхо­дит разработка «сложных таблиц» при проектировании внешних моделей данных.

• Многомерная модель — как организован «гиперкуб данных», получивший распространение в качестве модели внешнего представления для многомерного анализа и под­держки принятия решений.

1.1. Общие положения

Информационные потребности пользователей — это первый вопрос, с которого начинается проектирование концептуальных моделей базы данных. Необходимо выяс­нить, какие данные в какой форме необходимы различным категориям пользователей системы или приложениям ба­зы данных для того, чтобы эффективно выполнять авто­матизированные функции. Модель данных является фор­мальным представлением таких потребностей с той или иной степенью абстракции.

Автоматизированные функции систе­мы рассматриваются здесь как функции, для выполнения которых пользова­телю необходима информация, храня­щаяся в базе данных (рис. 1.1). Напри­мер, для управления учебным процессом работникам деканата нужны сведения из базы данных о сту­дентах факультета и их успеваемости по различным учебным дисциплинам; работникам отдела кадров организации требуются сведения о сотрудниках; рабочим, прокладывающим канаву, необходимы сведения о залегании электрических и телефонных кабелей и т.д. Существенной особенностью является то, что необходимо заранее, до заполнения базы данных определить, какого рода сведения должны в ней храниться и как они должны быть организованы. Модели данных как раз и должны ответить на эти вопросы.

Внешние модели данных отражают информационные потребности отдельных категорий пользователей системы, или, иначе говоря, информационные потребности отдель­ных автоматизированных функций или приложений базы данных. Термин «внешние» ("external models") подчерки­вает их направленность во внешнюю среду относительно базы данных. Внешние модели, каждая из которых скон­струирована («заточена») под одну, «свою» автоматизиро­ванную функцию, часто называют локальными моделями данных.

Концептуальная или инфологическая модель данных, в отличие от внешних моделей, ориентирована на базу дан­ных в целом. Термин «концептуальная» подчеркивает ее независимость как от конкретных приложений, так и от конкретной среды реализации базы данных. Это инфор­мационная модель предметной области, объективно необ­ходимая для функционирования автоматизированной си­стемы при любом способе реализации базы данных неза­висимо от используемой СУБД. Концептуальную модель, отражающую информационные потребности всей совокуп­ности автоматизированных функций, часто называют гло­бальной моделью данных.

База данных строится на основе концептуальной моде­ли, поскольку именно концептуальная модель отражает всю совокупность необходимых данных. Сама же концеп­туальная модель строится (синтезируется) на основе обоб­щения всей совокупности внешних моделей.

Интерфейс пользователя, предоставляемый приложе­ниями баз данных пользователю для выполнения автома­тизированных функций, строится в соответствии с внеш­ними моделями, поскольку именно они отражают его ин­формационные потребности. Вместе с тем, доступ к дан­ным определяется концептуальной моделью базы данных. Поэтому при разработке интерфейса пользователя необхо­димо представление об отображении внешних моделей на концептуальную.

Двойственная роль внешних моделей, таким образом, состоит в том, что они должны, с одной стороны, давать возможность для построения глобальной концептуальной модели данных, чтобы служить основой для реализации собственно базы данных, с другой стороны, как можно яс­нее отражать информационные потребности соответству­ющих категорий пользователей, чтобы служить основой для разработки пользовательского интерфейса. Поэтому в процессе концептуального проектирования базы данных разработчик дважды имеет дело с внешними моделями: на начальном этапе, когда они разрабатываются на осно­ве анализа информационных потребностей отдельных ав­томатизированных функций, и на завершающем этапе, ко­гда устанавливается их отображение на концептуальную модель.

Приложение базы данных (Database Application) — программа или программная система, предназначенная для выполнения некоторой со­вокупности функций в данной предметной области и использующая ре­сурсы некоторое системы баз данных.

Тотальная информатизация ведет дело к тому, что рабочий XXI ве­ка будет рыть канаву не иначе, как вооружившись лопатой с портатив­ным компьютером, имеющим доступ к глобальной навигационной си­стеме и сети Интернет. Конечно, при этом не обойтись без базы данных!

Существует понятие логической модели данных (Logical Data Model), являющейся видоизменением концептуальной модели с учетом возможностей и ограничений используемой СУБД, но не связанную со средой хранения данных, а также понятие внутренней модели (Internal Data Model) или модели хранения, задающей описание организации ба­зы данных в среде хранения используемой СУБД. Эти модели относятся к более низкому уровню абстракции и, как правило, не рассматривают­ся на этапе концептуального проектирования.