6. Проектирование логической модели данных

При разработке логической модели базы данных прежде всего необходимо решить, какая модель данных наиболее подходит для отображения конкретной концептуальной модели предметной области [4]. Системы управления базами данных поддерживают одну из известных моделей данных или некоторую их комбинацию. Известны три наиболее распространенных модели данных: реляционная, иерархическая и сетевая. Они были детально рассмотрены ранее.

Пусть используется рассматриваемая выше концептуальная модель, приведенная на рис. 5.9.

6.1. Отображение на реляционную модель данных

Реляционная модель данных состоит из ряда отношений (таблиц). При отображении концептуальной модели, приведенной на рис. 5.9, на логическую модель необходимо определить отношения и их атрибуты. Отдельные атрибуты этих отношений являются их первичными ключами.

Каждый прямоугольник на рис. 5.9 представляет отношение и содержит присущие ему атрибуты. Всего здесь показано пять отношений: СТУДЕНТ, КУРС, СЕМЕСТР, СЕМЕСТР+КУРС и СЕМЕСТР+КУРС+СТУДЕНТ.

На табл. 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 показаны соответствующие отношения и значения их атрибутов.

Таблица 6.1

СТУДЕНТ

НОМ-СТУДЕНТА	ИМЯ-СТУДЕНТА	СТАТУС	ГЛАВНЫЙ	ВТОРОСТЕПЕННЫЙ	КУРАТОР
123456789	Дж. Ф. СМИТ	СТУДЕНТ	ВЫЧ ТЕХНИКА	ГИМНАСТИКА	ДЖ. А. КОР РИГАН
897654321	Ф. X. ФРЭН	АСПИРАНТ	ЭЛЕКТРОТЕХНИКА	ФИЗИКА	Д. Ф. СЛАТТЕР
967831201	ДЖ. Ф. БАНДИ	АСПИРАНТ	БИОХИМИЯ	РАДИОЛОГИЯ	А. С. ГОЛДСТАЙН

Таблица 6.2

КУРС

НОМ-КУРСА

ВТ601 ВТ603 ВТ605 ВТ618 ВТ623 ЭТ101 ОФ500

Таблица 6.3

СЕМЕСТР

СЕМЕСТР	ДНАЧСЕМ	ДКСЕМ
ВЕСЕННИЙ 1998	12 января 1998	29 апреля 1998
ЛЕТНИЙ 1998	11 мая 1998	16 августа 1998
ОСЕННИЙ 1998	9 сентября 1998	21 декабря 1998
ВЕСЕННИЙ 1999	10 января 1999	30 апреля 1999
ЛЕТНИЙ 1999	12 мая 1999	15 августа 1999
ОСЕННИЙ 1999	10 сентября 1999	20 декабря 1999

Таблица 6.4

СЕМЕСТР+КУРС

СЕМЕСТР	НОМ-КУРСА	НАЗВ-КУРСА	ИМЯ-ПРЕП	ГОРОДОК	ДЕНЬ-ВРЕМЯ	ЗДАНИЕ-НОМ-АУДИТОРИИ -
ЛЕТНИЙ 1999	ВТ608	КОМПИЛЯТОРЫ	А. Б. АДАМС	БРУКЛИН	ЧЕТВ 8—10	ГЛАВН. 601
ЛЕТНИЙ 1999	ВТ623	ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ И ДЕСЯТИЧНЫЕ СИСТЕМЫ	ДЖ. -Н. ДОЛМ	УАЙТ ПЛЕЙНС	ВТОРН 6—8	АССТ389
ЛЕТНИЙ 1999	ОФ500	ПОЛЯ И ВОЛНЫ	А. Т. ФРИДМАН	БРУКЛИН	ПОН 8—10	АЛ302
ОСЕННИЙ 1999	ВТ601	ВВЕДЕНИЕ В ВЫЧ. ТЕХНИКУ	А. Б. АДАМС	УАЙТ ПЛЕЙНС	СР 6—8	АЛ201
ОСЕННИЙ 1999	ВТ605	АЛГОРИТМЫ И СТРУКТУРЫ ДАННЫХ	ДЖ. С. ФИНКС	БРУКЛИН	ЧЕТВ 8—10	ГЛАВН. 605
ОСЕННИЙ 1979	ВТ623	ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ И ДЕСЯТИЧНЫЕ СИС­ТЕМЫ	А. М. ДЖОНС	ЛОНГ АЙЛЕНД	ВТОРН 6—8	ГЛАВН. 238
ОСЕННИЙ 1979	ОФ500	ПОЛЯ И ВОЛНЫ	А. Б. АДАМС	БРУКЛИН	ЧЕТВ 20—22	АССТ389

Таблица 6.5

СЕМЕСТР+КУРС+СТУДЕНТ

СЕМЕСТР	НОМ-КУРСА	НОМ-СГУДЕНТА	ЗАЧЕТЫ
ЛЕТО 1979	ВТ608	967831201	4
ЛЕТО 1979	ВТ608	897645123	2
ЛЕТО 1979	ВТ62Э	967831201	3
ЛЕТО 1979	ОФ500	967831201	4
ОСЕНЬ 1979	ВТ601	123456789	3
ОСЕНЬ 1979	ВТ601	897645123	2
ОСЕНЬ 1979	ВТ605	123456789	2
ОСЕНЬ 1979	ВТ623	967831201	3
ОСЕНЬ 1979 •	ОФ500	897645123	3

Представление пользователя о таблице СТУДЕНТ иллюстрируется табл. 6.1. Атрибутами этого отношения являются НОМ-СТУДЕНТА, ИМЯ-СТУДЕНТА, СТАТУС, ГЛАВНЫЙ, ВТОРОСТЕПЕННЫЙ и КУРАТОР. Первичным ключом отношения является НОМ-СТУДЕНТА. Значения первичного ключа уникальны, т. е. не существует двух кортежей (строк) с одинаковыми номерами студента.

Отношение КУРС на табл. 6.2 содержит только один атрибут НОМ-КУРСА (номер курса), являющийся ключевым. В эту таблицу включены номера всех курсов, которые преподаются в университете. Номера курсов уникальны.

Отношение СЕМЕСТР на табл. 6.3 состоит из следующих атрибутов: СЕМЕСТР (номер семестра), ДНАЧСЕМ (дата начала семестра) и ДКОНСЕМ (дата окончания семестра). Первичным ключом этого отношения служит номер семестра. Значение номера семестра однозначно определяет дату начала и окончания семестра, например, осенний семестр 1979 г. начинается 10 сентября 1999 г. и заканчивается 22 декабря 1999 г.

Отношение СЕМЕСТР+КУРС (табл. 6.4) связывает отношения СЕМЕСТР и КУРС. Ключевые атрибуты этого отношения — СЕМЕСТР и НОМ-КУРСА. Отношение содержит следующие неключевые атрибуты: НАЗВ-КУРСА, ИМЯ-ПРЕП, ГОРОДОК, ДЕНЬ-ВРЕМЯ и ЗДАНИЕ-НОМ-АУДИТОРИИ. Ключ отношения является составным, так как состоит более чем из одного атрибута. Для данного семестра и данного номера курса существует только по одному значению атрибутов НАЗВ-КУРСА, ИМЯ-ПРЕП, ГОРОДОК, ДЕНЬ-ВРЕМЯ и ЗДАНИЕ-НОМ-АУДИТОРИИ. Эта таблица отражает представление пользователя обо всех курсах, преподаваемых в течение данного семестра и обо всех семестрах, в течение которых преподается данный курс. Например, в осеннем семестре 1999 г. преподаются курсы ВТ601, ВТ605, ВТ623 и ОФ500, при этом курс ВТ623 преподается в течение летнего и осеннего семестров 1999 г. Сочетание значений НОМ-КУРС и СЕМЕСТР однозначно определяет значения неключевых атрибутов.

Наконец, с помощью отношения СЕМЕСТР + КУРС + СТУДЕНТ (табл. 6.5) устанавливается связь между отношениями СЕМЕСТР, КУРС и СТУДЕНТ. Первичный ключ отношения составлен из атрибутов СЕМЕСТР, НОМ-КУРСА и НОМ-СТУДЕНТА. Неключевой атрибут один – ЗАЧЕТЫ. В течение одного семестра преподается несколько курсов. Каждый курс изучает несколько студентов. С другой стороны, в течение данного семестра каждый студент может изучать несколько курсов. Эта таблица позволяет реализовать взаимосвязь «многие ко многим» между семестрами, курсами и студентами.

Пять отношений, приведенных на табл. 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, отражают пользовательские представления о логической модели базы данных. Эта логическая модель выведена из концептуальной модели, показанной на рис. 5.9. Ряд представлений пользователя характеризуется наличием избыточных ключевых атрибутов. Например, атрибут НОМ-КУРСА встречается в трех из пяти отношений. При их физической реализации избыточность может быть устранена.

Таким образом, отображение концептуальной модели данных на реляционную проводится относительно просто. Каждый прямоугольник концептуальной модели отображается в одно отношение, которое отражает представление пользователя в удобном для него табличном формате. Простота отображения связана с тем, что при разработке концептуальной модели использовался реляционный подход.