Семантические модели данных

Семантические модели данных представляют собой средства представления структуры предметной области и отвечают следующим требованиям:

1) Обеспечение интегрированного представления о предметной области.

2) Понятийный аппарат моделей должен быть понятен и специалисту предметной области, и специалисту, разрабатывающему базу данных.

3) Модель должна содержать информацию, достаточную для дальнейшего проектирования информационной системы.

Семантические модели данных используют общий набор понятий и отличаются друг от друга конструкциями, применяемыми для выражения, полнотой отражения понятий в модели, удобством использования при разработке ЭИС. Примером семантической полноты является язык естественный.

Элементами высказываний являются атомарные факты. Способ представления атомарного факта состоит в указании объектов, их взаимодействий и свойств, которые описывают событие, соответствующее атомарному факту, а также указание времени поступления этого события.

Объекты могут быть атомарными и составными. Атомарный объект – любой объект, разложение которого на другие объекты в рамках данной предметной области не производится. Составные объекты содержат некоторые множества объектов.

Атомарный факт представляется тремя компонентами:

1)множеством объектов;

2)свойствами и связями объектов;

3) временем.

Объекты могут вступать в отношения двух типов:

4) Обобщение – когда один объект определяется в виде множества других объектов. Например, объект “Личность” обобщает такие объекты, как “Рабочий”, “Служащий”, “Студент”.

5) Агрегация – когда объект соотносится с именем действия, в котором он может участвовать. Например, объект “Транспорт” агрегируется с действием “Перевозка”.

Семантические модели данных предполагают два уровня интерпретации:

1) Уровень объектов предметной области

2) Уровень атрибутов базы данных

Существуют различные типы моделей предметной области: например, модели типа «отношение свойство» (property relation models, PR- модели) и модели типа «сущность-связь» (entity relation models, ER- модели), отражающие принципы синтаксической и семантической структуризации данных. Различие между моделями состоит в подходе к дифференциации типов по категориям. В PR- модели такая дифференциация не предусматривается: предполагается, что любой элемент реального мира может быть представлен как некий объект или атрибут объекта. В ER- модели типы обычно распределяются по категориям сущностей, связей, характеристик, причем правила порождения структур для различных категорий в общем случае не совпадают. Наиболее распространенной семантической моделью является модель “сущность – связь ” (entity relation).

Структура предметной области в модели “сущность-связь” изображается в форме диаграммы. Линия на диаграмме соединяет тип сущности с типом связи.

Основными конструктивными элементами семантических моделей являются сущности (категории классификации данных), их свойства (атрибуты) и связи между сущностями.

Сущность (Entity) – любой различимый среди других объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Необходимо различать понятие типа сущности (относящееся к набору однородных объектов) и экземпляра сущности (к конкретному объекту в наборе). Например, типом сущности может быть Город, а экземпляром – Москва, Киев и т.д. Названия типов сущностей пишутся с заглавной буквы или полностью заглавными буквами.

Атрибут – именованная характеристика сущности. Его наименование пишется строчными буквами и должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, атрибут «размер» может быть определен для многих типов сущностей: Город, Автомобиль, Сделка и т.д.). Атрибут может быть необязательным и обязательным.

Ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся. Для сущности «Расписание» ключом может быть как один атрибут «Номер рейса», так и набор атрибутов: {Пункт отправления, Время отправления, Пункт назначения} (составной ключ). Поэтому среди возможных ключей выделяется один ключ – первичный (обычно это несоставной ключ или ключ с минимальным числом атрибутов). Значения атрибутов первичного ключа не могут быть неопределёнными.

Связь (Relationship) – ассоциация двух или более сущностей. Связью называют также ассоциацию между типами сущностей, хотя в данном случае точнее говорить о типе связи. Одно из основных требований к базе данных – это возможность отыскания одних сущностей по другим, для чего необходимо установить между ними определенные связи.

Между двумя сущностями возможны четыре основных вида связей:

§ «один к одному»;

§ «один ко многим»;

§ «многие к одному»;

§ «многие ко многим».

Между одними и теми же сущностями может существовать несколько связей, а связи могут относиться к трём и более сущностям. Метод структурного моделирования “сущность-связь” является вполне достаточным для проектирования базы данных информационной системы, хотя для моделирования остальных её составляющих (прежде всего, приложений) необходимо привлекать другие модели, которые описывают не только данные, но и функции, процессы, потоки данных и т.д.

Связи между сущностями обычно реализуются через связывание их атрибутов. Для этого используется понятие внешнего ключа – набора атрибутов, значения которых совпадает со значениями атрибутов первичного ключа связанной сущности.

Преобразование семантической модели данных в логическую может проводиться либо вручную (в соответствии с существующими методиками), либо автоматически – теми же CASE-средствами, с помощью которых она создавалась. Существуют и полуэкспериментальные СУБД, в которых работа с базой данных происходит непосредственно в семантической модели, – с неявным преобразованием её в реляционную модель или без такового. Наиболее близко ко второму подходу находятся современные объектно-ориентированные СУБД, модели данных которых по многим параметрам близки к семантическим моделям (и даже расширяют их в некоторых аспектах).

Дата добавления: 2014-01-13