Метод Баркера

Основные понятия

Подход, используемый в CASE - средстве SILVERRUN.

Основные понятия. Метод Баркера.

Лекция 18.

Тема: «Моделирование данных»

Учебные вопросы:

Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ЭИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных.

Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы «сущность-связь» (ERD), нотация которых впервые была введена Питером Ченом в 1976 г. Базовым понятием ERD являются:

Сущность (Entity) – реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области.

Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:

• иметь уникальное имя;
• обладать одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;
• обладать одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.

Связь (Relationship) - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь – это ассоциация между сущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности ассоциирован с произвольным (в том числе и нулевым) количеством экземпляров второй сущности, и наоборот.

Атрибут - любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Экземпляр атрибута – это определенная характеристика определенного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. На диаграмме «сущность-связь» атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями.

Одной из наиболее распространенных нотаций ERD является нотация, предложенная Ричардом Баркером, автором методов, используемых в технологии создания ПО фирмы Oracle. Метод Баркера можно пояснить на примере моделирования данных компании по торговле автомобилями. Исходными данными для построения ERD являются результаты интервью, проведенного с персоналом компании:

Главный менеджер: одна из основных обязанностей - содержание автомобильного имущества. Он должен знать, сколько заплачено за машины и каковы накладные расходы. Обладая этой информацией он может установить нижнюю цену, за которую мог бы продать данный экземпляр. Кроме того, он несет ответственность за продавцов, и ему нужно знать, кто, что продает и сколько машин продал каждый из них.

Продавец: ему нужно знать, какую цену запрашивать и какова нижняя цена за которую можно совершить сделку. Кроме того, ему нужна основная информация о машинах: год выпуска, марка, модель и т.д.

Администратор: его задача сводится к составлению контрактов, для чего нужна информация о покупателе, автомашине и продавце, поскольку именно контракты приносят продавцам вознаграждения за продажи.

Первый шаг моделирования - извлечение информации из интервью и выделение сущностей.

Обращаясь к выдержкам из интервью, можно увидеть, что сущности, которые могут быть идентифицированы главным менеджером, - это автомашины и продавцы. Продавцу важны сведения об автомашинах и связанные с их продажей данные. Для администратора важны покупатели, автомашины, продавцы и контракты.

Исходя из этого, выделяются четыре сущности, которые изображаются на диаграмме:

Второй шаг моделирования – идентификация связей.

Определение связи в методе Баркера несколько отличается от данного Ченом. Связь - это ассоциация между сущностями, при которой, как правило, каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе и нулевым) количеством экземпляров второй сущности, называемой сущностью-потомком, а каждый экземпляр сущности - потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности - родителя. Таким образом, экземпляр сущности - потомка может существовать только при существовании сущности - родителя.

Связи может даваться имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола и помещаемое рядом с линией связи. Имя каждой связи между двумя сущностями должно быть уникальным, но имена связей в модели не обязаны быть уникальными. Имя связи всегда формируется с точки зрения родителя, так что может быть образовано предложение соединением имени сущности - родителя, имени связи, выражения степени и имени сущности-потомка.

Например, связь продавца с контрактом может быть выражена следующим образом:

• продавец может получить вознаграждение за один контракт или более;
• контракт должен быть инициирован ровно одним продавцом.

Степень и обязательность связи можно показать графически (рис.23).

Рис. 23. Степень и обязательность связи

Изобразим графически предложения, описывающие связь продавца с контрактом (рис.24).

Рис. 24. Отображение связи «продавец – контракт»

Описав также связи остальных сущностей получим полную диаграмму (рис25).

Рис. 25. Диаграмма «сущность-связь» без атрибутов

Атрибут может быть либо обязательным, либо необязательным. Обязательность означает, что атрибут не может принимать неопределенных значений. Обязательный атрибут помечается звездочкой, а необязательный - кружком. Атрибут может быть либо описательным (т.е. обычным дескриптором сущности), либо входить в состав уникального идентификатора (ключа). Уникальный идентификатор - это атрибут или совокупность атрибутов и/или связей, предназначенная для уникальной идентификации каждого экземпляра данного типа сущности. В случае полной идентификации каждый экземпляр данного типа сущности полностью идентифицируются своими собственными ключевыми атрибутами, в противном случае в его идентификации участвуют также атрибуты другой сущности родителя.

Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем, выражаемым существительным, описывающим представленную атрибутом характеристику. Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности, причем каждый атрибут занимает отдельную строку. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и выделяются знаком «#». При существовании нескольких возможных ключей один из них обозначается в качестве первичного, а остальные – как альтернативные.

С учетом имеющейся информации дополним построенную ранее диаграмму (рис.26).

Рис. 26. Диаграмма «сущность - связь с атрибутами»

Помимо перечисленных основных конструкций модель данных может содержать ряд дополнительных.

Супертипы и подтипы: одна сущность является обобщающим понятием для группы подобных сущностей (рис.27).

Рис. 27. Супертипы и подтипы

Взаимно исключающие связи: каждый экземпляр сущности участвует только в одной связи из группы взаимно исключающих (рис.28).

Рис. 28. Взаимно - исключающие связи

Подход, используемый в CASE – средстве SILVERRUN

В CASE – средстве SILVERRUN для концептуального моделирования данных (на стадии формирования требований) используется один из вариантов нотации Чена (рис. 29). На ERD – диаграмме сущность обозначается прямоугольником, содержащим имя сущности, а связь – овалом, связанным линией с каждой из взаимодействующих сущностей. Числа над линиями означают степень и обязательность связи.

Рис. 29. Обозначение сущностей и связей

В данном примере:

• физическое лицо может не иметь банковского счета (необязательная связь) либо иметь много счетов (степень связи N);
• каждый банковский счет может принадлежать одному (обязательная связь) и только одному физическому лицу (степень связи - 1).

При описании атрибутов в верхней части прямоугольника располагается имя сущности, а в нижней части список атрибутов, описывающих сущность (рис30). Обычно идентификаторы появляются в начале списка атрибутов.

Рис. 30. Графическое представление сущности

Существуют следующие виды идентификаторов:

• Первичный/альтернативный: сущность может иметь несколько идентификаторов. Один должен являться основным (первичным), а другие – альтернативными. Первичный идентификатор на диаграмме подчеркивается. Альтернативные идентификаторы начинаются с символов <1> для первого альтернативного идентификатора, <2> - для второго и т.д. В реляционной модели, полученной из концептуальной модели данных, первичные ключи используются в качестве внешних ключей. Альтернативные идентификаторы не копируются в качестве внешних ключей в другие таблицы.

Простой/составной: идентификатор, состоящий из одного атрибута, является простым, из нескольких атрибутов – составным (рис.31);

Рис. 31. Составной идентификатор

Абсолютный / относительный: если все атрибуты, составляющие идентификатор, принадлежат сущности, то идентификатор является абсолютным. Если один или более атрибутов идентификатора принадлежат другой сущности, то идентификатор является относительным. Когда первичный идентификатор является относительным, сущность определяется как зависимая сущность, поскольку ее идентификатор зависит от другой сущности (рис.32). В примере на рисунке ниже идентификатор сущности Строка-заказа является относительным. Он включает идентификатор сущности ЗАКАЗ, что показано на рисунке подчеркиванием 1,1.

Рис. 32. Относительный идентификатор

Как и сущности, связи могу иметь атрибуты. Пример ниже показывает атрибуты связи. В этом примере для того, чтобы найти оценку студента, нужно знать не только идентификатор студента, но и номер курса. Оценка не является атрибутом студента или атрибутом курса; она является атрибутом обеих сущностей. Это атрибут связи между студентом и курсом, которая на примере называется регистрация (рис.33).

Рис. 33. Связь с атрибутами

Связь между сущностями в концептуальной модели данных является типом, который представляет множество экземпляров связи между экземплярами сущности. Для того, чтобы идентифицировать определенный экземпляр сущности, используется идентификатор сущности. Точно также для определения экземпляров связи между сущностями требуется идентификатор связи. Так, в примере на рисунке идентификатором отношения регистрация является идентификатор студента и номер курса, поскольку вместе они определяют конкретный экземпляр связи студентов и курсов.

В связи «супертип-подтип» общие атрибуты типа определяются в сущности- супертипе, сущность-подтип наследует все атрибуты супертипа (рис. 34). Экземпляр подтипа существует только при условии существования определенного экземпляра супертипа. Подтип не может иметь идентификатора (он импортирует его из супертипа).

Рис. 34. Связь «супертип-подтип»

В дальнейшем в процессе проектирования базы данных (на стадии проектирования) концептуальная модель данных преобразуется в реляционную модель, для описания которой используется отдельная графическая нотация. Каждая конструкция концептуальной модели преобразуется в таблицы или колонки таблиц, являющиеся двумя основными конструкциями реляционных баз данных.

Основным различием между реляционной и концептуальной моделью является представление связи: в концептуальной модели связь может соединять любое количество сущностей, а в реляционной модели - связь является либо унарной, либо бинарной (она не может связывать больше двух различных таблиц.

Дата добавления: 2014-01-04