Разработка приложений БД. Логическое и концептуальное проектирование. Построение формальной семантической модели БД

Разработка приложений БД основана на результатах анализа предметной области (ПРО) и концептуальных моделях Про и БД. Процесс проектирования БД распадается на этапы:

1)  содержательный анализ Про и требований пользователей. Первый этап является неформальным и завершается выявлением информации, которую должна содержать БД и определением отношений между компонентами этой информации;

2)  концептуальное проектирование. Второй и последующие этапы являются формальными. Этап завершается построением формализованной концептуальной модели ПРО, определенной в одной из нотаций. Традиционно для этого используется модель «сущность — связь» (ER — модель), в которой определяются формальные объекты и формальные правила поддержания целостности данных;

З) логическое проектирование. На этом этапе концептуальная модель в терминах ER•— модели отображается в реляционную модель;

4)  проектирование реализации. На этом этапе осуществляется реализация полученной на третьем этапе модели в виде схемы БД — с использованием языка определения данных. В итоге, БД начинает свое физическое существование;

5)  построение формальной семантической модели БД для анализа семантики атрибутов.

«Концептуальное понимание» Про так же, как и «концептуальное понимание» соответствующей БД, должны описываться некоторым формальным образом. Средством такого писания служат инфологические модели данных, ориентированные на содержательный анализ ПРО (в отличие от датологических моделей, предназначенных для построения эффективных для совокупностей данных, хранимых в памяти вычислительной системы).

Для «семантической окраски» структур данных в моделях данных используются два основных вида абстракции — обобщение и агрегация.

Обобщение — это вид абстракции, позволяющей соотнести множество объектов данных (знаков) с одним общим для них типом или множество типов — с супертипом. В частном случае, обобщенный «знак — тип» называется классификацией. Обобщение зачастую используется для задания иерархии типов.

Процесс, обратный обобщению, также используется пи семантическом моделировании, и в случае «тип — подтип» называется специализациеи, а в случае «тип — знак» - экземпляризацией.

Агрегация — это вид абстракции, посредством которой объект конструируется из других, базовых объектов. Агрегация может использоваться как на уровне знаков, так и на уровне типов. Процесс, обратный агрегации, называется пошаговой детализацией.

Абстракции обоих видов используются в сочетании друг с другом и позволяют конструировать новые типы на основе базовых. Одновременно абстракции позволяют декомпозировать сложные объекты, уточняя их семантику посредством подчиненных типов или базовых агрегируемых объектов.

Для построения формализованной концептуальной модели ПО используются ER модель и соответствующая ей структурная компонента ER — модели. В модели используется принцип семантического моделирования, предполагающий, что мир состоит из объектов двух видов — сущностей и связей.

Сущность (entity) — это некоторый неделимый (атомарный) объект ПРО, который может быть четко идентифицирован. Сущности могут быть классифицированы по типам сущностей (абстракция обобщения). Тип сущности есть именованное множество сушностей. Каждому типу соответствует множество экземпляров данного типа (абстракция экземпляризации).

Связь (relationship) — это агрегат сущностей. Типы сущности ассоциируются посредством некоторых именованных типов связи (агрегация на уровне типов). Сущности, включенные в связь, называются ее участниками, а число участников связи — степенью связи. Связь степени п называются парной; при п=2 связь называется бинарной, а при п=З тернарной.

В связь может несколько раз агрегироваться одна и та же сущность. В этом случае для каждого вхождения сущности задается ее роль (уникальное имя) в связи.

В некоторых источниках термины «сущность» и «связь» переводятся