Структуризация в моделях данных

Лекция 4 Структуризация в моделях данных

Структуризация данных в моделях позволяет перейти от объектов и связей предметной области к абстрактным структурам, для которых применим инструментарий, обеспечивающий эффективную их программную реализацию. Cтупени перехода к программной реализации:

¨  в предметной области выделяются СУЩНОСТИ, как нечто принадлежащее объективной реальности, представленной в материальной форме  или в форме идеи;

¨  в моделях данных ТИП СУЩНОСТИ представляется в терминах именно  ванного агрегата атрибутов;

¨  при реализации используется инструментарий основанный на представлении типов сущностей либо отношениями, либо расширенными   множествами.

ДОМЕНЫ И АТРИБУТЫ.

Домены - множества однородных элементов, из которых берутся значения семантически значимых объектов и их свойств.

                            код подразделения,

Домен "целые числа"         количество экземпляров книги,

                             число страниц.

АТРИБУТЫ - именованные домены, представляющие собой семантически значимые объекты и свойства для типа сущности.

Атрибуты существуют не сами по себе, а как компоненты других объектов, в которые они включаются посредством агрегации. Полная интерпретация атрибутов и соотношений между ними определяется агрегатами, соответствующими сущностям. При этом, когда мы говорим об агрегации на уровне атрибутов, мы имеем в виду агрегацию множеств, которая и позволяет формировать более сложные типы. Этому процессу придается формальный характер путем описания агрегатов как ОТНОШЕНИЙ или КОМПЛЕКСОВ.

Пример: (S,G) - агрегат "УЧЕБНЫЕ ГРУППЫ", где S- атрибут "код специальности", G - атрибут "наименование группы". Реализация представлена на рис.4.1

Рисунок 4.1

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУР ДАННЫХ

В моделировании данных их представление является весьма важным вопросом по следующим причинам:

¨  данные постольку активны, поскольку существует их форма представления и хранения в оперативной или внешней памяти ЭВМ,

¨  представление данных должно максимально соответствовать набору операций над ними;

¨  данные необходимо предоставлять пользователю максимально облегчая их интерпретацию и применение.

Простейшим способом представления данных, хорошо воспринимаемым конечными пользователями являются таблицы.

Пусть атрибут "код подразделения" определен на домене трехзначных целых чисел, тогда все подразделения некоторого института можно представить в форме таблицы, содержащей единственный столбец, в заголовке которого указано имя атрибута, а в перечне данных порядок не играет роли и дубликаты не допускаются. Т.е. имеет место классическое множество. В то же время аналогичный столбец "численность студенческих групп" может содержать дубликаты и

Рисунок 4.2

соответствующая таблица представляет собой расширенное множество. Опираясь на табличный вариант можно построить представление для агрегатов, соответствующих сущностям и связям.

Если тип сущности как агрегат атрибутов представлен в табличной форме, строки дубликаты не допустимы, а порядок не имеет значения, то такая таблица соответствует математическому отношению. В общем случае ее называют отношением БД. Столбцы этой таблицы называют атрибутами, а строки - кортежами. Для представления структуры данных в этом случае используется термин "реляционная таблица".

Если дубликаты допустимы, а порядок значим, таблицу можно рассматривать как расширенное множество. Ее свойства в этом случае отличаются от свойств реляционной таблицы. Столбцы таблицы, представляющие собой реализацию атрибутов носят название ПОЛЕЙ, строки - записей. В целом таблица в этом случае есть упорядоченная совокупность записей, чаще используется термин "ТАБЛИЦА ЗАПИСЕЙ".

Два этих вида таблиц часто используют в моделировании данных. Представление данных реляционной таблицей позволяет применять математический аппарат ТЕОРИИ ОТНОШЕНИЙ [Мейер     ]. Таблицы записей могут, благодаря их свойствам, оказаться  весьма полезными в практических системах обработки данных, в частности, при использовании сетевой и реляционной моделей данных. Агрегаты типов сущностей (то есть СВЯЗИ) также могут быть представлены этими двумя  типами таблиц.

Пример такой таблицы, отражающей связь дисциплин учебного плана с используемой литературой представлен на рис. 4.3.

1023           5             77           444

1023           5             77           458

1236           2             15          1159

Рисунок 4.3

Агрегат атрибутов, образующий тип сущности, может быть представлен ГРАФОМ, состоящим из вершин и соединяющих вершины дуг. Граф может представлять как интенсионал  (рис. 4.4), так и реализацию атрибутов и их агрегатов (рис 4.5). В процессе реализации вершины графа интерпретируются как значения атрибутов. Путь в графе соединяет значения атрибутов, составляющих экземпляр реализации сущности.

Рисунок 4.4

ОТДЕЛЕНИЯ

Рисунок 4.5

Граф может использоваться для представления типов связей и множества связей. В этом случае каждая вершина представляет собой тип сущности (интенсионал) либо реализацию сущности. Дуги между вершинами соответствуют либо типу связи (интенсионал) либо реализации связи. Связь может быть бинарной  или n-арной (рис. 4.6).

СЛУЖАЩИЙ                    ПРЕДПРИЯТИЕ