Модели данных и концептуальное моделирование

Выше уже упоминалось, что схема создается с помощью некоторого языка определения данных. В действительности она создается на основе языка определения данных конкретной целевой СУБД. К сожалению, это язык относительно низкого уровня; с его помощью трудно описать требования к данным в масштабе всей организации так, чтобы созданная схема была доступна пониманию пользо­вателей самых разных категорий. В чем мы действительно нуждаемся, так это в описании схемы на некотором, более высоком уровне. Это описание будем назы­вать моделью Данных.

Модель данных. Интегрированный набор понятий для описания и обработки данных, связей между ними и ограничений, накладываемых на данные в некото­рой организации,

Модель является представлением "реального мира" объектов и событий, а так­же существующих между ними связей. Это некоторая абстракция, в которой акцент делается на самых важных и неотъемлемых аспектах деятельности организа­ции, а все второстепенные свойства игнорируются. Таким образом, можно сказать, что модель данных представляет саму организацию. Модель должна отражать ос­новные концепции, представленные в таком виде, который позволит проектиров­щикам и пользователям базы данных обмениваться конкретными и недвусмыс­ленными мнениями о роли тех или иных данных в организации. Модель данных можно рассматривать как сочетание трех указанных ниже компонентов.

• Структурная часть, т.е. набор правил, по которым может быть построена база данных.
• Управляющая часть, определяющая типы допустимых операций с данными (сюда относятся операции обновления и извлечения данных, а также операции изменения структуры базы данных).
• Набор (необязательный) ограничений поддержки целостности данных, га­рантирующих корректность используемых данных.

Цель построения модели данных заключается в представлении данных в по­нятном виде. Если такое представление возможно, то модель данных можно лег­ко применить при проектировании базы данных. Для отображения обсуждав­шейся в разделе 2.1 архитектуры ANSI-SPARC можно определить следующие три связанные модели данных:

• внешняя модель данных, отображающая представления каждого сущест­вующего в организации типа пользователей, которую иногда называют предметной областью (Universe of Discourse — UoD);
• концептуальная модель данных, отображающая логическое (или обобщен­ное) представление о данных, независимое от типа выбранной СУБД;
• внутренняя модель данных, отображающая концептуальную схему опреде­ленным образом, подходящим для выбранной целевой СУБД.

В литературе предложено и опубликовано достаточно много моделей данных. Они подразделяются на три категории: объектные (object-based) модели данных, модели данных на основе записей (record-based) и физические модели данных. Первые две используются для описания данных на концептуальном и внешнем уровнях, а последняя — на внутреннем уровне.

Объектные модели данных

При создании объектных моделей данных используются такие понятия, как сущности, атрибуты и связи. Сущность — это отдельный элемент деятельности организации (сотрудник или клиент, место или вещь, понятие или событие), ко­торый должен быть представлен в базе данных. Атрибут — это свойство, которое описывает некоторый аспект объекта и значение которого следует зафикси­ровать, а связь является ассоциативным отношением между сущностями. Ниже перечислены некоторые наиболее общие типы объектных моделей данных.

• Модель типа "сущность-связь”, или ER-модель (Entity-Relationship model).
• Семантическая модель.
• Функциональная модель.
• Объектно-ориентированная модель.

В настоящее время ER-модель стала одним из основных методов концептуаль­ного проектирования баз данных, и именно она лежит в основе предлагаемой в этой книге методологии проектирования баз данных. Объектно-ориентированная модель расширяет определение сущности с целью включения в него не только ат­рибутов, которые описывают состояние объекта, но и действий, которые с ним связаны, т.е. его поведение. В таком случае говорят, что объект инкапсулирует состояние и поведение.

Модели данных на основе записей

В модели на основе записей база данных состоит из нескольких записей фик­сированного формата, которые могут иметь разные типы. Каждый тип записи определяет фиксированное количество полей, каждое из которых имеет фикси­рованную длину. Существуют три основных типа логических моделей данных на основе записей: реляционная модель данных (relational data model), сетевая мо­дель данных (network data model) и иерархическая модель данных (hierarchical data model). Иерархическая и сетевая модели данных были созданы почти на де­сять лет раньше реляционной модели данных, потому их связь с концепциями традиционной обработки файлов более очевидна.

Реляционная модель данных

Реляционная модель данных основана на понятии математических отноше­ний. В реляционной модели данные и связи представлены в виде таблиц, каждая из которых имеет несколько столбцов с уникальными именами. В табл. 1 и 2 показан пример реляционной схемы некоторой части проекта DrеатНоте, содер­жащей сведения об отделениях компании и персонале организации. Например, из табл. 2 видно, что сотрудник John Whi te работает менеджером с годовой зар­платой 30000 фунтов стерлингов в отделении компании с номером (branchNo) ВО05, который, согласно данным из табл. 1, расположен по адресу 22 Deer Rd, London. Здесь важно отметить, что между отношениями Staff и Branch сущест­вует следующая связь: сотрудник работает в отделении компании. Однако между этими двумя отношениями нет явно заданной связи; ее существование можно за­метить, только зная, что атрибут branchNo в отношении Staff эквивалентен ат­рибуту branchNo в отношении Branch.

Таблица 1. Пример описания сущности Branch в реляционной схеме

Таблица 2. Пример описания сущности Staff в реляционной схеме

Вас заинтересует / Intresting for you:

Модели данных и языки запросов 1359 просмотров Дэн Wed, 06 Mar 2019, 16:11:35

Индексирование во временных ба... 1455 просмотров Ирина Светлова Sun, 24 Mar 2019, 06:49:28

Реляционная модель в сравнении... 4050 просмотров Дэн Tue, 05 Mar 2019, 07:15:14

Что такое базы данных? Назначе... 12924 просмотров Ирина Светлова Mon, 28 Oct 2019, 05:41:34