Учебная дисциплина «Базы данных» для студентов специальности 230400.62 «Информационные системы и технологии» ЛЕКЦИЯ 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ Вопрос. - презентация

1 Учебная дисциплина «Базы данных» для студентов специальности «Информационные системы и технологии» ЛЕКЦИЯ 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ Вопрос 1. Этапы проектирования баз данных. Вопрос 2. Проектирование баз данных на внешнем уровне. Вопрос 3. Составные части инфологической модели. Требования и подходы к инфологическому проектированию.

2 Литература 1.Базы данных: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. Заведений / А.В. Кузин, С.В. Левонисова. – 2-е изд. стер. – М.: Издательский центр «Академия», Марков А.С., Лисовский К.Ю. Базы данных. Введение в теорию и методологию: Учебник. –М.: Финансы и статистика, Теория и практика построения баз данных. 8- е изд. / Д. Крёнке. –СПб: Питер, 2003.

3 Проектирование баз данных это итерационный, многоэтапный процесс принятия обоснованных решений в процессе анализа информационной модели предметной области, требований к данным со стороны прикладных программистов и пользователей, синтеза логических и физических структур данных, анализа и обоснования выбора программных и аппаратных средств. Рассматривая вопрос проектирования баз данных, будем придерживаться многоуровневого представления данных: внешнего, инфологического, логического (даталогического) внутреннего.

4 Рисунок 1 – Схема взаимосвязи уровней представления данных в БД

5 Внешний уровень это часть (подмножество) концептуальной модели, необходимая для реализации какого-либо запроса или прикладной программы. В некоторых случаях под внешним уровнем понимают более общие понятия, связанные с изучением и анализом информационных потоков предметной области и их структуризацией.

6 При проектировании БД на внешнем уровне необходимо изучить функционирование объекта управления, для которого проектируется БД, всю первичную и выходную документацию с точки зрения определения того, какие именно данные необходимо сохранять в базе данных. Внешний уровень это, как правило, словесное описание входных и выходных сообщений, а также данных, которые целесообразно сохранять в БД. Описание внешнего уровня не исключает наличия элементов дублирования, избыточности и несогласованности данных. Поэтому для устранения этих аномалий и противоречий внешнего описания данных выполняется инфологическое проектирование.

7 Инфологический уровень представляет собой информационно-логическую модель (ИЛМ) предметной области, из которой исключена избыточность данных и отображены информационные особенности объекта управление без учета особенностей и специфики конкретной СУБД. Инфологическое представление данных ориентировано преимущественно на человека, который проектирует или использует базу данных.

8 Логический (концептуальный) уровень построен с учетом специфики и особенностей конкретной СУБД. Этот уровень представления данных ориентирован больше на компьютерную обработку и на программистов, которые занимаются ее разработкой. На логическом уровне формируется концептуальная модель данных, то есть специальным способом структурированная модель предметной области, которая отвечает особенностям и ограничениям выбранной СУБД. Модель логического уровня, поддерживаемую средствами конкретной СУБД, называют еще даталогической.

9 Внутренний уровень связан с физическим размещением данных в памяти ЭВМ. На этом уровне формируется физическая модель БД, которая включает структуры сохранения данных в памяти ЭВМ, в т.ч. описание форматов записей, порядок их логического или физического приведения в порядок, размещение по типам устройств, а также характеристики и пути доступа к данным. От параметров физической модели зависят такие характеристики функционирования БД: объем памяти и время реакции системы.

10 Все работы, которые выполняются на каждом этапе проектирования, должны интегрироваться со словарем данных. Каждый этап проектирования рассматривается как определенная последовательность итеративных процедур, в результате которых формируется определенная модель БД.

11 Существуют два подхода к проектированию баз данных на внешнем уровне: «от предметной области» и «от запроса». При подходе «от запроса» основным источником информации о предметной области есть изучение запросов пользователей и потребностей прикладных программ. При таком подходе БД проектируется для выполнения текущих задач управления без учета возможности расширение системы и возникновение новых задач управление.

12 Функциональный подход «от предметной области» ориентирован на реализацию текущих требований пользователей и прикладных программ без учета перспектив развития системы. Преимущества подхода «от предметной области»: 1)объективность, 2)системность при отображении ПО, 3)стойкость информационной модели, 4)возможность реализации большого количества прикладных программ и запросов, в том числе незапланированных при создании БД. Недостатком этого подхода является значительный объем работ, которые необходимо выполнить при определении информации, подлежащей хранению в БД, что, соответственно, усложняет и увеличивает срок разработки проекта.

13 Рисунок 2 - Обобщенная схема процесса проектирования баз данных на внешнем уровне

14 Основными составными элементами инфологической модели являются сущности (информационные объекты), связи между ними и их атрибуты (свойства). Сущность - любой различимый объект (т.е. объект, который можно отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Связь - ассоциирование двух или более сущностей. Атрибут - поименованная характеристика сущности. Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности.

15 Целью инфологического проектирования является создание структурированной информационной модели ПО, для которой будет разрабатываться БД. Суть инфологического моделирования состоит в выделении сущностей (информационных объектов ПО), которые подлежат хранению в БД, а также в определении характеристик (атрибутов) объектов и взаимосвязей между ними. Существует два подхода к инфологическому проектированию: анализ объектов и синтез атрибутов. Подход, который базируется на анализе объектов, называется нисходящим, а на синтезе атрибутов восходящим.

16 При проектировании на инфологическом уровне создается информационно-логическая модель (ИЛМ), которая должна отвечать таким требованиям, как: - обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных; - корректность схемы БД, то есть адекватное отображение моделированной ПО; - простота и удобство использования на следующих этапах проектирования, то есть ИЛМ может легко отображаться на модели БД, которые поддерживаются известными СУБД (сетевые, иерархические, реляционные и др.); - ИЛМ должна быть описана языком, понятным проектировщикам БД, программистам, администратору и будущим пользователям.

17 Контрольные вопросы 1.Поясните, что понимается под процессом проектирования баз данных и перечислите основные уровни представления данных. 2.Дайте характеристику уровней представления данных, используемых при проектировании баз данных. 3.Приведите и охарактеризуйте существующие подходы к проектированию баз данных на внешнем уровне. 4.Приведите и поясните обобщенную схему процесса проектирования баз данных на внешнем уровне. 5.Перечислите и раскройте содержание основных составных элементов инфологической модели базы данных. 6.Перечислите цель, суть и существующие подходы инфологического проектирования баз данных. 7.Приведите требования, предъявляемые к информационно-логической модели баз данных на инфологическом уровне.