Выделение информационных объектов предметной области

Процесс выделения информационных объектов предметной области, отвечающих требованиям нормализации, может производиться на основе интуитивного или формального подхода. Теоретические основы формального подхода были разработаны и полно изложены в монографиях по организации баз данных известного американского ученого Дж. Мартина. При интуитивном подходе легко могут быть выявлены информационные объекты, соответствующие реальным объектам. Однако, получаемая при этом информационно-логическая модель, как правило, требует дальнейших преобразований, в частности, преобразования много-многозначных (M:N) связей между объектами. При таком подходе возможны существенные ошибки, если отсутствует достаточный опыт. Последующая проверка выполнения требований нормализации обычно приводит к необходимости уточнения информационных объектов.

Рассмотрим формальные правила, которые могут быть использованы для выделения информационных объектов, отвечающих требованиям нормализации:

• На основе описания предметной области выявить документы и их реквизиты, подлежащие хранению в базе данных.
• Определить функциональные зависимости между реквизитами.

Замечание. Функциональную зависимость реквизитов можно изобразить графически в виде линий со стрелками, идущих от ключевого реквизита к описательному (зависимому). Эти зависимости целесообразно отразить непосредственно в таблице, где представлен состав реквизитов, сгруппированных по документам.

• Выбрать все зависимые реквизиты и указать для них ключевые реквизиты (один или несколько).

Замечание.В случае транзитивной зависимости некоторые реквизиты являются одновременно зависимыми и ключевыми и соответственно представлены в группе зависимых и ключевых.

• Сгруппировать реквизиты, зависимые от одних и тех же ключевых реквизитов. Полученные группы зависимых реквизитов вместе с ключевыми реквизитами образуют информационные объекты.

После выделения информационных объектов надо дать окончательное их описание. В таком описании может быть представлена также семантика информационных объектов, то есть их смысловое определение. Затем можно осуществить контрольную проверку выполнения требований нормализации. При использовании приведенных правил нет необходимости отдельно преобразовывать транзитивные зависимости реквизитов. Совокупность получаемых при этом информационных объектов позволяет получить информационно-логическую модель, не требующую дальнейших преобразований для построения реляционной базы данных. Как правило, сразу оказываются выделенными объекты, выполняющие роль связки между объектами, находящимися в много-многозначных отношениях.

Пример проектирования БД "Учебный процесс"

Пусть требуется построить БД, содержащую информацию об учебном процессе текущего семестра. Необходимые данные хранятся в следующих документах:

• списки групп студентов;
• списки преподавателей кафедр;
• перечень изучаемых предметов;
• учебные программы;
• распределение нагрузки между преподавателями;
• экзаменационные ведомости.

В первую очередь, в имеющихся документах необходимо выявить реквизиты, подлежащие хранению в БД, определить функциональную зависимость между ними, выделить ключевые и описательные реквизиты и сгруппировать реквизиты, зависимые от выделенных ключевых реквизитов.
Вторым этапом является описание полученных информационных объектов. Удобной формой описания структуры информационных объектов являются таблицы. Для рассматриваемой задачи получено семь таблиц:

Таблица "Кафедра"

Таблица "Группа"

Таблица "Предмет"

Таблица "Преподаватель"

Таблица "Студент"

Таблица "Изучение"

Таблица "Успеваемость"

В рассмотренных таблицах добавлен столбец "Тип поля", являющийся характеристикой не информационного объекта, а таблицы БД. Он добавлен для иллюстрации особенностей реализации БД:

• связываемые поля должны быть одного типа;
• для ключевых полей в Access имеется специальный тип счетчик. Этот тип предусматривает автоматическое заполнение поля порядковыми номерами записей и является числовым типом в формате длинного целого. Поэтому внешние ключи этих полей тоже должны иметь формат длинного целого.

Реквизит НГ реализован как текстовое с максимальной длиной 6 символов, поскольку номер группы может содержать буквы и его можно использовать в качестве ключа.
Для реквизита ФОТО в таблице "Кафедра" используется "Поле объекта OLE" для обеспечения возможности выводить фотографию.
Реквизиту ПРОГ таблицы "Предмет" соответствует тип поля МЕМО для вывода сравнительно большого текста, такого, как программа обучения по предмету.
Следующим этапом проектирования БД является определение связей между информационными объектами. Связи устанавливаются последовательно между парами объектов. В данной задаче все связи имеют тип отношения "один ко многим".
Информационно-логическая модель БД "Учебный процесс", построенная в соответствии с выявленными информационными объектами и связями, показана на рисунке:

Информационно-логическая модель приведена в каноническом виде, т к. объекты размещены по уровням. На нулевом уровне размещаются объекты, не подчиненные никаким другим объектам. Уровень остальных объектов определяется наиболее длинным путем к объекту от нулевого уровня. Такое размещение объектов дает представление об их иерархической подчиненности, делает модель более наглядной и облегчает понимание связей между объектами.

Используя информационно-логическую модель, на этапе реализации связей между таблицами получим следующую схему данных.

Контрольные вопросы

1. В каких формах может быть представлено описание предметной области на основе которого требуется разработать базу данных?
2. Почему нельзя напрямую использовать документы, описывающие предметную область и имеющие табличную форму, в качестве таблиц проектируемой базы данных?
3. Чем отличается информационный объект от документа, описывающего предметную область?
   Чем отличается информационный объект от таблицы базы данных?
4. Что такое "реквизит информационного объекта"? Приведите примеры реквизитов для объектов, рассмотренных в примере.
5. Какие отношения возможны между связанными информационными объектами?
6. Что такое транзитивная зависимость реквизита? Приведите пример.
7. Что такое каноническая форма информационно-логической модели. Как эта форма отражена на схеме данных рассмотренного примера?
8. Приведите примеры выполнения требований нормализации в проекте базы данных "Учебный процесс".
9. Приведите примеры объектов, в которых не выполняются требования нормализации.