Інформаційна модель предметної області бази даних

Інформаційна модель даних призначена для подання семантики ПО у термінах суб'єктивних засобів опису - сутностей, атрибутів, ідентифікаторів сутностей, супертипів, підтипів і т.д.

Інформаційна модель ПО БД містить такі основні конструкції:

· діаграми "сутність-зв'язок" (Entity - Relationship Diagrams);

· визначення сутностей;

· унікальні ідентифікатори сутностей;

· визначення атрибутів сутностей;

· відношення між сутностями;

· супертипи й підтипи.

Елементи інформаційної моделі даних ПО є вхідними даними для вирішення завдання проектування БД - створення логічної моделі даних.

Предметом інформаційної моделі є абстрагування об'єктів або явищ реального світу у рамках ПО, у результаті якого виявляються сутності ПО. Як правило, вони позначаються іменником природної мови.

Сутність описується за допомогою даних, іменованих властивостями або атрибутами сутності. Як правило, атрибути є визначеннями у висловленні про сутності й позначаються іменниками природної мови. Сутності вступають у зв'язки один з одним через свої атрибути. Кожна група атрибутів, що описують один реальний прояв сутності, являє собою екземпляр сутності. Іншими словами, екземпляри сутності - це реалізації сутності, що відрізняються одне від одного й допускають однозначну ідентифікацію.

Одним з основних комп'ютерних засобів розпізнавання сутностей у базі даних є присвоєння сутностям ідентифікаторів. Часто ідентифікатор сутності називають ключем. Завдання вибору ідентифікатора сутності є суб'єктивним завданням. Оскільки сутність визначається набором своїх атрибутів, то для кожної сутності доцільно виділити таку підмножину атрибутів, що однозначно ідентифікує дану сутність.

Завдання розробника БД - забезпечити при збереженні екземплярів сутності у БД наявність у кожного її нового екземпляра унікального ідентифікатора. Унікальний ідентифікатор сутності - це атрибут сутності, що дозволяє відрізняти одну сутність від іншої. Якщо сутність має кілька унікальних ідентифікаторів, так званих можливих ключів, то розробник повинен обрати первинний ключ сутності.

Розрізняють однозначні й багатозначні атрибути. Однозначними є атрибути, які в межах конкретного екземпляра сутності мають тільки одне значення. У протилежному разі вони вважаються багатозначними.

Кожен атрибут сутності має домен. Домен - це вираз, який визначає значення, дозволені для даного атрибута. Іншими словами, домен - це область значень атрибута. Розробник БД повинен проконтролювати, щоб в інформаційній моделі ПО для кожного атрибута сутностей був визначений домен.

Сутності не існують окремо одна від одної. Між ними є реальні відношення, і вони повинні бути відбиті в інформаційній моделі ПО. При виділенні відношень акцент робиться на фіксацію зв'язків і їх характеристик. Відношення (зв'язок) являє собою з'єднання (взаємовідношення) між двома або більше сутностями. Кожен зв'язок реалізується через значення атрибутів сутностей. Звичайно зв'язок позначається дієсловом. Кожен зв'язок також повинен мати свій унікальний ідентифікатор зв'язку.

Розробник БД повинен проконтролювати, щоб зв'язок між сутностями здійснювався через точно зазначені атрибути, які будуть визначати унікальний ключ зв'язку. Вибір ключів сутностей - одне з найважливіших проектних рішень, що має бути зробленим розробником при переході від інформаційної моделі ПО до логічної моделі БД.

Зв'язки характеризуються ступенем зв'язку і класом належності сутності до зв'язку. Ступінь (потужність) зв'язку - це відношення числа сутностей, що беруть участь в утворенні зв'язку. Існують такі типи: "один-до-одного", "один-до-множини", "множина-до-множини".

Типовою формою документування інформаційної моделі ПО є діаграми "сутність-зв'язок" (ER-діаграми), яка дозволяє графічно представити всі елементи інформаційної моделі згідно із простим, інтуїтивно зрозумілим, але чітко визначеним правилом - нотацією. Далі ми будемо користуватися умовними позначеннями, прийнятими в методології інформаційного проектування.

Сутність на ER-діаграмі наводиться прямокутником з ім'ям у верхній частині. Будемо використовувати англійські слова для іменування елементів моделі.

Рис. 2.2. Подання сутності Student (студент) на ER-діаграмі з атрибутами й унікальним ідентифікатором сутності

У прямокутнику перераховуються атрибути сутності, при цьому атрибути, що становлять унікальний ідентифікатор сутності, підкреслюються.

Домени призначаються аналітиками й фіксуються в спеціальному документі - словнику даних (Data Dictionary). На стадіях розроблення логічної й фізичної моделей реляційної БД домени уточнюються у сутностях на ER-діаграмі.

Розробник БД повинен ретельно вивчити домени кожного атрибута з погляду на можливість їх реалізації у СКБД.

Рис. 2.3. Візуалізація визначення доменів атрибутів на ER-діаграмі при створенні фізичної моделі реляційної БД

Відношення (зв'язок) сутностей на ER-діаграмі зображується лінією, що з'єднує ці сутності. Ступінь зв'язку зображується за допомогою символа "пташина лапка", що вказує на те, що у зв'язку бере участь багато (N) екземплярів сутності, і одинарною горизонтальною рискою, що вказує на те, що у зв'язку бере участь один екземпляр сутності.

Відношення читається вздовж лінії або ліворуч праворуч, або праворуч–ліворуч. На рис. 2.4. наведене таке відношення: кожен студент повинен бути зареєстрований за певною групою, в кожній групі може бути зареєстровано один або більше студентів.

Рис. 2.4. Подання відношення між двома сутностями на ER-діаграмі