Инфологическое проектирование
Лекция 9. Инфологическое проектирование
Инфологическое проектирование может выполняться на основе ER-модели (модель «Сущность-связь»). В основе ER-модели лежат следующие базовые понятия:
Сущность - примитивный объект данных, отображающий элемент предметной области (человека, место, вещь, идею и т. д.). Она определяет класс однотипных объектов, в связи с этим предполагается, что в системе существует множество экземпляров данной сущности. Сущность имеет имя уникальное в пределах моделируемой системы. Объект, которому соответствует понятие сущности, имеет свой набор атрибутов (характеристик), определяющих свойства данного представителя класса. Например у сущности Сотрудник может быть следующий набор атрибутов: Табельный номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Количество детей и т.д. Причем однозначно идентифицирует экземпляр сущности атрибут Табельный номер, поэтому он называется ключевым. Экземпляром сущности Сотрудник будет описание конкретного сотрудника. Общепринятое обозначение сущности – прямоугольник, в верхней части которого записано имя сущности, а ниже перечисляются атрибуты, причем ключевые атрибуты выделяются шрифтом или подчеркиванием.
Рисунок 9.1 - Пример определения сущности в ER-модели
Между сущностями могут быть установлены связи - бинарные ассоциации, показывающие, каким образом сущности соотносятся или взаимодействуют между собой. Связь может существовать между различными сущностями, или внутри одной сущности (рекурсивная связь). Пример связи между сущностями изображен на рисунке 9.2.
Рисунок 9.2 - Связывание сущностей «Студент» – «Преподаватель», в отношении один-ко-многим
Рекомендуемые материалы
Как видно из примера, связь имеет общее имя «Дипломное проектирование» и имена родителей со стороны обеих сущностей. Со стороны студента эта связь называется «Пишет диплом», со стороны преподавателя эта связь называется «Руководит».
Между двумя сущностями может быть множество связей с разными смысловыми нагрузками. В примере с использованием рисунка 9.2, кроме первой, можно установить еще одну смысловую связь, условно названную «Лекции» (рисунок 9.3). Она определит, лекции каких преподавателей слушает студент, и каким студентам данный преподаватель читает лекции.
Рисунок 9.3 - Множественность смысловых связей между сущностями
Пример. Спроектируем инфологическую модель системы, предназначенной для хранения информации о книгах и областях знаний, представленных в библиотеке. Описание предметной области было приведено ранее. Разработку модели начнем с выделения основных сущностей.
Прежде всего, существует сущность «Книги», каждая книга имеет уникальный шифр, который является ее ключом, и ряд атрибутов, которые взяты из описания предметной области. Множество экземпляров сущности определяет множество книг, которые хранятся в библиотеке. Каждый экземпляр сущности «Книги» соответствует не конкретной книге, стоящей на полке, а описанию некоторой книги, которое дается обычно в предметном каталоге библиотеке. Каждая книга может присутствовать в нескольких экземплярах, и это как раз те конкретные книги, которые стоят на полках библиотеки. Для того чтобы отразить это, мы должны ввести сущность «Экземпляры», которая будет содержать описания всех экземпляров книг, которые хранятся в библиотеке. Каждый экземпляр сущности «Экземпляры» соответствует конкретной книге на полке. Каждый экземпляр имеет уникальный инвентарный номер, однозначно определяющий конкретную книгу. Кроме того, каждый экземпляр книги может находиться либо в библиотеке, либо на руках у некоторого читателя, и в последнем случае для данного экземпляра указываются дополнительно дата взятия книги читателем и дата предполагаемого возврата книги.
Между сущностями «Книги» и «Экземпляры» существует связь один-ко-многим, обязательная с двух сторон. Чем определяется данный тип связи? Мы можем предположить, что каждая книга может присутствовать в библиотеке в нескольких экземплярах, поэтому связь один-ко-многим. При этом если в библиотеке нет ни одного экземпляра дайной книги, то мы не будем хранить ее описание, поэтому если книга описана в сущности «Книги», то по крайней мере один экземпляр этой книги присутствует в библиотеке. Это означает, что со стороны книги связь обязательная. Что касается сущности «Экземпляры», то не может существовать в библиотеке ни одного экземпляра, который бы не относился к конкретной книге, поэтому и со стороны «Экземпляры» связь тоже обязательная.
Теперь нам необходимо определить, как в нашей системе будет представлен читатель. Естественно предложить ввести для этого сущность «Читатели», каждый экземпляр которой будет соответствовать конкретному читателю. В библиотеке каждому читателю присваивается уникальный номер читательского билета, который будет однозначно идентифицировать нашего читателя. Номер читательского билета будет ключевым атрибутом сущности «Читатели». Кроме того, в сущности «Читатели» должны присутствовать дополнительные атрибуты, которые требуются для решения поставленных задач, этими атрибутами будут: «Фамилия Имя Отчество», «Адрес читателя», «Телефон домашний» и «Телефон рабочий». Почему мы ввели два отдельных атрибута под телефоны? Потому что надо в разное время звонить по этим телефонам, чтобы застать читателя, поэтому администрации библиотеки будет важно знать, к какому типу относится данный телефон. В описании нашей предметной области существует ограничение на возраст наших читателей, поэтому в сущности «Читатели» надо ввести обязательный атрибут «Дата рождения», который позволит нам контролировать возраст наших читателей.
Из описания предметной области мы знаем, что каждый читатель может держать на руках несколько экземпляров книг. Для отражения этой ситуации нам надо провести связь между сущностями «Читатели» и «Экземпляры». А почему не между сущностями «Читатели» и «Книги»? Потому что читатель берет из библиотеки конкретный экземпляр конкретной книги, а не просто книгу. А как же узнать, какая книга у данного читателя? А это можно будет узнать по дополнительной связи между сущностями «Экземпляры» и «Книги», и эта связь каждому экземпляру ставит в соответствие одну книгу, поэтому мы в любой момент можем однозначно определить, какие книги находятся на руках у читателя, хотя связываем с читателем только инвентарные номера взятых книг. Между сущностями «Читатели» и «Экземпляры» установлена связь один-ко-многим, и при этом она не обязательная с двух сторон. Читатель в данный момент может не держать ни одной книги на руках, а с другой стороны, данный экземпляр книги может не находиться ни у одного читателя, а просто стоять на полке в библиотеке.
Теперь нам надо отразить последнюю сущность, которая связана с системным каталогом. Системный каталог содержит перечень всех областей знаний, сведения по которым содержатся в библиотечных книгах. Мы можем вспомнить системный каталог в библиотеке, с которого мы обычно начинаем поиск нужных нам книг, если мы не знаем их авторов и названий. Название области знаний может быть длинным и состоять из нескольких слов, поэтому для моделирования системного каталога мы введем сущность «Системный каталог» с двумя атрибутами: «Код области знаний» и «Название области знаний». Атрибут «Код области знаний» будет ключевым атрибутом сущности.
Из описания предметной области известно, что каждая книга может содержать сведения из нескольких областей знаний, а с другой стороны, из практики известно, что в библиотеке может присутствовать множество книг, относящихся к одной и той же области знаний, поэтому нам необходимо установить между сущностями «Системный каталог» и «Книги» связь многие-ко-многим, обязательную с двух сторон. Действительно, в системном каталоге не должно присутствовать такой области знаний, сведения по которой не представлены ни в одной книге нашей библиотеки, противное было бы бессмысленно. И обратно, каждая книга должна быть отнесена к одной или нескольким областям знаний для того, чтобы читатель мог ее быстрее найти.
Модель предметной области «Библиотека» представлена на рисунок 9.4.
Рисунок 9.4 - модель «Библиотека»
Модель «Библиотека» разработана нами под те задачи, которые были перечислены ранее. В этих задачах мы не ставили условие хранения истории чтения книги, например, с целью поиска того, кто раньше держал книгу и мог нанести ей вред или забыть в ней случайно большую сумму денег. Если бы мы ставили перед собой задачу хранения и этой информации, то наша инфологическая модель была бы другой.
Контрольные вопросы
1. В чем смысл инфологического моделирования?
2. Какие основные понятия лежат в основе ER – модели?
Вам также может быть полезна лекция "Упражнения".
3. Как обозначаются основные элементы ER – модели?
4. Как указываются связи?
5. Как осуществить переход от словесного описания предметной области к ER-модели?
Задания для самостоятельной работы
Выполните развитее инфологической модели с учетом истории использования книг библиотеки.
