Моделирование информационных потоков и структур данных.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Моделирование информационных потоков и структур данных.

1. Цель– изучение методов моделирования информационных потоков и структур данных, развитие навыков разработки диаграмм потоков данных (DFD), диаграмм «сущность-связь» (ERD).

Методические указания

В рамках лабораторной работы студентам предлагается выполнить следующие задания:

2.1. Изучить теоретические сведения о методах моделирования потоков и струкутр данных (п.3);

2.2. Ознакомиться со средствами построения диаграмм потоков данных в Microsoft Visio 2003 (п.4);

2.3. Разработать диаграмму потоков данных по приведённому описанию предметной области (п.5).

2.4. Разработать диаграмму «сущность-связь» (п.6).

Теоретические сведения

Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams, DFD) используются для описания схемы движения документов и процессов обработки информации. Это делает их незаменимым инструментов при анализе существующих и проектировании новых информационных систем и технологий.

Основу методологии DFD составляет графический язык описания процессов. Авторами одной из первых графических нотаций DFD (1979 г.) стали Эд Йордан (Yourdon) и Том де Марко (DeMarko). В настоящее время распространенной является нотация Гейна-Сарсона (Gane-Sarson).

Модель системы в нотации DFD представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе. Модель системы содержит контекстную диаграмму и диаграммы декомпозиции. Вначале строится контекстная диаграмма, где отображаются общее назначение системы и связи системы с внешним окружением. В дальнейшем выполняется декомпозиция основных процессов и подсистем с построением иерархии диаграмм.

Элементы графической нотации DFD. Согласно DFD источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям – потребителям информации.

При построении диаграмм различают элементы графической нотации, представленные в табл. 1.

Таблица 1

Элементы DFD диаграммы в нотациях Йордана и Гейна-Сарсона

Наименование	Нотация Йордана	Нотация Гейна-Сарсона
Поток данных
Процесс
Накопитель данных
Внешняя сущность

Поток данных определяет информацию (материальный объект), передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, пересылаемыми по почте письмами, магнитными лентами или дискетами, переносимыми с одного компьютера на другой и т. д.

Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание. Направление стрелки показывает направление потока данных. Иногда информация может двигаться в одном направлении, обрабатываться и возвращаться назад в ее источник. Такая ситуация может моделироваться либо двумя различными потоками, либо одним – двунаправленным. Cтрелки потоков на DFD могут отображаться входящими и выходящими из любой грани внешней сущности, процесса или накопителя данных.

Процесс (функция, работа) представляет собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом.

Каждый процесс должен иметь имя в виде предложения с глаголом в неопределенной форме (вычислить, рассчитать, проверить, определить, создать, получить), за которым следуют существительные в винительном падеже, например: «Ввести сведения о клиентах»; «Рассчитать допускаемую скорость»; «Сформировать ведомость допускаемых скоростей». Номер процесса служит для его идентификации и ставится с учетом декомпозиции. Вложенность процессов обозначается через точку (например, «2.3.6»).

Накопитель (хранилище) данных представляет собой абстрактное устройство для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причем способы помещения и извлечения могут быть любыми. Накопитель данных может быть реализован физически в виде ящика в картотеке, области в оперативной памяти, файла на магнитном носителе и т. д. Накопителю обязательно должно даваться уникальное имя и номер в пределах всей модели (всего набора диаграмм).

Внешняя сущность (терминатор) представляет собой материальный объект или физическое лицо, выступающие как источник или приемник информации (например, заказчики, персонал, программа, склад, инструкция).

Определение некоторого объекта, субъекта или системы в качестве внешней сущности указывает на то, что она находится за пределами границ информационной системы. В связи с этим внешние сущности, как правило, отображаются только на контекстной диаграмме DFD. В процессе анализа и проектирования некоторые внешние сущности могут быть перенесены на диаграммы декомпозиции, если это необходимо, или, наоборот, часть процессов (подсистем) может быть представлена как внешняя сущность.

Диаграмма «сущность-связь» (Entity-Relationship Diagram, ERD) используется для описания основных структурных элементов информационной базы (реквизитов и сущностей), а также связей между ними.

Модель "сущность-связь" была предложена в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом. Очень важным свойством модели "сущность-связь" является то, что она может быть представлена в виде графической схемы. В таблице 2 приведены основные элементы ERD. Кроме нотации Питера Чена, существует еще ряд распространенных нотаций: Мартина, IDEF1X, Баркера.

Таблица 2.

Обозначение основных элементов диаграммы «сущность-связь» в нотации Питера Чена.

Обозначение	Значение
	Сущность
	Атрибут
	Ключевой атрибут
	Связь между сущностями

Сущность – это информационное отображение некоторого реального объекта, явления или процесса, информация о котором должна быть представлена в базе данных.

Атрибут (реквизит) - свойство (признак, параметр) сущности; логически неделимый элемент структуры информации, характеризующийся множеством атомарных значений. Экземпляр сущности образуется совокупностью конкретных значений атрибутов. Один или некоторая группа атрибутов могут исполнять роль ключевого атрибута, по которому идентифицируются (различаются) конкретные экземпляры сущности. Все остальные атрибуты называются описательными, и они функционально зависят от ключевых атрибутов.

Связь (отношение) между сущностями - факт участия нескольких сущностей в каком-либо процессе, протекающем во времени и в пространстве. Связь описывается двумя характеристиками - степенью связи (мощностью) и классом принадлежности. Обе характеристики определяются отдельно для каждого конца связи. Степень связи (мощность) - максимальное количество экземпляров одной сущности, связанных с одним экземпляром другой сущности. Всего можно выделить три типа связей: один-к-одному (1:1), один-ко-многим (1:N), многие-ко-многим (N:M).

Теперь создайте декомпозиционную диаграмму в том же документе. Разместите ее на новой странице документа: правой кнопкой мыши на закладке Page-1 (внизу рабочей области) – Insert Page (Вставить страницу).

4.9. Пользуясь указанными выше графическими инструментами, а также элементом Data store (Накопитель данных) , постройте декомпозиционную диаграмму первого уровня по образцу.

Обсуждение с руководством

Внесение корректив

Извещение заказчика

Выписка счета

Б) Внешние сущности:

- Заказчик

- Руководитель

В) Хранилища данных:

- Прайс-листы

- Остатки на складе

- Справочник клиентов

Г) Потоки данных:

- Потребности заказчика

- Коммерческое предложение

- Корректировки

- Мнение руководства

- Отметка «согласовано»

- Отметка «не согласовано»

- Реквизиты клиента

- Счета

- и др.

Заказчик инициирует процесс формирования коммерческих предложений, направляя в отдел продаж информацию о своих потребностях. Полученная информация обрабатывается и на основании данных прайс-листов и остатков на складе формируется проект коммерческого предложения. Проект коммерческого предложения обсуждается с руководством и по результатам этого этапа может быть согласован или нет. В случае если коммерческое предложение требует доработки, оно отправляется на корректировку, после чего заново попадает на стол руководству. Согласованное коммерческое предложение направляется заказчику (извещение). Если заказчик принимает условия коммерческого предложения, ему выписывается счет на оплату.

Клиенты

Код клиента

Наименование клиента

Адрес

ФИО руководителя

Телефон

ИНН

Банковские реквизиты

Товары

Код товара

Наименование товара

Единицы измерения

Цена товара

Остатки на складе

Код товара

Количество

Счета

Номер счета

Дата счета

Код клиента

Код товара

Цена

Количество

Сумма

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Моделирование информационных потоков и структур данных.

1. Цель– изучение методов моделирования информационных потоков и структур данных, развитие навыков разработки диаграмм потоков данных (DFD), диаграмм «сущность-связь» (ERD).

Методические указания

В рамках лабораторной работы студентам предлагается выполнить следующие задания:

2.1. Изучить теоретические сведения о методах моделирования потоков и струкутр данных (п.3);

2.2. Ознакомиться со средствами построения диаграмм потоков данных в Microsoft Visio 2003 (п.4);

2.3. Разработать диаграмму потоков данных по приведённому описанию предметной области (п.5).

2.4. Разработать диаграмму «сущность-связь» (п.6).

Теоретические сведения

Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams, DFD) используются для описания схемы движения документов и процессов обработки информации. Это делает их незаменимым инструментов при анализе существующих и проектировании новых информационных систем и технологий.

Основу методологии DFD составляет графический язык описания процессов. Авторами одной из первых графических нотаций DFD (1979 г.) стали Эд Йордан (Yourdon) и Том де Марко (DeMarko). В настоящее время распространенной является нотация Гейна-Сарсона (Gane-Sarson).

Модель системы в нотации DFD представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм. Каждая диаграмма является единицей описания системы и располагается на отдельном листе. Модель системы содержит контекстную диаграмму и диаграммы декомпозиции. Вначале строится контекстная диаграмма, где отображаются общее назначение системы и связи системы с внешним окружением. В дальнейшем выполняется декомпозиция основных процессов и подсистем с построением иерархии диаграмм.

Элементы графической нотации DFD. Согласно DFD источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям – потребителям информации.

При построении диаграмм различают элементы графической нотации, представленные в табл. 1.

Таблица 1

Элементы DFD диаграммы в нотациях Йордана и Гейна-Сарсона

Наименование	Нотация Йордана	Нотация Гейна-Сарсона
Поток данных
Процесс
Накопитель данных
Внешняя сущность

Поток данных определяет информацию (материальный объект), передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, пересылаемыми по почте письмами, магнитными лентами или дискетами, переносимыми с одного компьютера на другой и т. д.

Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание. Направление стрелки показывает направление потока данных. Иногда информация может двигаться в одном направлении, обрабатываться и возвращаться назад в ее источник. Такая ситуация может моделироваться либо двумя различными потоками, либо одним – двунаправленным. Cтрелки потоков на DFD могут отображаться входящими и выходящими из любой грани внешней сущности, процесса или накопителя данных.

Процесс (функция, работа) представляет собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом.

Каждый процесс должен иметь имя в виде предложения с глаголом в неопределенной форме (вычислить, рассчитать, проверить, определить, создать, получить), за которым следуют существительные в винительном падеже, например: «Ввести сведения о клиентах»; «Рассчитать допускаемую скорость»; «Сформировать ведомость допускаемых скоростей». Номер процесса служит для его идентификации и ставится с учетом декомпозиции. Вложенность процессов обозначается через точку (например, «2.3.6»).

Накопитель (хранилище) данных представляет собой абстрактное устройство для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причем способы помещения и извлечения могут быть любыми. Накопитель данных может быть реализован физически в виде ящика в картотеке, области в оперативной памяти, файла на магнитном носителе и т. д. Накопителю обязательно должно даваться уникальное имя и номер в пределах всей модели (всего набора диаграмм).

Внешняя сущность (терминатор) представляет собой материальный объект или физическое лицо, выступающие как источник или приемник информации (например, заказчики, персонал, программа, склад, инструкция).

Определение некоторого объекта, субъекта или системы в качестве внешней сущности указывает на то, что она находится за пределами границ информационной системы. В связи с этим внешние сущности, как правило, отображаются только на контекстной диаграмме DFD. В процессе анализа и проектирования некоторые внешние сущности могут быть перенесены на диаграммы декомпозиции, если это необходимо, или, наоборот, часть процессов (подсистем) может быть представлена как внешняя сущность.

Диаграмма «сущность-связь» (Entity-Relationship Diagram, ERD) используется для описания основных структурных элементов информационной базы (реквизитов и сущностей), а также связей между ними.

Модель "сущность-связь" была предложена в 1976 г. Питером Пин-Шэн Ченом. Очень важным свойством модели "сущность-связь" является то, что она может быть представлена в виде графической схемы. В таблице 2 приведены основные элементы ERD. Кроме нотации Питера Чена, существует еще ряд распространенных нотаций: Мартина, IDEF1X, Баркера.

Таблица 2.

Обозначение основных элементов диаграммы «сущность-связь» в нотации Питера Чена.

Обозначение	Значение
	Сущность
	Атрибут
	Ключевой атрибут
	Связь между сущностями

Сущность – это информационное отображение некоторого реального объекта, явления или процесса, информация о котором должна быть представлена в базе данных.

Атрибут (реквизит) - свойство (признак, параметр) сущности; логически неделимый элемент структуры информации, характеризующийся множеством атомарных значений. Экземпляр сущности образуется совокупностью конкретных значений атрибутов. Один или некоторая группа атрибутов могут исполнять роль ключевого атрибута, по которому идентифицируются (различаются) конкретные экземпляры сущности. Все остальные атрибуты называются описательными, и они функционально зависят от ключевых атрибутов.

Связь (отношение) между сущностями - факт участия нескольких сущностей в каком-либо процессе, протекающем во времени и в пространстве. Связь описывается двумя характеристиками - степенью связи (мощностью) и классом принадлежности. Обе характеристики определяются отдельно для каждого конца связи. Степень связи (мощность) - максимальное количество экземпляров одной сущности, связанных с одним экземпляром другой сущности. Всего можно выделить три типа связей: один-к-одному (1:1), один-ко-многим (1:N), многие-ко-многим (N:M).