Концептуальная организация данных

Этап концептуального проектирования является специфическим, так как здесь требуется одновременно знание особенностей предметной области и методологии проектирования. Характерным является использование различных моделей (модель “сущность - связь”, бинарные модели данных, семантически сети, инфологические модели данных и др.). Отрицательным моментом является неадекватность получаемых результатов как при использовании различных моделей, так и в рамках коллектива исполнителей.

Одной из распространенных моделей является модель “сущность - связь” (entity - relationship), в литературе наряду с этим используется термин “ER - модель” или “модель Чена”. Базовыми структурами в ER - модели являются “типы сущностей” и “типы связей”.

Отличие от типа связи от типа сущности - в установлении зависимости существования реализации одного типа от существования реализации другого.

Пример: ЛИЧНОСТЬ - тип сущности, тип СОСТОИТ В БРАКЕ - нет, т.к. реализация последнего типа не существует, если не существует двух личностей. Поэтому, тип связи может рассматриваться как агрегат двух или более типов сущностей.

ER-модель может быть представлена ER-диаграммой (ERD) состоящей из следующих элементов.

Выделяют три типа связи: связь “один к одному” (1:1), связь “один ко многим” (1:M), связь “многие ко многим” (M:N).

Примеры этих связей: 1:1

больной койка M:1

больной палата M:N

больной врач

Выделение этих связей является крайне важным, т.к. связи 1:M и M:N имеют внутреннюю неопределенность, что сказывается при операциях модификации. Для преодоления неопределенности на этапе реализации логической модели требуется вводить избыточную информацию.

Рассмотрим фрагмент концептуальной модели предметной области “Больница”(рис.5).

1 N

Больница

Е

Больничная штатные больнич.

палата врачи лаборатории

N N M

Палата Врач Лаборатория

Персональ- Размеще- Паци- Направ-

ные пала- ние ент врача ленный ана-

ты лиз

N N M N

Персонал Пациент Анализ

1 1 N

ID ID

диагноз паци- анализ пациен-

та та

N

Диагноз

Рис.5

Следует отметить следующие возможности ER-модели:

а) рекурсивное множество связей

1 Руководитель

Управление

N Подчиненный

Рис.6

б) два множества связей между одними и теми же множествами сущностей

Лечащий

врач

1 N

N M

Консультант

Рис.7

в) множество n-арных связей, например тернарных

Анализ

Врач

N P

Лечащий

врач

M

Пациент

Рис.8

Рассмотрим пример представления атрибутов для конкретного объекта.

Рис.9

Выделяют следующие типы атрибутов:

а) многозначный атрибут

N

Рис.10

б) атрибут множества связей

Размещение N койки

N

Рис.11

В общем случае атрибуты отображаются либо на самой ERD(в случае небольшого количества объектов), либо в виде отдельных приложений по каждому объекту.

При построении ER моделей в ряде случаев целесообразно выделять ряд ограничений:

а) ограничение целостности применительно к атрибутам

Например: N койки - целое, положительное, число коек - диапазон от 1 до 100

б) ограничение по существованию сущностей

Е

больничные

палаты

Рис.12

в) ID-зависимость

В ряде случаев сущность не может быть идентифицирована по значениям собственных атрибутов

ID

Диагноз па-

циента

Рис.13

Кратко остановимся на других моделях.

Бинарные модели - это графовая модель, в которой вершины являются представлениями простых однозначных атрибутов, а дуги - представлениями бинарных отношений между атрибутами. Граф бинарной модели может рассматриваться как структура дуальная табличной структуре.

Рис.14

Семантические сети - модели данных, созданы исполнителями, работавшими над проблемами искусственного интеллекта. Базовые структуры в этих моделях могут быть представлены графом, множество дуг которого образуют сеть, предназначенную для систематизации знаний общего характера.

Рис.15

Инфологические модели данных - интерпретируют данные в двух исчислениях предикатов (приближенная к естественному языку).