Как сделать концептуальную модель
Концептуальная модель базы данных — диаграмма связи между объектами
Концептуальная модель базы данных это
Концептуальная модель базы данных это некая наглядная диаграмма, нарисованная в принятых обозначениях и подробно показывающая связь между объектами и их характеристиками. Создается концептуальная модель для дальнейшего проектирования базы данных и перевод ее, например, в реляционную базу данных. На концептуальной модели в визуально удобном виде прописываются связи между объектами данных и их характеристиками.
Принятые определения в концептуальной базе данных
Для единообразия программирования баз данных введены следующие понятия для концептуальных баз данных:
Лексически более правильно говорить связь между объектами КБД и отношения между сущностями КБД (концептуальная база данных), но встретить можно самые различные сочетания сущности, объекта, связи и отношения (огрехи переводов).
Концептуальная модель базы данных условные обозначения
Концептуальная модель базы данных: принятые графические обозначения
Диаграмма сущность/отношения (объект/связь) называют ER-диаграммой или EDR (entity-relationship diagram). Сама модель сущность-связь была предложена профессором Peter Pin-Shen Chen (Питер Чен) в 1976 году. Правила написания и условные обозначения ER-диаграммы называют нотацией. Распространены две основные нотации ER-диаграмм:
Обозначения ER-диаграммы по Питеру Чену
Чен предложил и это приняли следующие условные обозначения для ER-диаграмм:
Каждый атрибут может быть связан с одним объектом (сущностью).
Нотация Gordon Everest
Gordon Everest ввел новое обозначение связей, которые получили название вилка или воронья лапа. Также он ввел, что объект должен обозначаться прямоугольником с названием типа объекта в виде имени существительного внутри прямоугольника. Причем, это имя должно быть уникальным в пределах создаваемой базы данных.
Атрибуты не выделяются в отдельную фигуру, а вписываются в прямоугольник объекта именем существительным с уточняющим словом.
Связь между объектами обозначается прямой линией. Множественные связи обозначаются вилкой на конце. Сама связь подписывается глаголом, типа «Включает» или «Принадлежит».
концептуальная модель базы данных ERD Fork
Дополнения
Атрибуты в ER диаграмме, могут иметь свои собственные атрибуты (композитный) атрибут.
Как нарисовать ER-диаграмму-советы
Простую ER диаграмму нарисовать достаточно просто. Другое дело насыщенная, объемная ER диаграмма. Ниже приведены некоторые советы, которые помогут вам построить эффективные ER схемы:
Как сделать концептуальную модель
Дата публикации: 23.06.2014
Библиографическая ссылка:
Столяров А.И. Построение концептуальной схемы баз данных // Портал научно-практических публикаций [Электронный ресурс]. URL: http://portalnp.ru/2014/06/2064 (дата обращения: 11.09.2020)
Столяров Александр, студент 2 курса, направление подготовки прикладная информатика
ФГБОУ ВПО Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МГТУ имени Носова»
Аннотация
В статье даётся определение базы данных и понятия концептуальной модели. Рассматриваются основные компоненты, относящиеся к концептуальной модели, этапы её создания, а так же её значение и применение.
Develop a conceptual database model
Stolyarov Alexandr, 2nd year student, specialty Applied Informatics,
Magnitogorsk State Technical University of a name Nosov
Annotation
The article defines database concepts and conceptual model. The basic components related to the conceptual model, the stages of its creation, as well as its meaning and application.
§1. База Данных и её проектирование
База данных – это объединение взаимосвязанных данных при малой крайней избыточности, допускающей их рациональное использование в различной областях человеческой деятельности. Это модель, позволяющая сохранять информацию о наборе объектов, обладающих сходной группой свойств, в определенном порядке.
В зависимости от способа описания данных и отношений между ними, базы данных могут иметь реляционную, сетевую или иерархическую структуры.
Реляционная база данных является множеством взаимосвязанных таблиц, которые содержат информацию об объектах определенного вида. Строка таблицы, называемая записью, содержит данные об одном объекте (компьютере, сотруднике и т. д.), а столбцы таблицы содержат какие-либо характеристики этих объектов – атрибуты (адрес клиента, IP-адрес компьютера и так далее.).
Иерархические базы данных представляются графически перевернутым деревом, состоящим из объектов, относящимся к различным уровням. 1-й уровень занимает один объект, 2-й – объекты второго уровня и т. д. Между объектами существуют связи. Объекты в иерархической структуре находятся в отношении предка к потомку. Объекты, которые имеют общего предка, называют близнецами.
Сетевая модель организует данные в виде сетевой структуры. Структура называется сетевой, если в отношениях между данными порожденный элемент имеет более одного исходного.
На эффективность базы данных с различными структурами влияют условия её применения. Реляционные базы данных широко используется в документах и отчётах, поскольку они удобны и позволяют наглядно представлять различного рода данные.
Можно выделить несколько этапов проектирования БД:
1. Концептуальное проектирование – это сбор, анализ, редактирование требований к данным. Осуществляют следующие мероприятия:
a. исследование предметной области и изучение ее структуры;
b. выявление всех фрагментов, характеризующиеся пользовательским представлением атак же информационными объектами и связями между ними, процессами над информационными объектами;
c. интеграция атак же моделирование всех представлений.
По окончании этого этапа получаем концептуальную модель. Обычно она представляет собой модели “сущность-связь”.
2. Логическое проектирование – это преобразование требований к данным в структуры данных. На выходе получаем СУБД-ориентированную структуру базы данных. На этом этапе создают модель базы данных применительно к конкретным СУБД и проводят сравнительный анализ моделей.
3. Физическое проектирование – это определение особенностей хранения данных и методов доступа к ним.
§2. Концептуальная модель и её основные определения.
Создание семантической модели предметной области является начальной стадией проектирования системы баз данных, в основе которой лежит анализ свойств объектов предметной области и информационных потребностей тех, кто будет эксплуатировать систему. Эта стадия называется концептуальным проектированием системы, а ее результат – концептуальной моделью предметной области. Объектом моделирования является предметная область будущей системы.
Концептуальная модель – модель предметной области, состоящей из перечня связанных понятий, используемых для описания области, вместе со свойствами и характеристиками, классификацией этих понятий, по видам, ситуациям, признакам в данной области и алгоритмов протекания процессов в ней.
Есть две понятийные области в концептуальной модели. Каждая из них построена по принципу иерархии. 1-я область – это дерево типов данных, 2-я – дерево данных.
Дадим основные определения:
Уровень упрощения – уровень детализации представления об объекте реального мира для его описания и последующей эксплуатации. Для того чтобы максимально полно представить объект и использовать на практике представления о нем нам предельно упростить объект реального мира.
Свойство объекта – информация о характеристике реального мира, которую мы будем хранить в базе данных.
События – совокупность реакций объекта на изменения внешней среды, описанных в базе данных.
Тип – совокупность свойств и событий объекта, описанных как единая группа.
Объект – группа типов и свойств, объединенных в один тип, достаточный для описания объекта реального мира.
Связь – свойство типа или свойства типа, характеризующее взаимосвязь типов в дереве данных а так же способ изменения значения свойства объектного типа. Различают три вида связей:
1. включение в дереве данных,
2. вставка из другого типа значения свойства.
3. ссылка на экземпляр типа в дереве данных. Включение позволяет строить дерево данных.
Наследование – это способ описания дерева типов. Вы можете описать тип транспорт, от которого наследовать типы: грузовой автомобиль, трамвай, самолёт и т.д. При этом поддерживается полиморфизм (свойство, которое позволяет одно и то же имя использовать для решения двух или более схожих, но технически разных задач).
§ 3. Создание концептуальной модели.
Целью концептуального проектирования является построение концептуальной модели данных в основе которой лежат представления о предметной области каждого отдельного типа пользователей. Концептуальная модель являет собой описание основных сущностей и связей между ними без учета принятой модели БД и синтаксиса конечной СУБД. Как правило на такой модели отображаются только имена сущностей, не указывая их атрибутов. Представление пользователя включает в себя данные, необходимые конкретному пользователю для принятия решений или выполнения задания.
Ниже рассматривается последовательность шагов при концептуальном проектировании:
1. Выделение сущностей.
Заключается в определении главных объектов, которые могут интересовать пользователя и должны храниться в БД. При наличии функциональной модели IDEF0 прообразами таких объектов являются входы, управления и выходы. Так же для этих целей можно использовать DFD. Прообразами объектов в этом случае будут накопители данных. Накопитель данных является совокупностью таблиц или непосредственно таблицей. Возможные трудности в определении объектов связаны с использованием постановщиками задачи:
— примеров и аналогий при описании объектов;
Каждая сущность должна обладать следующими свойствами:
— должна иметь уникальное имя;
— обладать одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;
— обладать одним или несколькими атрибутами, которые делают уникальной каждую строку таблицы;
— обладать произвольным количеством связей с другими сущностями.
2. Определение атрибутов.
Выявленные атрибуты могут быть следующих видов:
— простой (или атомарный, неделимый) – состоящий из одного компонента с независимым существованием;
— составной (псевдоатомарный) – состоящий из нескольких компонентов;
— однозначный – содержащий только одно значение для одного экземпляра;
— многозначный – содержащий несколько значений;
— производный (или вычисляемый) – значение атрибута может быть определено по значениям других атрибутов;
— ключевой – служащий для уникальной идентификации экземпляра сущности;
— неключевой (или описательный) – не входящий в первичный ключ;
— обязательный – при вводе нового экземпляра в сущность или редактировании обязательно указывается допустимое значение атрибута. После редактирования оно не может быть неопределенным (NOT NULL).
После определения атрибутов задаются их домены, иначе говоря, области допустимых значений.
Задание доменов определяет набор допустимых значений, тип, размер и формат атрибута.
Ключ – один или несколько атрибутов сущности, служащих для однозначной идентификации ее экземпляров или для их быстрого поиска. Выделяют следующие типы ключей:
— суперключ (superkey) – это атрибут или множество атрибутов, идентифицирующий экземпляр сущности;
— потенциальный ключ (potential key) – это суперключ, не содержащий подмножества, являющегося суперключом данной сущности;
— первичный ключ (primary key) – это потенциальный ключ, выбранный для идентификации экземпляров;
— альтернативные ключи (alternative key) – это потенциальные ключи, не выбранные в качестве первичного ключа;
— внешний ключ (foreign key) — это столбец или сочетание столбцов, применяемые для принудительного установления связи между данными в двух таблицах.
3. Определение связей.
Наиболее типичными видами связей между сущностями являются:
— связи типа «часть–целое»;
— функциональные связи, определяемые глаголами.
Внешний вид связи на диаграммах IDEF1X указывает на ее мощность, тип и обязательность.
4. Определение суперклассов и подклассов.
Когда две и более сущности по набору атрибутов отличаются друг от друга, применяется иерархия наследования, включающая в себя суперклассы и подклассы.
Суперкласс – сущность, включающая в себя подклассы.
Иерархия наследования создается, когда несколько сущностей имеют общие по смыслу атрибуты и связи.
Так же для каждой категории указывается дискриминатор – атрибут родового предка, показывающий, как отличить одну сущность от другой.
Иерархии категорий можно разделить на два типа: неполные и полные.
Полная категория: одному экземпляру родового предка обязательно соответствует экземпляр в каком-либо потомке.
Неполная категория: из за того, что категория еще не выстроена полностью и в родовом предке могут существовать экземпляры, не имеющие соответствующих экземпляров в потомках.
§4. Значение
Моделирование предметных областей выполняется с разными целями, например для реинжиниринга бизнесс-процессов, для прогнозирования развития предметной области, при проектировании баз данных и программного обеспечения и т.п.
Концептуальная модель имеет множество преимуществ:
Продумывание концептуальной модели вынуждает рассматривать только наиболее важные задачи. Поэтому создаются продукты, наиболее полно поддерживающие задачи пользователя.
Создание списка всех объектов и действий даёт возможно сть обнаруживать действия, общие у некоторых объектов, что позволяет унифицировать интерфейс при работе с похожими объектами.
Словарь пользователя помогает достичь целостности в терминологии.
Прописывание вариантов использования и создание базовых контекстных сценариев помогает не только в проектировании интерфейса программы, но и в подготовке функционального тестирования.
Источники
Связь с автором публикации (комментарии/рецензии к публикации)
Оставить комментарий
Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.
Что такое концептуальная модель?
Чтобы у пользователя были более четкие понятия о функционировании той или иной системы, проектировщик создает концептуальную модель того или иного приложения. В этих целях используется различная документация, графики, спецификация, диаграммы и так далее. Чтобы вы могли точно понять, что такое концептуальная модель, какие цели и задачи она преследует, в данной статье мы решили более подробно остановиться на этом понятии.
Значение термина
Основные задачи
Стоит отметить, что концептуальная модель создается в первую очередь для облегчения восприятия информации обычным пользователем. Другими словами, разрабатывается узконаправленное и подробное описание действия структуры. Чтобы добиться данного результата, необходимо в первую очередь сделать эту модель наиболее простой (с этой целью используют минимальное количество значений). А во-вторых, постараться максимально ориентировать ее на выполнение определенных задач (то есть максимально ограничить работу пользователя с нефигурирующими значениями в данной области).
Основные цели
Концептуальная модель преследует следующие цели:
— Создать простую, последовательную и удобную в использовании и изучении структуру. С этой целью области задач разделяются на понятия, которые можно использовать для работы с разными объектами.
— Сохранить устойчивость терминологии. Это достигается тем, что концептуальная модель данных, состоящая на начальном этапе из словаря терминов, используется для распознавания каждого действия и объекта, расписанного в программе.
Как доказано, неиспользование данной терминологии приводит к тому, что для определения одной схемы используются несколько понятий, или один и тот же термин применяется для описания различных схем.
Разработка концептуальной модели
Этот процесс заключается в создании первоначальной схемы. В дальнейшем разработчик сможет применять ее для реализации программного обеспечения. Чтобы дать описание сложной системе, используется некий алгоритм поведения компонентов данной системы, отражая, таким образом, их взаимодействие между собой. Бывают случаи, когда информации, содержащейся в описании, оказывается недостаточно, чтобы понять и изучить объект моделирования. Чтобы исправить данное упущение, следует возвратиться к этапу составления оглавления и добавить те данные, отсутствие которых было установлено при формализации объекта. Причем, как показывает практика, подобных возвратов может быть несколько. Кстати, создание рассматриваемых в статье схем для простых структур не оправдано.
Важные компоненты
Следует знать, что концептуальная модель включает в себя ряд важных элементов. В первую очередь к ним относятся исследование объектов и изучение их действий. То есть пользователь должен изучить список всех видимых для него приложений и манипуляций, которые он может совершать над каждым объектом в отдельности. Естественно, что в разработке системы могут (и, скорее всего, будут) присутствовать и другие объекты, однако они будут скрыты от пользователя.
Заключение
Первая стадия концептуального проектирования базы данных (концептуальное моделирование)
5.2. Построение концептуальной модели в виде ER-диаграммы
5.2.1 Основные этапы построения
При разработке концептуальной модели, прежде всего, следует определить сущности. С этой целью нужно сделать следующее:
Выявив сущности, необходимо определить, какие связи имеются между ними.
При определении связей (естественно, рассматриваем только те связи, которые имеют отношение к решаемым задачам обработки данных) необходимо учитывать следующее:
Далее необходимо присвоить связям имена и определить тип связей.
На втором этапе построенные локальные модели объединяются в обобщенную концептуальную модель.
5.2.2. Моделирование локальных представлений
Прежде всего, необходимо отметить, что построенная модель должна удовлетворять ряду требований:
Процесс построения модели, удовлетворяющей указанным требованиям, является творческим, и формализовать его, как правило, невозможно. Тем не менее можно указать некоторые способы порождения вариантов при моделировании. Выбор одного из таких вариантов на основе оценок объемов дублирования и числа просматриваемых объектов при ответах на запросы пользователей позволяет улучшить эксплуатационные характеристики проектируемой базы данных.
После того как выбран рациональный вариант локальной модели, производится редактирование введенных наименований сущностей, атрибутов и связей. Здесь выполняются следующие действия:
Эти действия, вообще говоря, носят итерационный характер, т.к. после их выполнения вновь могут возникать и расплывчатые наименования, и синонимы, и омонимы.
5.2.3. Объединение локальных моделей
На этом этапе ранее построенные модели локальных представлений отдельных пользователей (или групп пользователей) объединяются в единую концептуальную модель. Объединение локальных моделей производится следующими путями:
Рассмотрим каждый из этих путей.
Слияние идентичных элементов
Два или более элементов модели идентичны, если они имеют одинаковое смысловое значение.
Объединение моделей с идентичными элементами осуществляется путем «слияния» этих элементов в один. Два набора сущностей СПЕЦИАЛЬНОСТЬ в модели 1 и 2 имеют одинаковое смысловое значение ( рис. 5.3.), и могут быть заменены одним набором сущностей ( рис. 5.4.).
Установление связей между наборами сущностей разных моделей
При рассмотрении наборов сущностей объединяемых моделей необходимо выявление связей между ними, т.к. именно эти связи и определяют в конечном итоге интегрированную базу данных.