Описание ПО

Информацию о состоянии объектной системы можно полу­чить путем регистрации отдельных фактов, относящихся к тем или иным процессам и/или явлениям. ПО описывается через символическое представление этих фактов. При этом фактам ста­вят в соответствие данные, описанные посредством конкретных языковых средств.

Данные об одних и тех же фактах в различных приложени­ях ФИПС могут иметь различные представления, т. е. форму вы­ражения знаний о ПО. Это определяется тем, что видение одних и тех же совокупностей фактов в различных приложениях, опре­деляемое спецификой решаемых задач, может быть различным.

Одна из основных задач проектирования АИС заключается в построении таких представлений, которые позволили бы опи­сывать широкий класс ПО и могли бы эффективно использовать­ся для решения прикладных задач.

Поскольку БД создается для пользователей ФИПС, все пользователи должны понимать язык описания ПО. Общедос­тупным является описание на естественном языке (ЕЯ), При этом достаточно использовать предложения ЕЯ, позволяющие однозначно именовать объекты и формулировать утверждения о том, что они обладают некоторыми свойствами, либо о том, что конкретные объекты находятся в определенных взаимоотношениях. Поскольку БД представляет собой описание состояния ПО на формальном языке, всегда предполагается, что соотнесение представления объектов в БД их реальным прообразам достига­ется только через описание состояния ПО на ЕЯ. Введение фор­мального языка приводит к необходимости однозначного перево­да описания на одном языке в описание на другом языке и в не­обходимости их эквивалентной интерпретации (рис. 9.1). Данное требование достигается введением абстрактных состояний ПО, оп­ределяемых формально и служащих однозначной интерпретацией описания состояния как на ЕЯ, так и на формальном языке.

Рис. 9.1. Схема эквивалентной интерпретации описания ПО

на естественном и формальном языках

Описание на естественном и формальном языках эквивалент­ны, если одно из них является результатом перевода другого и если их интерпретацией служит одно и то же абстрактное состояние.

Произвольный формальный язык, используемый для опи­сания ПО, базируется на конкретном наборе первичных понятий, в терминах которых формулируется описание. Универсальность формального языка обеспечивается высокой общностью, абст­рактностью системы базисных понятий и правил порождения но­вых понятий, допускающих интерпретацию в любой ПО. В силу своей абстрактности такие средства описания стали называться концептуальными. В теории БД проблема описания ПО трактуется как концептуальное моделирование ПО. Централь­ным является понятие концептуальной схемы (модели) ПО.

Развитие исследований в области БД привело к появлению ряда языков описания состояния ПО, каждый из которых обла­дает тем или иным понятийным базисом. Как правило, использу­емая в них система понятий отражает специфику принятого в языке подхода к моделированию внешнего мира.

28. Модель сущность-связь. Отображения 1:1,1:М, М:1 (Тема 9, стр. 65-66).

9.3. Модель «сущность-связь»

Существует несколько подходов к построению моделей ти­па «сущность-связь». Однако общим для всех подходов является использование трех основных конструктивных элементов для представления составляющих ПО - сущности, атрибуты, связи. Составляющая «время» в составе конструктивных элементов в явном виде отсутствует, но может быть представлена косвенно с помощью атрибутов.

Сущность па языке ER-модели - это специально спроектированное концептуальное средство моделирования объекта, про­цесса или явления ПО, о котором необходимо хранить информа­цию в системе. Это собирательное понятие, некоторая абстрак­ция реальных или нереальных объектов, процессов или явлений. В качестве сущностей могут выступать как материальные объек­ты (студент, учреждение, изделие), так и нематериальные (экс­пертиза, выборы, сделка).

Различают тип сущности и экземпляр сущности. Под ти­пом сущности понимают набор однородных объектов, выступаю­щих как целое. Понятие экземпляр сущности относится к кон­кретному объекту в наборе. Например, тип сущности - сотрудник; экземпляр сущности - Иванов, Родионов и другие.

Каждый рассматриваемый в модели тип сущности должен быть поименован.

Атрибут - это поименованная характеристика сущности. Различают тип атрибута, который определяет свойство сущнос­ти, и экземпляры атрибута, отражающие различные значения этого свойства. Например, для описания свойств сущности ИЗ­ДАНИЕ могут быть использованы атрибуты: КОД-ИЗДАНИЯ, НАЗВАНИЕ-ИЗДАНИЯ, АВТОР, МЕСТО-ИЗДАНИЯ, ИЗ­ДАТЕЛЬСТВО, ГОД. Типу атрибута АВТОР соответствуют эк­земпляры атрибута, принимающие значения в зависимости от принадлежности к экземпляру сущности, например, П.И. Ива­нов, К.Б. Родионов и др.

Чтобы задать атрибут в модели, необходимо присвоить ему наименование, дать смысловое описание, определить множество его допустимых значений и указать его назначение в модели. Ос­новное назначение атрибута - описание свойств сущности. Дру­гая важная роль атрибута - идентификация экземпляров сущно­сти. Например, атрибут КОД-ИЗДАНИЯ позволяет однозначно идентифицировать конкретные экземпляры сущности ИЗДАНИЕ. Атрибут используется и для представления связей между сущностями.

Третьим основным конструктивным элементом модели является связь. Она выступает в качестве средства представления отношения между сущностями. Тип связи представляет отношение между типами сущностей, а конкретный экземпляр связи данного типа представляет отношение между конкретными экземплярами заданных типов сущностей.

Различают бинарные связи (т. е. связи между двумя сущностями), тернарные связи (между тремя сущностями) и в общем случае n -арные связи. Наиболее часто встречаются бинарные связи. Для определения характера взаимосвязей между парами связанных элементов используют отображения и ассоциации. Ассоциаци я - это односторонняя связь, а отображение - двусторонняя.

Рассмотрим основные типы отображений и ассоциаций.

Отображение 1:1 (связь один-к-одному) это такой тип связи, когда один экземпляр сущности, от которой направлена связь, идентифицирует один и только один экземпляр сущности, к которой направлена связь, и наоборот. Идентификация эк­земпляров сущности уникальна (однозначна) в обоих направлениях (рис. 9.2).

Рис. 9.2

Отображение 1: М (связь один-ко-многим) представ­ляет такой тип связи, когда один экземпляр сущности, от которой направлена связь, идентифицирует некоторое число экземпляра сущности, к которой направлена связь. Идентификация в данном

направлении не обязательно является уникальной. Однако в обратном направлении она уникальна, т. е. каждый экземпляр cyщности, к которой направлена связь, идентифицирует только один экземпляр сущности, от которой направлена связь (рис. 9.3).

Рис. 9.3

Отображение М: 1 (связь миогие-к-одному) являет­ся обратным по отношению к 1: М.

29. Модель сущность-связь: Отображение М:N. Ассоциации типов: 1, М,С.(Тема 9, стр. 66-67).

Отображение М: N (связь многие-к-многим) пред­ставляет такой тип связи, когда один экземпляр сущности, от ко­торой направлена связь, идентифицирует некоторое число эк­земпляров сущности, к которой направлена связь, и наоборот. Та­ким образом идентификация является неуникальной в обоих направлениях (рис. 9.4).

Рис. 9.4

Односторонние связи можно представить с помощью ассо­циаций. Существуют три типа ассоциаций.

Ассоциация типа 1 (простая) определяет такой тип одно­сторонней связи, при котором экземпляр сущности, от которой направлена связь, идентифицирует один и только один экземп­ляр сущности, к которой связь направлена. Идентификация яв­ляется уникальной. Пример ассоциации данного типа приведен на рис. 9.5.

Рис. 9.5

Ассоциация типа М (сложная) определяет такой тип одно­сторонней связи, при котором экземпляр сущности, от которой направлена связь, идентифицирует некоторое число экземпляров сущности, к которой направлена связь. Идентификация не обяза­тельно является уникальной. Пример ассоциации тина М приве­ден на рис. 9.6.

Рис. 9.6

Ассоциация типа С (условная) определяет такой тип одно­сторонней связи, при котором для данного экземпляра сущности, от которой направлена связь, может не существовать соответст­вующего экземпляра элемента данных, к которому связь направ­лена. Но если она существует, то относится к единственному эк­земпляру сущности. Идентификация, если существует, является уникальной. Пример ассоциации типа С приведен на рис. 9.7.

Рис. 9.7

Абсолютное различие между сущностью, атрибутом и свя­зью отсутствует. Один и тот же элемент данных в зависимости от контекста может иметь различный статус.

В наиболее развитых моделях рассматриваемого класса связи могут быть наделены атрибутами и трактоваться подобно объектам. Им ставят в соответствие такие конструктивные эле­менты модели, как «неуникальная сущность» или «сущность-связь». Например, связь между сущностями ТЕАТР, БАЛЕТ можно характеризовать как неуникальную сущность ПОСТА­НОВКА. Она характеризуется дополнительными атрибутами ДАТА, БАЛЕТМЕЙСТЕР, ХУДОЖНИК, ДИРИЖЕР.

Для наглядного представления структуры ПО строится ER-диаграмма. На ней сущности обычно обозначаются прямо­угольниками, атрибуты - овалами, связи - ромбами. Идентифи­цирующие атрибуты подчеркиваются или выделяются симво­лом*. Пример ER-диаграммы для ПО «Балет» представлен па рис. 9.8.

Рис. 9.8. Концептуальная схема ПО «Балет»

На диаграмме изображены четыре сущности:

- ТЕАТР с атрибутами КОД-ТЕАТРА*, НАЗВ-ТЕАТРА, АДРЕС, РУКОВОДИТЕЛЬ;

- СПОНСОР с атрибутами КОД-ОРГАНИЗАЦИИ*, НА­ЗВАНИЕ-ОРГАНИЗАЦИИ;

- БАЛЕТ с атрибутами НАЗВАНИЕ-БАЛЕТА*, СТРУКТУ­РА, КОМПОЗИТОР, СЦЕНАРИСТ;

- АРТИСТ с атрибутами ТАБ-НОМЕР*, ФИО, ЗВАНИЕ, а также одна сущность-связь:

- ПОСТАНОВКА с атрибутами КОД-ТЕАТРА*, КОД-ОРГАНИЗ*, НАЗВ-БАЛЕТА*. ДАТА, БАЛЕТМЕЙСТЕР, ХУДОЖНИК, ДИРИЖЕР.

и связь:

- РАБОТАЕТ; метки М и N характеризуют тип связи.

30. Понятие модели данных. (Тема 10, стр. 69).