Разработка подсистема автоматизации учебно-учетной деятельности в спортивной школе

Необходимо различать полную предметную область (предприятие) и организационную единицу этой предметной области. Организационная единица в свою очередь может представлять свою предметную область (отделы).

Информация, необходимая для описания предметной области, зависит от реальной модели и может включать сведения о персонале, заработной плате, товарах, накладных, счетах, отчетах по сбыту, то есть сведения о людях, местах, предметах, событиях и понятиях.

Объектом называется элемент информационной системы, информацию о котором мы сохраняем. В реляционной теории баз данных объект называется сущностью.

Объект может быть реальным (например, человек, какой-либо предмет или населенный пункт) и абстрактным (например, событие, счет покупателя или изучаемый студентами курс). Так, для складского учета примерами объектов могут служить поставщик, товар, получение и т. д. Каждый объект обладает набором определенных свойств, которые запоминаются в информационной системе. При обработке данных часто приходится иметь дело с  совокупностью однородных объектов, например служащие, и записывать информацию об одних и тех же свойствах для каждого из них.

Объекты и их свойства являются понятиями реального мира. Для информационного пространства употребляется понятие атрибута объекта.

Атрибут – это  информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется рядом основных атрибутов. Например, сотрудник предприятия имеет такие атрибуты, как фамилию, имя, отчество, адрес и возможно идентификационный номер. Каждый атрибут в модели должен иметь уникальное имя – идентификатор. Атрибут при реализации информационной модели на каком-либо носителе информации часто называют элементом данных, полем данных или просто полем. Взаимосвязь между перечисленными выше понятиями проиллюстрирована на рисунке 2.1. Таблица – это некоторая регулярная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей. Каждая запись одной таблицы состоит из конечного числа полей, причем конкретное поле каждой записи одной таблицы может содержать данные только одного типа [8].

 

 

Рисунок 2.1 – Взаимосвязь 

 

Значение данных представляет собой действительные данные, содержащиеся в каждом элементе данных. В зависимости от того, как элементы данных описывают объект, их значения могут быть количественными, качественными или описательными.

Информацию о некоторой предметной области можно представить с помощью нескольких объектов, каждый из которых описывается несколькими элементами данных. Принимаемые элементами данных значения называются данными. Единичный набор принимаемых элементами данных значений называется экземпляром объекта. Объекты связываются между собой определенным образом. Соответствующая модель объектов с составляющими их элементами данных и взаимосвязями называется концептуальной моделью. Концептуальная модель дает общее представление о потоке данных в предметной области.

Некоторые элементы данных обладают важным для построения информационной модели свойством. Если известно значение, которое принимает такой элемент данных объекта, мы можем идентифицировать значения, которые принимают другие элементы данных этого же объекта.

Ключевым элементом данных называется такой элемент, по которому можно определить значения других элементов данных.

Однозначно идентифицировать объект могут два и более элемента данных. В этом случае их называют «кандидатами» в ключевые элементы данных. Вопрос о том, какой из кандидатов использовать для доступа к объекту, решается разработчиком системы. Выбирать ключевые элементы данных следует тщательно, поскольку правильный выбор способствует созданию достоверной концептуальной модели данных.

Первичные ключ – это атрибут (или группа атрибутов), которые единственным образом идентифицируют каждую строку в таблице.

Понятие первичного ключа является исключительно важным в связи с понятием целостности баз данных.

Внешним ключом называется атрибут или группа атрибутов одного отношения, которым назначена ссылка на первичный ключ другого отношения, для однозначного его применения.  

Альтернативный ключ – это атрибут (или группа атрибутов), несовпадающий с первичным ключом и уникально идентифицирующий экземпляр объекта. Например, для объекта «служащий», который имеет атрибуты «ИДЕНТИФИКАТОР», «ФАМИЛИЯ», «ИМЯ», «ОТЧЕСТВО», группа атрибутов «ФАМИЛИЯ», «ИМЯ», «ОТЧЕСТВО» может являться альтернативным ключом по отношению к атрибуту «ИДЕНТИФИКАТОР».

Запись данных – это совокупность значений связанных элементов данных. Записи хранятся на некотором носителе, в качестве которого может выступать человеческий мозг, лист бумаги, память ЭВМ, внешнее запоминающее устройство и т.д. Тип данных характеризует вид хранящихся данных. В современных базах данных допускается хранение символьных, числовых данных, битовых строк, специализированных числовых данных (например, суммы в денежных единицах), а также данных специального формата (дата, время, временной интервал и т.д.). В любом случае при выборе типа данных необходимо учитывать возможности системы управления базами данных (СУБД), с помощью которой реализуется физическая модель информационной системы (рисунок 2.2).

Доменом называется набор значений элементов данных одного типа, отвечающий поставленным условиям.

В самом общем виде домен определяется заданием некоторого базового типа данных, к которому относятся элементы домена, и произвольного логического выражения, применяемого к элементу типа данных, который «забраковывает» недопустимые значения. Если вычисление этого логического выражения дает результат «истина», то элемент данных является элементом домена. Понятие домена может также характеризоваться как потенциальное множество допустимых значений одного типа. Необходимо также помнить о том, что в данном случае данные являются сравнимыми, если они относятся к одному домену [8].

 

Рисунок.2.2- Типы данных

 

Представление – это сохраняемый в базе данных именованный запрос на выборку данных (из одной или нескольких таблиц).

Результатом выполнения любого запроса на выборку данных является таблица, и поэтому концептуально можно относиться к любому представлению как к таблице.

Связь – это функциональная зависимость между сущностями. Если между некоторыми сущностями существует связь, то факты из одной сущности ссылаются или некоторым образом связаны с фактами из другой сущности.

Поддержание непротиворечивости функциональных зависимостей между сущностями называется ссылочной целостностью. Поскольку связи содержатся «внутри» реляционной модели, реализация ссылочной целостности может выполняться как приложением, так и самой системой управления базами данных (СУБД) с помощью механизмов декларативной ссылочной целостности и триггеров.

Связи могут быть представлены пятью основными характеристиками [8]:

• тип связи (идентифицирующая, не идентифицирующая полная/неполная категория, неспецифическая связь);
• родительская сущность;
• дочерняя (зависимая) сущность;
• мощность связи;
• допустимость пустых значений.

Связь называется идентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется (однозначно определяется) через ее связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в первичный ключ дочерней сущности. Дочерняя сущность при идентифицирующей связи всегда является зависимой.

Связь называется не идентифицирующей, если экземпляр дочерней сущности идентифицируется иначе, чем через связь с родительской сущностью. Атрибуты, составляющие первичный ключ родительской сущности, при этом входят в состав не ключевых атрибутов дочерней сущности.

Мощность связи представляет собой отношение количества экземпляров родительской сущности к соответствующему количеству экземпляров дочерней сущности. Для любой связи, кроме неспецифической, эта связь записывается        как 1:n.

Сущности, между которыми существуют связи, называются участниками, а число участников связи – размерностью связи. Большинство связей между сущностями – это двойные связи, то есть такие, в которых участвуют две сущности. Встречаются также унарные связи (в которых сущность связана сама с собой) и тройные связи (в которых участвуют три сущности).

Существует три основных типа связей [8].

1. Связи «один к одному»1:1. Это, пожалуй, самый простой тип связей. Связи «один к одному» между сущностями  X и Y – это такие связи, при которых каждый экземпляр сущности X может быть связан только с одним экземпляром сущности Y. Хотя данный тип связей в реальном мире встречается довольно редко, в проектировании баз данных они широко используются, например, чтобы уменьшить число атрибутов в отношении, а также при моделировании подклассов сущностей;
2. Связи «один ко многим» 1:n. Наиболее распространена ситуация, когда один экземпляр сущности связан с одним или множеством экземпляров другой сущности;
3. Связи «многие ко многим» m:n. Данный тип связей часто встречается в реальном мире. Но в базе данных реализовать данный тип связи невозможно. При моделировании таких связей разработчики используют промежуточную связь «один ко многим» с каждым из отношений – участников связи «многие ко многим».

Нормализация отношений – это процесс построения оптимальной структуры таблиц и связей в реляционной базе данных.

В процессе нормализации элементы данных группируются в таблицы, представляющие объекты и их взаимосвязи. Теория нормализации основана на том, что определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, модификации и удалении данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же самые данные.

Словарь данных – это централизованное хранилище сведений об объектах, составляющих их элементах данных, взаимосвязях между объектами, их источниках, значениях, использовании и форматах представления.

При проектировании системы обработки данных именно данные и интересуют нас в первую очередь. Причем больше всего нас интересует организация данных. Для понимания организации данных вводится понятие информационной модели.

Система автоматизированной обработки данных основывается на использовании определенной модели данных или информационной модели. Модель данных отражает взаимосвязи между объектами.

Процесс создания информационной модели начинается с определения концептуальных требований ряда пользователей. Концептуальные требования могут определяться и для некоторых задач (приложений), которые в ближайшее время реализовывать не планируется. Это может несколько повысить трудоемкость работы, однако поможет наиболее полно учесть все нюансы функциональности, требуемой для разрабатываемой системы, и снизит вероятность ее переделки в дальнейшем. Требования отдельных пользователей интегрируются в едином «обобщенном представлении». Последнее называют концептуальной моделью.

Концептуальная модель представляет объекты и их взаимосвязи без указания способов их физического хранения.

Таким образом, концептуальная модель является, по существу, моделью предметной области. При проектировании концептуальной модели все усилия разработчика должны быть направлены в основном на структуризацию данных и выявление взаимосвязей между ними без рассмотрения особенностей реализации и вопросов эффективности обработки. Проектирование концептуальной модели основано на анализе, решаемых на этом предприятии задач по обработке данных. Концептуальная модель включает описания объектов и их взаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области и выявляемых в результате анализа данных.

Концептуальная модель транслируется затем в модель данных, совместимую с выбранной СУБД. Возможно, что отраженные в концептуальной модели взаимосвязи между объектами окажутся впоследствии нереализуемыми средствами выбранной СУБД. Это потребует изменения концептуальной модели. Версия концептуальной модели, которая может быть обеспечена конкретной СУБД, называется логической моделью [8].

Логическая модель отражает логические связи между элементами данных вне зависимости от их содержания и среде хранения.

Логическая модель данных может быть реляционной, иерархической или сетевой. Пользователям выделяются подмножества этой логической модели, называемые внешними моделями, отражающие их представления о предметной области. Внешняя модель соответствует представлениям, которые пользователи получают на основе логической модели, в то время как концептуальные требования отражают представления, которые пользователи первоначально желали иметь и которые легли в основу разработки концептуальной модели. Логическая модель отображается в физическую память, такую, как диск, лента или какой-либо другой носитель информации.

Физическая модель, определяющая размещение данных, методы доступа и технику индексирования, называется внутренней моделью системы.

Внешние модели никак не связаны с типом физической памяти, в которой будут храниться данные, и с методами доступа к этим данным. Это положение отражает первый уровень независимости данных. С другой стороны, если концептуальная модель способна учитывать расширение требований к системе в будущем, то вносимые в нее изменения не должны оказывать влияния на существующие внешние модели. Это – второй уровень независимости данных. Построение логической модели обусловлено требованиями используемой СУБД.

Все актуальные требования предметной области и адекватные им «скрытые» требования на стадии проектирования должны найти свое отражение в концептуальной модели. Конечно, нельзя предусмотреть все возможные  варианты использования и изменения базы данных. Но в большинстве предметных областей такие основные данные, как объекты и их взаимосвязи, относительно стабильны. Меняются только информационные требования, то есть способы использования данных для получения информации.