Рассмотрим подробнее процесс проектирования баз данных.
Основные задачи проектирования:
§ Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации.
§ Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам.
§ Сокращение избыточности и дублирования данных.
§ Обеспечение целостности данных (правильности их содержания): исключение противоречий в содержании данных, исключение их потери и т.д.
Концептуальное (инфологическое) проектирование — построение семантической (смысловой) модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД и модель данных. Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Инфологическая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.
Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:
§ описание информационных объектов, или понятий предметной области и связей между ними.
§ описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.
Логическое (даталогическое) проектирование — создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных, например, реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель — набор схем отношений, обычно с указанием первичных ключей, а также «связей» между отношениями, представляющих собой внешние ключи.
Физическое проектирование — создание схемы базы данных для конкретной СУБД. Специфика конкретной СУБД может включать в себя ограничения на именование объектов базы данных, ограничения на поддерживаемые типы данных и т.п. Кроме того, специфика конкретной СУБД при физическом проектировании включает выбор решений, связанных с физической средой хранения данных (выбор методов управления дисковой памятью, разделение БД по файлам и устройствам, методов доступа к данным), создание индексов и т.д.
4. Модели «сущность-связь»
Для представления конкретного вида и содержания инфологической модели предметной области, как уже говорилось, в основном используется модель «сущность-связь» (англ. “Entity-Relationship model”), или ER-модель, предложенная П. Ченом[1] в 1976 г. ER-модель обычно представляется в графической форме. Основные преимущества ER-моделей:
§ наглядность;
§ модели позволяют проектировать базы данных с большим количеством объектов и атрибутов;
§ ER-модели реализованы во многих системах автоматизированного проектирования баз данных (например, ERWin).
Основные элементы ER-моделей:
объект (сущность)- любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д.;
атрибут объекта - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей (например, ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей: СОБАКА, АВТОМОБИЛЬ, ДЫМ и т.д.). Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности. Примерами атрибутов для сущности АВТОМОБИЛЬ являются ТИП, МАРКА, НОМЕРНОЙ ЗНАК, ЦВЕТ и т.д.
ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся. Для сущности Расписание движения самолетов ключом является атрибут Номер_рейса или набор: Пункт_отправления, Время_вылета и Пункт_назначения (при условии, что из пункта в пункт вылетает в каждый момент времени один самолет).
связь – ассоциирование двух или более сущностей. Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой. Однако одно из основных требований к организации базы данных – это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи. А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.
Связь между сущностями характеризуется:
§ типом связи (1:1, 1:N, N:М);
§ классом принадлежности. Класс может быть обязательным и необязательным. Если каждый экземпляр сущности участвует в связи, то класс принадлежности — обязательный, иначе — необязательный.
