ДИСЦИПЛІНА «БАЗИ ДАНИХ» Інформаційні моделі ЛЕКЦІЯ 4 Концептуальні моделі. доц. Мазурова О. О. , ст. викл. Широкопетлєва М. С. Кафедра Програмного забезпечення ЕОМ, факультет Комп’ютерних наук, ХНУРЕ 1
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Концептуальне моделювання Мета лекції: Зміст: q q Розглянути концептуальне моделювання, як початковий етап проектування інформаційних систем. Вивчити основні поняття інфологічного моделювання, ознайомитися з Case-засобами ER – моделювання Концептуальні моделі даних. Модель даних „суттєвість-зв’язок” (ER). Елементи моделі „суттєвість-зв’язок”. Принципи побудови ER- діаграм. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 2
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Концептуальне моделювання (КМ) предметної області - моделювання понять (концептів) і концептуальних структур предметної області Концептуальна модель є засобом комунікації різноманітних колективів, як кінцевих користувачів, так і розроблювачів. Інформація із концептуальної моделі пов’язується зі словниковою системою й іншими компонентами СУБД та інформаційної системи. Вимоги до концептуальної моделі - адекватне відображення предметної області; - несуперечність; - однозначне трактування моделі всіма її користувачами; - легкість сприйняття різними категоріями користувачів; - кінцевість моделі; - легкість модифікації; - можливість композиції й декомпозиції моделі. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 3
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Основні компоненти концептуальної моделі опис функціональної структури системи, для якої створюється ІС; - опис інформаційних потреб користувачів; - опис існуючого документообігу в ПО; - опис об'єктів ПО й зв'язків між ними; - опис алгоритмічних залежностей показників; - опис обмежень цілісності; - вимоги до ІС та існуючі обмеження; - лінгвістичні відносини. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 4
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Функціональна структура системи з проведення та організації олімпіади Огркомітет олімпіади Проводить збір інформації про Взаємодіють під час проведення олімпіади Олімпіада (в тому числі, учасники олімпіади) © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Судді Оцінюють проведення 5
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Опис інформаційних потреб користувачів -організатори олімпіади, що потребують детальної інформації про тренерів та їх команди; завдання та їх загальні характеристики; -судді, що оцінюють якість вирішення командами завдань, вони потребують детальні описання завдань – їх тексти, рівень складності та бали, що можуть дути нараховані; - тренери та члени команд, що повинні мати можливість проглянути поточну та кінцеву інформацію з результатів проведення олімпіади. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 6
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Опис існуючого документообігу в ПО Складається з наступних документів: - «Форма реєстрації команд-учасників олімпіади» ; - «Форма надання завдань» ; - «Звіт з поточного стану проведення олімпіади» ; - «Протокол з кінцевих результатів проведення олімпіади» та інші. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 7
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Опис об'єктів ПО й зв'язків між ними Тренують Тенери Команди Виконують Завдання Загальна схема КМ для предметної області з організації та проведення олімпіад з програмування © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 8
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Описання алгоритмічних залежностей показників Залежності стосовно системи оцінювання виконання командами завдань. Формули нарахування балів повинні враховувати наступні показники: -рівень складності завдання; - загальна кількість балів, що може бути нарахована; - кількість спроб вирішення командою завдання; - секунди, на яких було зареєстровано вірне рішення завдання. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 9
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Опис обмежень цілісності - кожен тренер однозначно ідентифікується його номером; - кожна команда однозначно ідентифікується її номером; - кожне завдання однозначно ідентифікується його номером; - кожен тренер може привезти на олімпіаду одну або декілька команд; - кожна команда може мати лише одного тренера; - кожна команда може вирішувати одне, декілька або жодного завдання; - під час олімпіади кожна команда може видати одне, декілька або жодного рішення кожного завдання в певний час; - кожне завдання може вирішуватися однією, декількома або жодною з команд. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 10
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Вимоги до ІС та існуючі обмеження = Постановка задачи 1) система повинна відображати данні: - безпосередньо про основні об’єкти ПО: тренери, команди, завдання; - про пов’язані об’єкти ПО: рішення завдань командами, інформацію про команди та їх тренерів; 2) система повинна підтримувати арифметичну обробку даних у вигляді обчислювальних полів: - стосовно загальної кількості команд, привезених тим чи іншим тренером; - загальної кількості завдань, вирішених командою на поточний час, та набраної кількості балів; 3) система повинна підтримувати пошук та фільтрацію даних: - пошук інформації, в тому числі за частковою інформацією: про команди по назві команди або по першим буквам назви команди, по ВУЗу, з якого приїхала команда; про тренерів по першим буквам їх прізвища; - фільтрацію інформації, в тому числі по декількох порціях інформації: о рішеннях команд з урахуванням номеру завдання, часу с початку олімпіади, загальної кількості набраних балів, загальної кількості вирішених завдань; про завдання з урахуванням рівня складності завдання, загальної кількості балів; 11
Постановка задачи БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. 4) система повинна підтримувати додавання нових даних про тренерів, команди, завдання та їх рішеннях; 5) система повинна підтримувати можливості редагування інформації про тренерів, команди, завдання та їх рішеннях; 6) система повинна підтримувати можливості вилучення інформації про тренерів, команди, завдання та їх рішеннях з підтримкою режиму підтвердження користувачем видалення інформації про поточний об’єкт; 7) система повинна підтримувати виконання наступних часто виникаючих запити до БД: - отримати перелік завдань з їх характеристиками, які ще не є вирішеними на даний час певною командою; - отримати статистику з поточного стану вирішення командами завдань з олімпіади, а саме: номери, назви команд та їх ВУЗи, номери завдань, їх складності і бали, кількість спроб вирішення командами завдань, стан вирішення завдань командами (так чи ні), загальна кількість набраних командами балів на поточний час; - отримати статистику з поточного стану вирішення певною командою завдань з олімпіади, а саме: номер, назва команди та її ВУЗ, номер завдання та його складність і бали, кількість спроб вирішення командою завдання, стан вирішення завдання командою (так чи ні); © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 12
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Постановка задачи 8) система повинна підтримувати можливість формування довільного запиту до БД на мові SQL з підтримкою користувача інформацією стосовно схеми БД; 9) система повинна підтримувати підготовку та друк наступних звітів: - звіт з поточного стану проведення олімпіади, а саме: номери, назви команд та їх ВУЗи, номери завдань, їх складності і бали, кількість спроб вирішення командами завдань, стан вирішення завдань командами (так чи ні), загальна кількість набраних командами балів на поточний час; - протокол з кінцевих результатів проведення олімпіади, який містить агреговану інформацію про команди, завдання, результати їх вирішення, набрані стогові бали та отримані місця; 10) система повинна реалізовувати наступні задачи автоматизації: - заповнення бази даних новою інформацією на етапі реєстрації команд -учасниць олімпіади повинно проходити автоматично шляхом завантаження в базу інформації з електронної форми реєстрації команд певної структури, що отримується оргкомітетом по електронній пошті; - під час проведення олімпіади в режимі реального часу система повинна реєструвати в БД всі спроби рішення командами завдань, що надходять з комп’ютерів об’єднаних в мережу; 11) та інші функції. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 13
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі даних • модель «сутностей-зв'язків» (ER-модель / інфологічна мoдель ) Чена; • діаграми класів UML; • модель «об'єктів-ролей» ORM Фалкенберг; • моделі, засновані на бінарних семантичних мережах - модель даних Абріаля, яка інтегрує ідеї семантичних мереж і мов програмування; • мова FORAL; • …… © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 14
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Інфологічне (ER-) моделювання Мета інфологічного моделювання – забезпечення найбільш природніх для людини засобів збору та надання інформації для БД. Основні елементи інфологічних (ER-) моделей Сутність Атрибут Ключ Зв’язок © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 15
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Класифікація сутностей. Стержень Стержнева сутність (стержень) – це незалежна сутність, що відображує основні концепти (поняття) предметної галузі. № співробітн. Відділи Проекти Адреса Співробітники ПІБ Приклад стержневих сутностей з області «Олімпіади» № команди Команда Завдання Тренер Назва © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Інститут 16
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Класифікація сутностей. Асоціація Асоціативна сутність (асоціація) – це зв’язов виду «багато-добагатьох» між двома або більш сутностями. Крім властних атрибутів повинна мати набір ключових атрибутів, що необхідні для встановлення зв’язку між сутностями. № команди № завдання М Результат Складність М Завдання Бали 1 М 1 Рішення N Команда № команди Час © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Інститут Назва 17
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Класифікація сутностей. Характеристика Характеристична сутність (характеристика) – це сутність, що прив’язана відношенням «один-до-одного» . Існування характеристики повністтю залежить від існування характеризуємої сутності. № проекта Проекти 1 1 № проекту Технічні завдання Текст Приклад характеристики з області «Олімпіади» № завданя № завдання Завдання 1 1 Текст завдання Текст © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 18
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Побудова ER-діаграми для БД олімпіади (1 -й крок) 1 крок: Визначення стержневих сутностей, їх атрибутів та встановлення зв’язків «один-до-багатьох» Вирішує Команда Завдання Текст № команди № завдання № тренера Завдання М Тренує Команда Інститут Складність Бали Прізвище Назва Тренер 1 № тренера Тренер Телефон Місце роботи © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 19
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Побудова ER-діаграми для БД олімпіади (2 -й крок - моделювання звя’зків «багато-добагатьох» та введення характеристик) Результат Текст № завдання Завдання Бали № команди 1 № тренера Рішення М М 1 Команда М Складність Інститут Час Назва № команди Місце роботи Прізвище 1 № тренера Телефон Тренери 20
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Добудова ER-діаграми для БД олімпіади Результат Текст № завдання Бали № команди № завдання Завдання 1 М Складність № тренера Рішення М 1 1 Команда М Інститут Час № команди Назва Прізвище № гравця 1 М № тренера Тренери Гравець № команди Прізвище Курс Факультет Місце роботи Телефон 21
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Концептуальна модель (створена в S-Designor) © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 22
Концептуальна модель (створена в Visual Paradigm) БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 23
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Embarcadero ER/Studio (Delphi 2009 ) 24
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Embarcadero ER/Studio © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 25
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Програмні засоби інфологічного моделювання - ERWin © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 26
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Побудова ER-діаграми для БД підприємства (1 -й крок) 1 крок: Визначення стержневих сутностей, їх атрибутів та встановлення зв’язків «один-до-багатьох» Участвуют в Проекти Співробітники № співроб Работают в ПІБ Відділи № відділа Співробітники № проекту Назва Проекти М 1 № відділа Відділи Телефон © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 27
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Побудова ER-діаграми для БД підприємства (2 -й крок) 2 крок: Моделювання звя’зків «багато-до-багатьох» та введення характеристик № співробітн. ПІБ Співробітники М № відділа 1 Відділи М 1 № співробітн. М Завдання М № проекта 1 N Проекти Телефон № проекта © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru Назва 28
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Література 1. ANSI/X 3/SPARC Study Group on Data Base Management Systems. Interim Report. SIGFDT Bull. , ACM, v. 7, no. 2 (1975). 2. Brodie M. L. , Mylopoulos J. , Schmidt J. W. (eds. ): On Conceptual Modelling, Perspectives from Artificial Intelligence, Databases, and Programming Languages. Springer-Verlag, 1984. 3. ISO TC 97/SC 5/WG 3. Concepts and terminology for the conceptual schema and the information base. Ed. by J. J. van Griethauzen. 1982. 4. Peter Pin-Shan Chen. The entity-relationship model - toward a unified view of data. ACM TODS, v. 1 1, n. 1, March 1976. 5. Smith J. M. and Smith D. C. P. Database Abstraction: Aggregation and Generalization. ACM TODS, 2(2): 1977. 6. Sundgren B. An infological approach to data bases. – Stockholm: National Central Bureau of Statistics, 1973. 7. Цикритзис Д. , Лоховски Ф. Модели данных /Пер. с англ. – М. : Финансы и статистика, 1985. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 29
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Література 8. Chen P. P. The Entity-Relationship Model: Toward a Unified View of Data ACM Trans. On Database Syst. 1976, V. 1, № 1, PP. 9 -36 9. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. Пер. с англ. 6 -е изд. К. : Диалектика, 1998 10. Вендеров А. М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М. : Финансы и статистика, 1998. 11. Йордан Э. , Аргила К. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании. Пер. с англ. М. : ЛОРИ, 1999. 12. Маклаков С. В. Bpwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем. М. : Диалог-МИФИ, 1999 13. Цаленко М. Ш. Моделирование семантики в базах данных М. : Наука, 1989 14. Марка Д. А. , Мак. Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. Пер. с англ. М. : Мета. Технология, 1993 © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 30
БД. Лекція № 4. Концептуальні моделі. Висновки Концептуальне моделювання предметної області в технологіях баз даних - важливий етап процес проектування баз даних У цій області продовжуються активні дослідження та інструментальні розробки, спрямовані на створення більш ефективних технологій розробки систем баз даних та інформаційних систем Розробка концептуальної схеми бази даних в технологіях баз даних і створення онтології предметної області - близькі види діяльності. © ХНУРЕ, факультет КН, кафедра ПІ, тел. 70 -21 -446, e-mail: mazurova_ok@mail. ru 31
Скачать презентацию ДИСЦИПЛІНА БАЗИ ДАНИХ Інформаційні моделі ЛЕКЦІЯ 4 Концептуальні
lect_DB_11_04_ER_kontsept.ppt