Исследование предметной области и проблемной среды деканатов Разработка модели предметной области (стр. 3 из 5)
- подготовка различных отчетов (учебная карточка студента, экзаменационная ведомость и др.).
Облегчение условий труда достигается благодаря возможности автоматизировать основные процессы ведения делопроизводства [5].
РАЗДЕЛ 3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ БД АИС «МАТРИКУЛЬНАЯ КНИГА»
3.1 ER-модель и её назначение
В соответствии с современными методологиями модель предметной области чаще всего представляет собой совокупность диаграмм, выполненных в какой-либо нотации и структурированных спецификаций, описывающих элементы модели [1].
Существует множество подходов к построению моделей предметных областей: графовые модели, семантические сети, модель «сущность-связь» и т.д.
Наиболее популярной из них оказалась модель «сущность-связь» или ER-модель (от англ. Entity-Relationship, т.е. сущность-связь).
На использовании разновидностей ER-модели основано большинство современных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных) [6].
Различные варианты диаграмм «сущность-связь» используются в качестве инструмента семантического моделирования, которое применяется в реальном проектировании структуры базы данных. Семантическое моделирование представляет собой моделирование структуры данных, опираясь на смысл этих данных.
Первый вариант модели «сущность-связь» был предложен в 1976 году Питером Пин-Шэн Ченом (Chen). В дальнейшем многими авторами были разработаны свои варианты подобных моделей (нотация Мартина, нотация IDEF1X, нотация Баркера и др.). Кроме того, различные программные средства, реализующие одну и ту же нотацию, могут отличаться своими возможностями [10].
ER-моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов.
По сути, все варианты диаграмм «сущность-связь» исходят из одной идеи — рисунок всегда нагляднее текстового описания. И в связи со своей наглядностью представления концептуальных схем баз данных ER-диаграммы получили широкое распространение [6].
3.2 Основные понятия ER-модели
Все ER-диаграммы используют графическое изображение сущностей предметной области, их свойств (атрибутов), и взаимосвязей между сущностями [10]. Следовательно, сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты) являются основными элементами описания предметной области.
Сущность — любой конкретный или абстрактный объект в рассматриваемой предметной области. Сущности — это базовые типы информации, которые хранятся в БД. К сущностям могут относиться: студенты, клиенты, подразделения и т.д. Каждая сущность в модели изображается в виде прямоугольника с наименованием. Пример изображения сущности приведён на рис. 3.1.
Рис. 3.1 Пример изображения сущности в ER-моделировании
Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится, например, к конкретной личности в наборе. Типом сущности может быть студент, а экземпляром – Петров, Сидоров и т. д.
Атрибут — это свойство сущности в предметной области. Атрибутом сущности является любая деталь, которая служит для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности.
Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности. Например, для сущности студент могут быть использованы следующие атрибуты: ФИО, дата и место рождения, № зачётной книжки, форма обучения и т.д.
Атрибуты изображаются в пределах прямоугольника, определяющего сущность. Наименование атрибута должно быть уникальным для конкретного типа сущности. Пример изображения атрибутов сущности представлен на рис. 3.2.
Рис. 3.2 Пример изображения атрибутов сущности в ER-моделировании
Здесь также существует различие между типом и экземпляром. Тип атрибута Место рождения, например, имеет много экземпляров или значений: Харьков, Киев, Одесса, Купянск и т.д., однако каждому экземпляру сущности присваивается только одно значение атрибута.
Связь — ассоциации (отношения) между сущностями в предметной области. Связи представляют собой соединения между частями БД [6, 9, 10].
Связи позволяют по одной сущности находить другие сущности, связанные с нею.
Каждая связь может иметь один из следующих типов:
- один-к-одному (1:1);
- один-ко-многим (1:М);
- многие-ко-многим (М:М).
Обозначение типов связей в ER-диаграммах представлено на рис. 3.3.
Рис. 3.3 Типы связей в ER-моделировании
Связь один-к-одному (1:1) означает, что один экземпляр первой сущности связан с одним экземпляром второй сущности. Например, сущность СТУДЕНТ и сущность СТИПЕНДИЯ имеют связь 1:1, так как Студент может не «заработать» стипендию, получить обычную или повышенную стипендию. Связь один-к-одному чаще всего свидетельствует о том, что на самом деле мы имеем всего одну сущность, неправильно разделенную на две.
Связь один-ко-многим (1:М) означает, что один экземпляр первой сущности связан с несколькими экземплярами второй сущности. Это наиболее часто используемый тип связи. Например, сущность СТУДЕНТ и сущность ОЦЕНКИ имеют связь 1:М, так как Студент может получить несколько оценок по нескольким дисциплинам.
Между связью один-ко-многим и многие-к-одному в принципе нет никакой разницы, так как между двумя сущностями возможны связи в обоих направлениях и всё зависит от того, с какими сущностями связаны данные.
Связь многие-ко-многим (М:М) означает, что каждый экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности, и каждый экземпляр второй сущности может быть связан с несколькими экземплярами первой сущности. Тип связи много-ко-многим является временным типом связи, допустимым на ранних этапах разработки модели. В дальнейшем этот тип связи должен быть заменен двумя связями типа один-ко-многим путем создания промежуточной сущности [6, 10].
Каждая связь имеет два конца и одно или два наименования. Наименование обычно выражается в неопределенной глагольной форме: «иметь», «принадлежать» и т.п. Каждое из наименований относится к своему концу связи. Иногда наименования не пишутся ввиду их очевидности [10].
3.3 Выявление сущностей предметной области деканата
Основываясь на анализе предметной области и требованиях предъявляемых к БД можно выявить такие основные сущности: СТУДЕНТ, ДИСЦИПЛИНЫ, УЧЕБНЫЙ ПЛАН, УСПЕВАЕМОСТЬ, ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ, КУРСОВЫЕ РАБОТЫ, ПРАКТИКА, ПЕРЕВОД С КУРСА НА КУРС, РОДИТЕЛИ.
Основные предметно-значимые атрибуты сущностей могут быть следующими.
Для сущности СТУДЕНТ определяем такие основные атрибуты:
- № зачётной книжки;
- ФИО;
- год рождения;
- национальность;
- гражданство;
- семейное положение;
- социальное положение;
- военная служба;
- адрес;
- льготные категории;
- учится за счёт;
- форма обучения;
- курс зачисления
- год зачисления;
- приказ о зачислении №;
- специализация;
- особые отметки;
- № студ. билета;
- дата выдачи студ. билета;
- дата выдачи зачётки;
- код группы.
Сущность РОДИТЕЛИ имеет следующие атрибуты:
- № зачётной книжки;
- ФИО;
- отношение к студенту;
- место работы;
- должность;
- телефон.
Для сущности ДИСЦИПЛИНЫ можно выделить следующие атрибуты:
- шифр дисциплины;
- название дисциплины;
- сокращённое название.
Сущность УЧЕБНЫЙ ПЛАН будет иметь такие атрибуты:
- код дисциплины;
- шифр дисциплины;
- курс;
- семестр;
- количество часов;
- лекции;
- практические / семинары;
- форма контроля;
- курсовая (отметка).
Для сущности УСПЕВАЕМОСТЬ можем определить такие атрибуты:
- код дисциплины;
- № зачётной книжки;
- зачёт;
- экзамен.
Сущность ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ может иметь такие примерные атрибуты:
- № зачётной книжки;
- курс;
- тема;
- дисциплина;
- оценка;
- квалификация;
- серия диплома;
- № диплома
- № направления на работу;
- место работы;
- должность.
КУРСОВЫЕ РАБОТЫ — сущность, имеющая следующие атрибуты:
- № зачётной книжки;
- код дисциплины;
- название;
- ФИО преподавателя;
- оценка.
Сущность ПРАКТИКА будет иметь такие атрибуты:
- № зачётной книжки;
- курс;
- семестр;
- название организации;
- дата начала;
- дата окончания;
- ФИО руководителя;
- оценка.
Для сущности ПЕРЕВОД С КУРСА НА КУРС определяем такие атрибуты как:
- № зачётной книжки;
- курс переведения;
- год;
- № приказа.
3.4 Связывание сущностей и построение ER-модели предметной области деканата
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 баз данных — это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи [6].
Сущности связываются между собой с помощью ключей.
Ключ сущности — это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушается его уникальность. Сущность может иметь несколько различных ключей.
Ключом для сущности СТУДЕНТ является № зачётной книжки, так как он уникален для каждого студента. Для сущности РОДИТЕЛИ определяем составной ключ: № зачётной книжки и ФИО, для сущности ДИСЦИПЛИНЫ уникальным является её шифр, он и будет выступать в роли ключа. УЧЕБНЫЙ ПЛАН имеет ключом код дисциплины, для УСПЕВАЕМОСТИ имеем составной ключ: код дисциплины и № зачётной книжки. Сущности ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ, КУРСОВЫЕ РАБОТЫ и ПРАКТИКА имеют составные ключ: № зачётной книжки + курс, № зачётной книжки + код дисциплины и № зачётной книжки + курс соответственно.