Роль уникальных ключей состоит в том, что они позволяют отличать один экземпляр ИО от других экземпляров.

В ряде случаев для однозначной идентифицкации экземпляров ИО можно вибрать разные атрибуты ИО. Их считают “кандидатами” в ключевые атрибуты, а ключи, которые они могут образовать, называют вероятными или во з можными ключами.

В процессе описания ИО среди вероятных ключей выбрают один, который реально используют в качестве уникального ключа ИО. Его называют основным ключом. Так, каждого конкретного студента можно однозначно идентифицировать по номеру зачетной книжки, номеру паспорта, фамилии (если нет однофамильцев).. Следовательно, для совокупности ИО СТУДЕНТ существуют три возможных ключа – Номер_зачетной_книжки, Номер_паспорта, ФИО Длямногих информационных задач ВУЗаосновним ключем ИО СТУДЕНТ целесообразно выбрать первый из них – Номер_зачетной_книжки.

Вопрос о том, какой именно из возможных ключей использовать в роли основного ключа (или включить в основной ключ, если он составной), решается пользователем или разработчиком ИБ.

Наряду с первичными (уникальными) ключами иногда целесообразно использовать вторичные ключи. Это такие ключи, значения которых могут повторяться в нескольких экземплярах ИО.

Другими словами, если по значениям первичного ключа может быть найден только один экземпляр ИО, то по значениям вторичного – несколько экземпляров ИО.

Роль вторичных ключей состоит в том, что они позволяют ускорить идентификацию экземпляров ИО путем двуступенчатого поиска: сначала по значеннию вторичного ключа выделяется некоторое множество экземпляров ИО, а потом в этом множестве по заданному значению первичного ключа ведется поиск нужного экземпляра ИО. Так, если вторичным ключем ИО СТУДЕНТ_ФАКУЛЬТЕТА выбрать атрибут Номер_группы, а первичным – Номер_зачетной_книжки, то сначала по значению вторичного ключа будут выделены экземпляры ИО всех студентов требуемой академгруппы, а уже затем будет осуществлен поиск среди них конкретного экзмпляра ИО с использованием значения первичного ключа – Номер_зачетной_книжки.

Выбирать ключевые атрибуты ИО (как первичные, так и вторичные) необходимо очень тщательно, поскольку от их правильного выбора в значительной мере зависит правильность и эффективность работы АИС в целом.

 

Информационные отношения-связи (ИОС)

Понятие ИОС. Виды ИОС

При создании ИБ АИС рассматривают не только объекти ПрО, но и разнообразные реальные отношения между ними – связи, ассоциации, соответствия. Это могут быть отношения принадлежности, вхождения, подчинененности, эквивалентности, отношения типа “род-вид”, “целое –часть”, отношения в пространстве, во времени и др. Кроме отношений между объектами ПрО, рассматривают также взаимосвязи между свойствами этих объектов.

При информационном отображении ПрО реальные отношения на множенстве объектов и их свойств переносятся (моделируются) на отношения между ИО, представляющими объекты ПрО. Полученные при этом соответствующие виды и формы связей между типами ИО называют информационными отношениями-связями. Будем обозначать их ИОС, чтобы отличить от обозначения ИО.

Рассмотрим следующие виды ИОС:

· Структурные и функциональные,

· внешние и внутренние,

· постоянные и временные,

· условные и безусловные.

Структурные ИОС – это информационные отображения реальних отношений, существующих на множестве объектов рассматриваемой ПрО.

Функциональные ИОС отображают потребность информационных задач ПрО в совместной обработке и устанавливаются между ИО, являющимися входами и результатами решаемой задачи (рис. 1).

Например, задача УЧЕТ_РЕЗУЛЬТАТОВ_СЕССИИ требует существования функциональных отношений между ИО ПРЕДМЕТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, СТУДЕНТ, ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ_ОЦЕНКА.

Отметим, что поскольку ИБ должна обеспечивать любые возможные запросы пользователей, то при создании ИБ ПрО структурные связи между ИО устанавливатся независимо от наличия между ними функциональних связей.

Внешние ИОС отображают связи между объектами ПрО, не учитывая при этом внутренних свойств этих объектов. Например, к числу внешних принадлежат структурные отношения между элементами некоторой системы. Так, для ПрО ”АВТОХОЗЯЙСТВО” внешними являются структурные отношения между ИО ГАРАЖ, РЕМОНТНИЙ_ЦЕХ, СКЛАД_ЗАПЧАСТЕЙ.

Внутренние ИОС описывают взаимозависимости между разными свойствами одного и того же объекта ПрО. Например, в описании любого типа ИО зависимость между ключем и описательными атрибутами представляет собой внутреннее отношение.

В постоянных ИОС связь между ИО устанавливается на все время их существования в ИБ. Временные отношения между ИО существуют только некоторый период времени (в частности, лишь в текущий момент). Временной является, например, связь между ИО ТОРГОВИЙ_АГЕНТ и ПОКУПАТЕЛЬ при отображении ПрО “ЗАКАЗ_ТОВАРОВ”.

ИОС считают условным, если отображаемая им реальная связь между объектами ПрО возможна лишь при выполнении некоторого условия, в противоположном случае – безусловным. Условным является, например, отношение между ИО СТУДЕНТ и СТЕПЕНДИЯ, поскольку оно существунт только при условии хорошей успеваемоити студента.

 

3.2.2. Типы ИОС

Структурные ИОт, которые обозначают взаимосвязи между экземплярами двух ИО разного типа, називают ассоциативными.

Различают три типа ассоциативных взаимоотношений между ИО:

один-к-одному (1:1),

один-ко-многим (1:N или N:1),

многие-ко-многим (M:N).

Эти типы ИОС проиллюстрированы графически на рис.2, где показаны примеры связей между экземплярами ИО А и В.

Отношение один-к-одному имеет место, когда каждый экземпляр одного ИО соответствует лишь одному и только одному экземпляру другого ИО, и наоборот (рис. 2а).

Отношение один- ко-многим имеет место, когда каждому экземпляру одного ИО может соответствовать несколько экземпляров другого ИО, а каждому экземпляру другого ИО соответствует только один экземпляр первого ИО (рис. 2б). Аналогичным образом определяется отношение многие-к-одному (рис. 2в).

Отношение многие-ко-многим – это такие отношения, когда каждому экземпляру одного ИО может соответствовать несколько экземпляров другого ИО, и наоборот, каждому экземпляру другого ИО может соответствовать несколько экземпляров первого ИО (рис. 2)

Типы связей между ИО А и В иногда изображаются с помощью одинарных и двойных стрелок:

тип 1:1 ¾ А <¾> В,

тип 1:N ¾ А <¾>> В,

тип М:N ¾ А <<¾>> В.

Конкретный тип ИОС между парой ИО определяется природой тех реальных объектов ПрО, которые отображаются этими ИО, а также природой реальних связей между этими объектами.

Рассмотрим примеры ассоциативных отношений всех трех типов.

1. Отношения двух ИО СТУДЕНТ и СТУДЕНЧЕСКИЙ_БИЛЕТ (СТУДБИЛЕТ) характеризуется типом 1:1, посколько между экземплярами этих ИО существует самая простая связь: каждый отдельный студент имеет свой студбилет, и наоборот, каждый студбилет принадлежит только одному студенту. Следовательно,

СТУДЕНТ <¾> СТУДБИЛЕТ

2. При поселении студентов в общежитие имеют место типы отношений 1:N и N:1. Действительно, в одну комнату студенческого общежития можно поселить одного или нескольких студентов, но каждого отдельного студента можно поселить в общежитие только в одну комнату. Следовательно, между двумя ИО СТУДЕНТ и КОМНАТА существует связь типа N:1, а между ИО КОМНАТА и СТУДЕНТ – связь типа 1:N (в одной комнате живут несколько студентов):

КОМНАТА <¾>> СТУДЕНТ

3. Между ИО СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ существует сложный тип отношений M:N вида

СТУДЕНТ <<¾>> ПРЕПОДАВАТЕЛЬ,

поскольку каждый студент взаимодействует в учебном процессе со многими преподавателями и каждый преподаватель ведет занятия с разными студентами.

Наряду с ассоциативными отношениями (т.е. связями между ИО разного типа) существуют информационные отношения и между атрибутами одного и того же ИО. В этом случае также различают взаимосвязи типа 1:1, 1:N, M:N. Рассмотрим их примеры.

1. В каждом типе ИО между возможными уникальными ключами всегда существует связь типа 1:1. Например, для ИО СТУДЕНТ

Номер_студбилета <¾> Номер_паспорта

2. При поселении студентов в общежитие связь между атрибутами комнат и студентов в ИО ПОСЕЛЕНИЕ имеет тип 1:N:

Номер_комнаты <¾>> ФИО_студента

3. Между атрибутами Фамилия_пациента и Фамилия_хирурга в ИО ОПЕРАЦИЯ сущестует связь типа M:N, поскольку несколько пациентов с одинаковыми фамилиями могли быть прооперированы несколькими хирургами, а несколько хирургов с одинаковыми фамилиями могли прооперировать разных пациентов. Следовательно,

Фамилия_пациента <<¾>> Фамилия_хирурга

Все рассмотренные выше ИОС - бинарные, т.е. связывают два экземпляра ИО или значения двух атрибутов ИО.

Однако, взаимосвязь между объектами ПрО может охватывать не только два, но и любое число объектов и их атрибутов. Например, отношение ОЦЕНКА устанавливается между тремя объектами ПРЕДМЕТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, СТУДЕНТ.

Иными словами, в общем виде на множестве ИО существуют не только бинарные, но и n-арные (т.е. множественные, групповые) отношения, причем каждый ИО или его атрибут может участвовать в любом количестве связей. В таких случаях отдельные связи, в которые вступают экземпляры ИО, принято нумеровать или именовать, например,

 

Завершая рассмотрение видов и типов информационных отношений на множестве ИО, отметим, что ИОт создают отдельный класс информационных структур и вместе с другими видами информационных структур (типами и экземплярами ИО) обеспечивают возможность адекватного логико-семантического описания любых ПрО при их информационном отображении в ИБ.

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СТРУКТУР

В ИНФОЛОГИЧЕСКИХ ГРАФОВЫХ И РЕЛЯЦИОННЫХ МОДЕЛЯХ ПрО

 

Рассмотрим использование информационных структур в инфологических моделях ПрО с применением графических и реляционних средств моделирования.

4.1.Информационные структуры в граф-моделях “объекты – связи”

Информацию об объектах ПрО и их взаимосвязях можно описать, используя графические модели, называемые диаграммами объектов-связей или ER-диаграммами (Entity -сущность,объект, Relation -отношение).

ER-диаграммы конструируются с применением таких графических обозначений.

·

Однородные совокупности S объектов ПрО s изображаются прямугольниками с записанными в них именами S:

· Атрибуты объектов sÎS изображаются именованными овалами, которые соединяются с прямоугольником S ненаправленными ребрами, и ключевые атрибуты подчеркиваются:

 

·

Связи (отношения) между совокупностями S изображаются именоваными ромбами; ромб, моделирующий связь между совокупностями S₁ и S₂, соединяется двумя ненаправленными ребрами с прямоугольниками S₁ и S₂, и на ребрах проставляются типы отношений (явным образом или с помощью стрелок):

 

·

Если совокупность S участвует в разних отношениях, то ребра нумеруются или обозначаются определенными метками:

 

 

На рис. 3 приведен пример диаграмми объектов - связей для ПрО “ДОСТАВКА_ТОВАРОВ_ВОЗДУШНЫМ_ТРАНСПОРТОМ”.

Рис 3.

Легко увидеть, что способ построения граф-модели ПрО в виде диаграммы объектов-связей базируется на использовании соответствующих информационных структур: именованные прямоугольники вместе с соответственными именованными овалами задают типы ИОС, а именованные ромбы вместе с ребрами-связями – информационные ассоциативные отношения на множестве ИО.

Диаграммы объектов – связей описывают инфологические модели ПрО с помощью графических и естесственноязыковых средств. Этот способ логико-семантического отображения информации об объектах и их взаимосвязях, благодаря своей простоте и наглядности, является очень удобным для информационного описания ПрО с точки зрения его восприятия человеком.

Вместе с тем, с формальной (математической) точки зрения более привлекательной является реляционная инфологическая модель ПрО.

 

4.2.Информационные структуры в реляционных моделях ПрО

 

Реляционная инфологическая модель описывает ПрО в виде совокупности взаимосвязанных отношений (relation – отношение, связь, реляция).

Такие отношения разделяются на два класса:

· объектные (атрибутивные) отношения,

· отношения-связи.

Объектныеотношения задают объекты ПрО, ставя им в соответствие описания типов ИО с помощью определенных наборов атрибутов ИО (поэтому их и называют атрибутивными). Отношения-связи задают логические связи на множестве типов ИО.

Для рассмотренного примера ПрО (рис.3) реляционное описание ПрО включает 3 объектных отношений и 2 отношения-связи:

ТОВАР (Название, Производитель, Цена, Количество)

ВЫЛЕТ (Дата)

РЕЙСА (Номер_рейса, Аэропорт_вылета, Аэропорт_назначения,