А. В. Брешенков Проектирование баз данных на основе информации табличного вида Допущено в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки диплом

Вид материала

Диплом

Содержание Упражнения и вопросы для самоконтроля 8. Разработка и исследование модели методики проектирования реляционных баз данных на основе использования информации табличного

Подобный материал:

• Учебное пособие Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве, 2582.59kb.
• Д. В. Андреев Программирование микроконтроллеров mcs-51, 2064.3kb.
• И. В. Борискина, А. А. Плотников, А. В. Захаров проектирование современных оконных, 1699.55kb.
• «История нового времени», 4001.1kb.
• Учебное пособие. 3-е изд., испр и доп, 125.38kb.
• М. В. Ломоносова Хрестоматия по истории государства и права зарубежных стран, 11295.75kb.
• В. В. Крупица Личность Коллектив Стиль отношений (социально-психологический аспект), 4876.34kb.
• И. М. Синяева, В. М. Маслова, В. В. Синяев сфера, 5230.77kb.
• И. К. Корнеев информационная безопасность и защита информации учебное пособие, 7667.6kb.
• Курслекций допущено умо по образованию в области социальной работы в качестве учебного, 2178.14kb.

Упражнения и вопросы для самоконтроля

1. В каких случаях возникает необходимость объединения таблиц?
   
2. Какие таблицы называются совместимыми по объединению?
   
3. Приведите пример объединения двух совместимых по объединению таблиц.
   
4. Какие таблицы называются не полностью совместимыми по объединению?
   
5. Какие проблемы возникают при объединении таблиц?
   
6. Каким образом выполняется объединение совместимых по объединению таблиц?
   
7. Каким образом выполняется обновление совместимых по объединению таблиц?
   
8. Приведите пример объединения двух частично совместимых по объединению таблиц.
   
9. Опишите алгоритм объединения двух частично совместимых по объединению таблиц.
   
10. Приведите пример использования алгоритма объединения двух частично совместимых по объединению таблиц.
    
11. Опишите порядок использования существующих средств СУБД для объединения двух частично совместимых по объединению таблиц.
    

8. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЛЯЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ТАБЛИЧНОГО ВИДА

8.1. Постановка задачи разработки модели методики

Целью является разработка методов проектирования реляционных баз данных (РБД) на основе использования существующей информации табличного вида (ИТВ). Другими словами, необходимо разработать приемы, способы и практические операции, подчиненные решению задач преобразования ИТВ в РБД. Состав подзадач, решаемых в рамках основной задачи и соответственно состав необходимых методов, определен в 1-й главе. Методы решения частных задач преобразования ИТВ в РБД, как правило, взаимосвязаны между собой и выполняются в логической последовательности. А взаимосвязанные методы, выполняемые в логической последовательности, составляют методику.

В рассматриваемом случае методика это не только совокупность методов выполнения действа. Отдельные элементы методики (методы) решения частных задач преобразования ИТВ в РБД тоже имеют право на существование и могут быть использованы для решения конкретных задач. Кроме того, большинству из методов соответствуют частные методики использования их компонент. Так, например, метод нормализации реляционных таблиц включает в себя методы приведения таблиц к 1-й, 2-й, 3-й и 4-й нормальной форме и соответственно методику их использования, метод выявления и формирования связей между таблицами включает в себя 3-и метода (по числу типов связей) и соответственно методику их использования.

В связи с этим, неочевидно в какой последовательности решать проблемы работы: сначала разработать методы, а затем предложить методику их использования или наоборот – разработать методику проектирования РБД на основе ИТВ, абстрагируясь от детализации методов, а затем разработать методы в рамках предложенной методики. Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущества первого подхода:

- методы разработаны и при создании методики речь идет о конкретных, существующих средствах;

- характеристики методов и соответствующих средств к моменту разработки методики известны и максимально полно могут быть учтены и отражены в методике;

- состоятельность и количественные характеристики методики могут быть оценены на основе использования реализованных методов.

Недостатки первого подхода:

- состав необходимых средств и даже методов после их разработки и реализации может оказаться неполным для обеспечения эффективной методики преобразования ИТВ в РБД;

- взаимосвязь методов, алгоритмов и средств между собой к моменту их реализации может оказаться неочевидной;

- последовательность и правильность применения методов для обеспечения эффективного решения проблемы проектирования РБД на основе ИТВ может оказаться недостаточно определенной.

Преимущества второго подхода:

- анализ проблемы создания системы на ранних этапах ее разработки позволит определить состав не только основных методов и средств, но и состав вспомогательных средств, которые необходимы для реализации полноценной методики;

- выявление необходимых связей между методами и средствами на ранних этапах разработки системы позволит свести к минимуму трудоемкость решения этой задачи впоследствии;

- определение последовательности и правил применения методов и средств, ориентированных на преобразование ИТВ к РБД на ранних этапах разработки системы, позволит свести к минимуму трудоемкость решения этой задачи впоследствии;

- оценка качественных характеристик человеко-машинной системы до ее реализации позволит исключить принципиальные ошибки в проекте системы;

- предварительная оценка временных характеристик системы до ее реализации позволит выявить критические места в системе заранее и предпринять необходимые меры.

Недостатки второго подхода:

- при описании методики проектирования РБД на основе ИТВ о методах, которые задействованы в методике мало что известно, ведь они еще не разработаны;

- о характеристиках методов известно мало, необходимые характеристики могут быть получены только на основе экспертных оценок или в результате специальных экспериментов;

- временные характеристики методов и соответствующих алгоритмов неизвестны и могут быть оценены лишь предположительно.

Из вышесказанного следует, что большинство достоинств первого подхода используемого при разработке методики проектирования РБД на основе использования ИТВ, являются недостатками второго подхода и наоборот. В связи с этим оправданно использование обоих подходов. Данная глава посвящена разработке методике преобразования ИТВ к РБД на основе второго подхода. Методика использования реализованных методов и средств, ориентированная на решение задач проектирования РБД на основе ИТВ, представлена в заключительной главе.

Конечно, в данном случае речь может идти не о полноценной методике, а лишь о ее математической модели. Причем модель должна отражать свойства объекта исследования (методики) на ранних этапах ее разработки, позволять выявлять концептуальные ошибки в методике, выполнять предварительные оценки ее временных характеристик. Модель должна быть адекватна начальному представлению методики или отражать ее заданные свойства с приемлемой точностью. В связи с этим необходимо выполнить следующие мероприятия по разработке и использованию модели методики проектирования РБД на основе использования ИТВ:

• определить состав компонент методики (методов, алгоритмов, специализированных средств);
  
• сформировать взаимосвязи между этими компонентами;
  
• выбрать математический аппарат, позволяющий описать методику и исследовать ее характеристики;
  
• выполнить построение адекватной модели методики на основе использования выбранного математического аппарата;
  
• выполнить исследование динамических свойств методики на основе использования ее модели;
  
• выполнить предварительный анализ временных характеристик методики;
  
• использовать разработанную модель в качестве основы для разработки необходимых методов, алгоритмов и специализированных средств, а также в качестве основы для разработки частных и общей методик проектирования РБД на основе ИТВ.
  

Методика преобразования ИТВ к РБД – это человеко-машинный процесс, поэтому в качестве ее модели оправданно использовать частный случай алгоритмических моделей – имитационные [15]. С точки зрения представления объектов на начальных этапах проектирования методики в ее рамках используются такие понятия, как ИТВ, РБД, разработчик, методы, системы оценок. Причем, эти объекты, как правило, не конкретизируются, а лишь фиксируется факт их наличия, их взаимосвязи, место в системе проектирования, последовательность и правила их использования. Такое представление наиболее близко к системному уровню, а на данном уровне преимущественно применяют модели систем массового обслуживания и системы Петри [15]. На этом основании, и с учетом специфики особенностей объекта моделирования, о котором еще пойдет речь, в качестве основного математического аппарата для моделирования и предварительного исследования методики преобразования ИТВ к РБД выбран аппарат сетей Петри.

Несмотря на то, что большинство объектов методики не предполагается детализировать на ранних этапах разработки, такие объекты, как РБД и ИТВ необходимо рассмотреть более подробно. Это связано с тем, что данные объекты являются, с одной стороны, основополагающими в работе, а с другой стороны они собственно и определяют методику проектирования. В связи с этим в первой главе предложены информационные модели РБД и ИТВ. Необходимо оценить адекватность этих моделей относительно их использования в модели методики проектирования с принятыми ограничениями ее представления. В данном случае для анализа адекватности необходимо оценить представлены ли все принципиальные отличия ИТВ от РБД в их информационных моделях. Это связано с тем, что именно процесс исключения этих различий и представляет собой методику преобразования ИТВ к РБД. В качестве таких отличий при сравнительном анализе моделей ИТВ и РБД а главе 2 сформулированы следующие отличия:

• в ИТВ таблицы нереляционные;
  
• в ИТВ таблицы ненормализованные;
  
• в таблицах ИТВ отсутствуют ключевые поля;
  
• таблицы ИТВ не связаны между собой.
  

Эти отличия моделей ИТВ и РБД закладываются в методику преобразования ИТВ к РБД, определяют необходимый состав методов и средств решения частных задач преобразования. Однако, если последние 3-и отличия ИТВ от РБД в принципе допустимо не ликвидировать и в результате может быть спроектирована БД, правда, обладающая плохими качественными и количественными характеристиками, то исключение 1-го отличия – обязательно. В противном случае просто не удастся построить БД на основе ИТВ.

В связи с этим необходимо уточнить предложенные информационные модели, разработать модели реляционных и нереляционных таблиц и тем самым добиться адекватности информационных моделей относительно модели методики проектирования на основе ИТВ в рамках принятых ограничений. Пока же модели ИТВ и РБД в рассматриваемом контексте неадекватны и могут быть использованы только для начальной постановки задачи работы. Такое уточнение выполнено в 4.2.1 и 4.2.2. После детализации моделей таблиц ИТВ и РБД они становятся адекватными задачам разработки модели методики. В дальнейшем для краткости под ИТВ будем понимать модель ИТВ, а под РБД – модель РБД.

Реализована следующая процедура построения модели методики проектирования РБД на основе использования ИТВ.

На первом этапе по аналогии с описанием процесса взаимодействия решающих систем [16], используя отличительные особенности ИТВ и РБД, в операторной форме описываются отдельные шаги преобразования ИТВ к РБД, формируются связи между ними, определяются правила и порядок их использования. Такое описание разработано с целью выявления основных компонент разрабатываемой человеко-машинной системы выявления основных связей между ними, построения модели методики их использования. В дальнейшем оно будет использовано для разработки формальных моделей интерактивных процессов проектирования РБД на основе ИТВ. Под оператором согласно определению понимается отображение ОР: X  Y, в котором множества X и Y являются множествами функций с элементами x(t) и y(t). Формально факт преобразования функции x(t) в функцию y(t) посредством выполнения оператора ОР отмечается следующим образом:

y(t) = ОР(x (t))

На втором этапе операторная модель используется в качестве исходной формализации для разработки модели методики, построенной на основе аппарата сетей Петри, и формируется соответствующая сеть.

На третьем этапе с помощью аппарата сетей Петри выявляются и исключаются дефекты модели, а следовательно исключаются дефекты объекта моделирования. В конечном итоге строится сетевая модель методики, свободная от концептуальных ошибок, а значит адекватная объекту моделирования (методике).

На четвертом этапе с помощью деревьев достижимости анализируются динамические свойства методики при нулевых задержках срабатывания переходов сети.

На пятом этапе выполняется предварительная оценка временных характеристик методики.

На шестом этапе выполнены мероприятия по улучшению временных характеристик методики.