Основные понятия и определения моделирования

Рис. 1.39. Пример связи «одии-к-одному» 

     Связь один-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним (или более) экземпляром второго объекта, но каждый экземпляр второго объекта связан только с одним экземпляром первого. Множественность связи изображается двойной стрелкой →→.

Рис. 1.40. Пример связи «один-ко-многим» 

     Связь многие-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним или большим количеством экземпляров второго и каждый экземпляр второго связан с одним или многими экземплярами первого. Этот тип связи изображается двусторонней стрелкой ↔

Рис. 1.41. Пример связи «многие-ко-многим» 

     Помимо  множественности, связи могут подразделяться на безусловные и условные. В безусловной связи для участия в ней требуется каждый экземпляр объекта. В условной связи принимают участие не все экземпляры объекта. Связь может быть условной как с одной, так и с обеих сторон.

     Все связи в информационной модели требуют  описания, которое, как минимум, включает:

     • идентификатор связи;

     • формулировку сущности связи;

     • вид связи (ее множественность и  условность);

     • способ описания связи с помощью вспомогательных атрибутов объектов.

     Дальнейшее  развитие представлений информационного  моделирования связано с развитием понятия связи, структур, ими образуемых, и задач, которые могут быть решены на этих структурах. Нам уже известна простая последовательная структура экземпляров - очередь, см. рис. 1.34. Возможными обобщениями информационных моделей являются циклическая структура, таблица (см. табл. 1.10), стек (см. рис. 1.35).

     Очень важную роль играет древовидная информационная модель, являющаяся одной из самых распространенных типов классификационных структур. Эта модель строится на основе связи, отражающей отношение части к целому: «А есть часть М» или «М управляет А». Очевидно, древовидная связь является безусловной связью типа один-ко-многим и графически изображена на рис. 1.42, в. На этом же рисунке для сравнения приведены схемы информационных моделей типа «очередь» (а) и «цикл» (б).

Рис. 1.42. Информационные модели типа «очередь» (а), «цикл» (б), «дерево» (в)

     Еще более общей информационной моделью является, так называемая, графовая структура, рис. 1.43. Графовые структуры являются основой решения огромного количества задач информационного моделирования.

     Многие  прикладные задачи информационного  моделирования были поставлены и  изучены достаточно давно, в 50-60-х годах, в связи с активно развивавшимися тогда исследованиями и разработками по научным основам управления в системах различной природы и в связи с попытками смоделировать с помощью компьютеров психическую деятельность человека при решении творческих интеллектуальных задач. Научное знание и модели, которые были получены в ходе решения этих задач, объединены в науке под названием «Кибернетика», в рамках которой существует раздел «Исследования по искусственному интеллекту». [1, стр.76]

Рис. 1.43. Информационная модель типа «граф» 
 
 

2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ  БАЗАМИ ДАННЫХ.

     Базы  данных - важнейшая составная часть информационных систем.  Информационные системы предназначены для хранения и обработки больших объемов информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги и т.д. Любая информационная система должна выполнять три основные функции: ввод данных, запросы по данным, составление отчетов. [1, стр. 150]

     База  данных предполагает наличие комплекса  программных средств, обслуживающих  эту базу данных и позволяющих  использовать содержащуюся в ней  информацию. Такие комплексы программ называют СУБД. СУБД - это программная  система, поддерживающая наполнение и манипулирование данными, представляющими интерес для пользователей при решении прикладных задач. Иными словами, СУБД является интерфейсом между базой данных и прикладными задачами.

функции СУБД:

     1. Определение данных - определить, какая именно информация будет храниться в базе данных, задать свойства данных, их тип (например, число цифр или символов), а также указать, как эти данные связаны между собой. В некоторых случаях есть возможность задавать форматы и критерии проверки данных.

     2. Обработка данных - данные могут обрабатываться самыми различными способами. Можно выбирать любые поля, фильтровать и сортировать данные. Можно объединять данные с другой, связанной с ними, информацией и вычислять итоговые значения.

     3. Управление данными - можно указать, кому разрешено знакомиться с данными, корректировать их или добавлять новую информацию. Можно также определять правила коллективного доступа.

     Входящие  в состав современных СУБД средства совместно выполняют следующие  функции:

     • описание данных, их структуры (обычно описание данных и их структуры происходит при инициировании новой базы данных или добавлении к существующей базе новых разделов (отношений); описание данных необходимо для контроля корректности использования данных, для поддержания целостности базы данных);

     • первичный ввод, пополнение информации в базе данных;

     • удаление устаревшей информации из базы данных;

     • корректировку данных для поддержания их актуальности;

     • упорядочение (сортировку) данных по некоторым признакам;

     • поиск информации по некоторым признакам (для описания запросов имеется специальный язык запросов, он обеспечивает также интерфейс между базой данных и прикладными программами пользователей, позволяет этим программам использовать базы данных);

     • подготовку и генерацию отчетов (средства подготовки отчетов позволяют создавать и распечатывать сводки по заданным формам на основе информации базы данных);

     • защиту информации и разграничение доступа пользователей к ней (некоторые разделы базы данных могут быть закрыты для пользователя совсем, открыты только для чтения или открыты для изменения; кроме того, при многопользовательском режиме работы с базой данных необходимо, чтобы изменения вносились корректно; для сохранения целостности данных служит механизм трансакций при манипулировании данными - выполнение манипуляций небольшими пакетами, результаты каждого из которых в случае возникновения некорректности операций «откатываются» и данные возвращаются к исходному состоянию);

     • резервное сохранение и восстановление базы данных, которое позволяет восстановить утраченную при сбоях и авариях аппаратуры информацию базы данных, а также накопить статистику работы пользователей с базой данных;

     • поддержку интерфейса с пользователями, который обеспечивается средствами ведения диалога (по мере развития и совершенствования СУБД этот интерфейс становится все более дружественным; дружественность существующих средств интерфейса предполагает

     • наличие развитой системы помощи (подсказки), к которой в любой  момент может обратиться пользователь, не прерывая сеанса работы с компьютером и базой данных;

     • защиту от необдуманных действий, предупреждающую  пользователя и предотвращающую потерю информации в случае поспешных или ошибочных команд;

     • наличие нескольких вариантов выполнения одних и тех же действий, из которых  пользователь может выбрать наиболее удобные для себя, соответствующие его подготовке, квалификации, привычкам;

     • тщательно продуманную систему  ведения человеко-машинного диалога, отображение информации на дисплее, использование клавиш клавиатуры). В настоящее время выделяют пять уровней проблематики систем управления базами данных:

     • реляционные базы данных, 1970 - 90 гг.;

     • объектно-ориентированные базы данных, 1980 - 90 гг.;

     • интеллектуальные базы данных, 1985 - 90 гг.;

     • распределенные базы данных, начало 1990 гг.;

     • базы данных мультимедиа и виртуальной  реальности настоящего времени.

     Архитектурно  СУБД состоит из двух основных компонентов; языка описания данных (ЯОД), позволяющего создать схему описания данных в базе, и языка манипулирования данными (ЯМД), выполняющего операции с базой данных (наполнение, обновление, удаление, выборку информации). Данные языки могут быть реализованы в виде тренажеров или интерпретаторов. Помимо ЯОД и ЯМД к СУБД следует отнести средства (или языки) подготовки отчетов (СПО), позволяющие подготовить сводки (отчеты) на основе информации, найденной в базе данных, по заданным формам.

     Язык  описания данных (ЯОД) - это язык высокого уровня декларативного (непроцедурного) типа, предназначенный для формализованного описания типов данных, их структур и взаимосвязей. Исходные тексты описания данных на этом языке после трансляции отображаются в управляющие таблицы, задающие размещение в памяти ЭВМ и связи между собой рассматриваемых данных. В соответствии с этими описаниями СУБД находит в базе требуемые данные, правильно преобразует их и передает, например, в прикладную программу пользователя, которой они потребовались. При записи данных в базу СУБД по этим описаниям определяет место в памяти ЭВМ, куда их требуется поместить, преобразует к заданному виду и устанавливает необходимые связи.

     Язык  манипулирования данными (или язык запросов) представляет собой систему  команд, например, следующего типа:

     • произвести выборку данного, значение которого удовлетворяет заданным условиям;

     • произвести выборку всех данных определенного  типа, значения которых удовлетворяют  заданным условиям;

     • найти в базе позицию данного  и поместить туда новое значение (или удалить данное) и т.д.

     Широкое распространение имеют СУБД для  персональных компьютеров типа DBASE (DBASE III, IV, FoxPro, Paradox), Clipper, Clarion. Эти СУБД ориентированы на однопользовательский режим работы с базой данных и имеют очень ограниченные возможности. Языки подобных СУБД представляют собой сочетание команд выборки, организации диалога, генерации отчетов. В связи с развитием компьютерных сетей, в которых персональные компьютеры выступают в качестве развитых (интеллектуальных) терминалов, новые версии СУБД все в большей степени включают в себя возможности описанного ниже языка манипулирования данными SQL.

     В последнее время стали среди  СУБД популярными ACCESS (входит в состав MS Office), Lotus, Oracle. [1, стр. 153] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Могилев А.В. Информатика: учебник  3-е изд. / Могилев  А.В. Пак Н.И. Хеннер Е.К. – М.: Академия, 2004. – 848 с.