Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем

Подождите немного. Документ загружается.

Методические аспекты проектирования ПО 151

ведет к неадекватности модели реальной предметной области. В

качестве примера достаточно рассмотреть модель операции по

снятию денег с вклада физического лица в банке. В настоящий

момент существуют более тридцати типов таких

вкладов.

Для мо-

делирования соответствующих операций целесообразно исполь-

зовать единственную DFD, поскольку

все

без исключения опера-

ции имеют одни и те же входы (сберегательная книжка и расход-

ный ордер) и выходы (сберегательная книжка и наличные день-

ги)

различаются

лишь

механизмами начисления процентов. Ес-

ли же попытаться структурировать эти операции путем группи-

рования по какому-либо признаку

(срочные,

пенсионные, разме-

ры процентов и т.п.) в соответствии с ограничениями SADT, то

получится как минимум 6 диаграмм (верхний уровень и округ-

ленная в большую сторону

дробь

30/7), сложность каждой из ко-

торых не меньше сложности единственной диаграммы, модели-

рующей все операции.

Согласованность с другими средствами структурного анализа.

Главным достоинством любых моделей является возможность их

интеграции с моделями других

типов.

данном случае речь идет

о согласованности функциональных моделей со средствами мо-

делирования данных. Согласование SADT-модели с ERM прак-

тически невозможно или носит искусственный характер.

свою

очередь, DFD и ERM взаимно дополняют друг друга и являются

согласованными, поскольку в DFD присутствует описание

структур

данных,

непосредственно используемое для построения

ERM.

Интеграция с другими процессами ЖЦ ПО. Важная характе-

ристика модели

—

ее совместимость с моделями, используемыми

в последующих процессах (прежде всего

процессе проектирова-

ния).

DFD могут быть легко преобразованы в модели проектируе-

мой системы. Известен ряд алгоритмов автоматического преоб-

разования иерархии DFD в структурные карты различных видов,

что обеспечивает логичный и безболезненный переход от форми-

рования требований к проектированию системы.

другой сторо-

ны,

формальные методы преобразования SADT-диаграмм в про-

ектные решения отсутствуют.

Необходимо отметить, что рассмотренные разновидности

средств структурного анализа примерно одинаковы с учетом воз-

можностей изобразительных средств моделирования. При этом

152 Глава 2

одним из основных критериев выбора того или иного метода яв-

ляется степень владения им со стороны консультанта или анали-

тика, грамотность выражения своих мыслей на языке моделиро-

вания. В противном случае в моделях, построенных с использо-

ванием

любого

метода, будет невозможно разобраться.

2.3.6.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАННЫХ

Основные

понятия модели

«сущность

—

связь»

Цель моделирования данных состоит в обеспечении разра-

ботчика системы концептуальной схемой базы данных в форме

одной модели или нескольких локальных моделей, которые от-

носительно легко могут быть отображены в любую систему баз

данных.

Наиболее распространенным средством моделирования дан-

ных (предметной области) является модель «сущность-связь»

(ERM). Она была впервые введена Питером Ченом в

1976

г Базо-

выми понятиями ERM являются сущность, связь и атрибут.

Сущность (Entity)

—

реальный либо воображаемый объекту

име-

ющий существенное значение

для

рассматриваемой предметной

об-

ласти.

Каждая сущность должна иметь наименование, выраженное

существительным в единственном числе. Примерами сущностей

могут быть такие классы объектов, как «Поставщик», «Сотруд-

ник»,

«Заказ». Каждая сущность в модели изображается в виде

прямоугольника с наименованием (рис. 2.23).

Рис.

2.23. Графическое представление сущности

Основной (неформальный) способ идентификации сущнос-

тей ~ это поиск абстракций, описывающих физические или ма-

териальные объекты, процессы и события, роли людей, органи-

зации и другие понятия. Единственным формальным способом

Методические аспекты проектирования ПО 153

идентификации сущностей является анализ текстовых описаний

предметной области, выделение из описаний имен существи-

тельных и выбор их в качестве «кандидатов» на роль абстракций.

Экземпляр сущности —

это конкретный представитель данной

сущности. Например, экземпляром сущности «Сотрудник» мо-

жет быть «Сотрудник Иванов».

Экземпляры сущностей должны быть

различимы,

т.е. сущнос-

ти должны иметь некоторые свойства, уникальные для каждого

экземпляра этой сущности. Каждый экземпляр сущности должен

однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других эк-

земпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна об-

ладать некоторыми свойствами:

• иметь уникальное имя; к одному и тому же имени должна

всегда применяться одна и та же интерпретация; одна и та

же интерпретация не может применяться к различным име-

нам, если только они не являются псевдонимами;

• обладать одним или несколькими атрибутами, которые ли-

бо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;

• обладать одним или несколькими атрибутами, которые од-

нозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

Атрибут (Attribute) — любая характеристика

сущности,

значи-

мая

для

рассматриваемой предметной области и предназначенная

для

квалификации,

идентификации,

классификации,

количествен-

ной характеристики или выражения состояния

сущности.

Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоци-

ированных с множеством реальных или абстрактных объектов

(людей, мест, событий, состояний, идей, предметов

т.д.).

Экзем-

пляр атрибута - это определенная характеристика отдельного

элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом

характеристики и ее значением, называемым значением атрибу-

та.

ERM атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями.

Таким образом, экземпляр сущности должен обладать един-

ственным определенным значением для ассоциированного атри-

бута.

Наименование атрибута должно быть выражено существи-

тельным в единственном числе (возможно, с характеризующими

прилагательными).

Примерами атрибутов сущности «Сотрудник» могут быть та-

кие атрибуты, как «Табельный номер», «Фамилия», «Имя», «От-

чество», «Должность», «Зарплата» и т.п.

154

Глава 2

Атрибуты изображаются в пределах прямоугольника, опреде-

ляющего сущность (рис. 2.24).

Сотрудник

Табельный номер

Фамилия

Имя

Отчество

Должность

Зарплата

Рис. 2.24. Сущность с атрибутами

Виды

атрибутов:

• простой

—

состоит из одного элемента данных;

• составной

—

состоит из нескольких элементов данных;

• однозначный

—

содержит одно значение для одной сущнос-

ти;

• многозначный

—

содержит несколько значений для одной

сущности;

• необязательный

—

может иметь пустое (неопределенное)

значение;

• производный

—

представляет значение, производное от зна-

чения связанного с ним атрибута.

Уникальным идентификатором

называется

неизбыточный

на-

бор атрибутов, значения которых в совокупности являются уни-

кальными

для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность

заключается

том,

что удаление любого атрибута из уникального

идентификатора нарушает его уникальность.

Сущность может иметь несколько различных уникальных

идентификаторов, они изображаются на диаграмме подчеркива-

нием (рис. 2.25).

Каждая сущность может обладать любым количеством связей

с другими сущностями модели.

Связь (Relationship) —

поименован-

ная ассоциация между двумя

сущностями,

значимая

для рассмат-

риваемой предметной

области.

Связь

—

это ассоциация между

сущностями, при которой каждый экземпляр одной сущности

ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количест-

вом экземпляров второй сущности, и наоборот.

Методические аспекты проектирования

ПО

155

Сотрудник

Табельный номер

Фамилия

Имя

Отчество

Должность

Зарплата

Рис.

2.25. Сущность с уникальным идентификатором

Степенью связи

называется количество сущностей, участвую-

щих

связи.

Связь степени

называется

бинарной,

степени

N—

N-

арной.

Связь, в которой одна и та же сущность участвует

разных

ролях, называется

рекурсивной,

или

унарной.

Один

из

возможных

вариантов графического изображения связи показан на

рис.

2.26.

Сотрудник

Табельный_номер

ФИО

Отдел

Номер_отдела

Рис.

2.26. Обозначение сущностей и связи

Пары чисел на диаграмме отражают две важные характерис-

тики связи

мощность связи (второе число) и класс принадлеж-

ности (первое число).

Мощностью связи

называется максимальное число экземпля-

ров сущности, которое может быть связано с одним экземпляром

данной

сущности.

Мощность связи может

быть

равна

N (любое

число)

может быть конкретным числом. Мощности связи

на

рис.

2.26 означают: каждый сотрудник может работать

не

более

чем

одном отделе, а

каждом отделе может работать

любое

чис-

ло сотрудников.

Класс принадлежности

характеризует обязательность участия

экземпляра сущности

связи. Класс принадлежности может

принимать значение

О {необязательное участие —

экземпляр

од-

ной сущности

может быть связан

одним или несколькими

эк-

156

Глава 2

земплярами другой сущности,

а может быть

не связан

ни

од-

ним экземпляром) или

1 {обязательное участие

экземпляр од-

ной сущности

должен быть связан не менее чем с одним

экземпля-

ром другой сущности). Классы принадлежности на рис. 2.26 оз-

начают: каждый сотрудник обязательно работает

каком-либо

отделе, а в некоторых отделах может и не быть сотрудников.

Связь может иметь один из следующих трех типов (в зависи-

мости от значения мощности):

ОдиН'К'Одному

(обозначается 1:1), показана на

рис.

2.27.

Сотрудник

Табельный номер

ФИО

0,1

Руководит

1,1

Отдел

Номер_отдела

Рис. 2.27. Связь типа 1:1

Один-кО'Многим

(обозначается 1:п), показана на

рис.

2.26.

Многие-кО'Многим

(обозначается

m:n),

показана

на рис.

2.28.

Сотрудник

Табельный номер

ФИО

1,N y^eoTaeTjTX

^^^

N. Ставка У

Отдел

Номер_отдела

Рис. 2.28. Связь типа m:n

Виды

идентификаторов

Существуют следующие виды идентификаторов:

•

первичный/альтернативный:

сущность может иметь нес-

колько идентификаторов (рис. 2.29). Один должен являться

основным (первичным), а другие

альтернативными. Пер-

вичный идентификатор на диаграмме подчеркивается. Аль-

тернативные идентификаторы предваряются символами

<1> для первого альтернативного идентификатора, <2> для

второго

и т.д. В

концептуальном моделировании данных

Методические аспекты проектирования ПО

157

различие первичных и альтернативных идентификаторов

обычно не используется. В реляционной модели, получен-

ной из концептуальной модели данных, первичные ключи

используются в качестве внешних ключей. Альтернативные

идентификаторы не копируются в качестве внешних клю-

чей

другие таблицы;

•

простой/составной:

идентификатор, состоящий из одного

атрибута, является простым, из нескольких атрибутов

—

сос-

тавным (см. рис. 2.29);

•

абсолютный/относительный:

если все атрибуты, составляю-

щие идентификатор, принадлежат сущности, то идентифи-

катор является абсолютным. Если один или более атрибутов

идентификатора принадлежат другой сущности, то иденти-

фикатор является относительным. Когда первичный иден-

тификатор является относительным, сущность определяет-

ся

как зависимая

сущность,

поскольку

ее

идентификатор за-

висит от другой сущности, в примере на рис. 2.30 иденти-

фикатор сущности «Строка-заказа» является относитель-

ным. Он включает идентификатор сущности «Заказ», что

показано на рисунке подчеркиванием 1.1.

Сотрудник

Табельный номер

<1>Фамилия

<1>Дата рождения-'

Имя

Адрес

Составной

альтернативный

идентификатор

Рис. 2.29. Составной альтернативный идентификатор

Заказ

Номер заказа

Дата заказа

Общая сумма

1,N

и.

Строка_заказа

Номер строки

Номер продукта

Описание продукта

Количество продукта

Рис. 2.30. Относительный идентификатор

158

Глава 2

Связи с атрибутами

Как и сущности, связи могут иметь атрибуты. В примере

на

рис.

2.31 для

того,

чтобы найти оценку студента, нужно знать

не только идентификатор студента, но и номер курса. Оценка

не является атрибутом студента или атрибутом курса; она явля-

ется атрибутом обеих этих сущностей. Это атрибут связи меж^

ду студентом и курсом, которая в примере называется «Регист-

рация».

1 Студент

Идентификатор

студента

Имя студента

Адрес

Телефон

0,N

' Регистрация

\^^ Оценка ^/

O.N

Курс

Номер курса

Описание

курса

Рис.

2.31.

Связь с

атрибутами

Связь между сущностями в концептуальной модели данных

является типом, который представляет множество экземпляров

связи между экземплярами сущностей. Для того чтобы иденти-

фицировать определенный экземпляр сущности, используется

идентификатор сущности. Точно так

же

для определения экземп-

ляров связи между сущностями требуется идентификатор связи.

Так, в примере на рис. 2.31 идентификатором связи «Регистра-

ция» является идентификатор студента

номер курса, поскольку

вместе они определяют конкретный экземпляр связи студентов и

курсов.

Связи «супертип-подтип»

связи «супертип-подтип»

(рис. 2.32) общие атрибуты типа

определяются в сущности-супертипе, сущность-подтип наследу-

ет все атрибуты супертипа. Экземпляр подтипа существует толь-

ко при условии существования определенного экземпляра супер-

типа. Подтип не может иметь идентификатора (он импортирует

его из супертипа).

Методические аспекты проектирования ПО 159

Учредитель

Реестровый номер

Юридическое лицо

Код организационно-

правовой формы

Код вида деятельности

Наименование

Адрес

Физическое лицо

Номер паспорта

Серия паспорта

Рис.

2.32.

Связь

«супертип-подтип»

Пример нотации модели

«сущность-связь»

—

метод IDEF1X

Метод IDEF1X, входящий в семейство стандартов IDEF,

использует разновидность модели «сущность-связь» и реализо-

ван в ряде распространенных CASE-средств (в частности,

ERwin).

Сущность в методе IDEF1X является

независимой от

иденти-

фикаторов,

или просто

независимой,

если каждый экземпляр

сущности может быть однозначно идентифицирован без опреде-

ления его отношений с другими сущностями. Сущность называ-

ется

зависимой от

идентификаторов,

или просто

зависимой,

если

однозначная идентификация экземпляра сущности зависит от

его отношения к другой сущности (рис. 2.33).

Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер,

разделяемые косой чертой «/» и помещаемые над блоком.

Связь может дополнительно определяться с помощью указа-

ния мощности (количества экземпляров сущности-потомка, ко-

торое может существовать

для

каждого экземпляра сущности-ро-

дителя). В IDEF1X могут быть выражены следующие мощности

связей:

160

Глава 2

Имя сущности/Номер

сущности

Служащий/44

Имя сущности/Номер

сущности

Проектное задание/56

Рис.

2.33. Независимые (а) и зависимые

(б)

от идентификатора сущности

• каждый экземпляр сущности-родителя может иметь нуль,

один или более одного связанного с ним экземпляра сущ-

ности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не ме-

нее одного связанного

ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не бо-

лее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;

• каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым

фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.

Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяет-

ся своей связью с сущностью-родителем, то связь называется

идентифицирующей, в противном случае

—

неидентифици-

рующей.

Связь изображается линией, проводимой между сущностью-

родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у

сущности-потомка (рис. 2.34). Мощность связи может прини-

мать следующие значения: N

—

нуль, один или более, Z

—

нуль

или один, Р

—

один или более. По умолчанию мощность связи

принимается равной

Л^.

Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и

сущностью-потомком изображается сплошной линией (рис.

2.35). Сущность-потомок в идентифицирующей связи является

зависимой от идентификатора сущностью. Сущность-родитель в

идентифицирующей связи может

быть

как независимой, так

за-