Информационные системы и технологии

В процессе доставки грузов и перевозок пассажиров приходится хранить и обрабатывать громадные массивы данных. Для этого используются сложные информационные системы и технологии. Чтобы построить информационную систему, которая могла бы адекватно реальной ситуации хранить и обрабатывать данные, предварительно необходимо разработать информационную модель.

Понятие об информационных моделях

Информационные модели (ИМ) — это средство формирования представления о данных, их составе и использовании в конкретных условиях. Используя современные пакеты прикладных программ, можно, конечно, не прибегая к ИМ, создать достаточно сложные базы данных (БД), но если нужно, чтобы информационная система работала быстро и занимала минимальный объем, то в этом случае не обойтись без предварительного анализа задачи с помощью ИМ.

Для описания информационной задачи используются три вида представления ИМ:

• • концептуальное — охватывающее всю задачу с точки зрения администратора информационной системы, т. е. лица, ответственного в целом за работу БД;
• • внешнее — отражающее представление о задаче с точки зрения конкретного пользователя, т. е. лица, решающего узкую задачу работы системы на конкретном рабочем месте; следовательно, каждая информационная система будет иметь несколько внешних представлений ИМ;
• • внутреннее — отражающее представление об информационной задаче разработчика (программиста) с учетом особенностей и возможностей конкретной системы управления базой данных (СУБД) и компьютеров, на которых будет реализовываться решаемая задача. На основе внутренней модели непосредственно создается логическая модель размещения и обработки данных, которая и служит основой для непосредственного проектирования информационной системы.

Наличие различных видов представлений НМ объясняется тем, что только философы могут позволить себе иметь дело с реальным миром. При решении конкретных задач реальная действительность воспроизводится с существенными ограничениями, зависящими от области деятельности, поставленных целей и мощности вычислительных средств. В дальнейшем реальные информационные процессы в системе будем называть предметной областью данных. Взаимосвязь трех видов представлений ИМ можно показать в виде схемы, приведенной на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Различные виды представления информационной модели

Важно Таким образом, реальные информационные процессы отражаются через восприятие служебных функций отдельных пользователей, объединяются с точки зрения работы информационной системы в целом, и на этой основе разрабатывается ИМ, которая физически реализуется в виде программы для компьютера и БД, размещенных на физическом носителе информации (магнитном диске).

Для разработчика прикладных программ представление об ИМ важно в первую очередь с точки зрения правильной постановки задачи. Путь до реальной БД тернист и сопровождается многочисленными дискуссиями с заказчиком и конечными пользователями, представление которых о будущей задаче должно быть обобщено в концептуальной модели. Чем ближе эта модель отражает реальные потребности в обработке данных, тем быстрее разработчик сможет в виде блок-схем и алгоритмов описать внутреннюю модель системы и перейти к ее физической реализации.

Основу любой ИМ составляют объекты и взаимосвязи между ними. Объектом может быть любой предмет реального мира (человек, событие, место, документ или понятие), о котором необходимо иметь данные. Сведения об объекте, которые имеют значение для данной ИМ, называются атрибутами объекта. Значения данных — это действительные данные, содержащиеся в каждом атрибуте. Примеры объектов, атрибутов и их значений приведены в табл. 1.2.

Совокупность связанных по смыслу значений данных образует запись. Если в табл. 1.2 приведенные значения данных по счету относятся к автомобилю ВАЗ-2190 с номером «у543сп», то столбец значений образует запись. В зависимости от того, какие атрибуты описывают объект, значения данных могут быть количественными, качественными или описательными.

Таблица 1.2

Примеры объектов, атрибутов и их значений.

Доступ к необходимым значениям данных обеспечивается по ключевому атрибуту. Ключевой атрибут — это атрибут, но значению которого можно однозначно определить значения других атрибутов этого же объекта. Ключевых атрибутов может быть несколько, в зависимости от конкретных условий, но значение ключевого атрибута не может быть равно нулю.

Взаимосвязь между объектами выражает отношение (или связь) между двумя множествами данных. Различают три типа взаимосвязей:

1) «один к одному» — допускает в данный момент времени связь только между двумя объектами, например, массив автомобилей и массив прицепов, когда в данный момент к каждому автомобилю прицеплен конкретный прицеп (при такой связи каждая запись в одной таблице строго соответствует записи в другой таблице, как это показано на рис. 1.14);

Рис. 1.14. Взаимосвязь «один к одному»

2) «один ко многим» — допускает связь с одним объектом нескольких других объектов, например, массив типов кузовов и массив автомобилей, когда определенный тип кузова могут иметь несколько автомобилей; в этом случае одной записи данных первого объекта (его часто называют родительским, или основным) будет соответствовать несколько записей второго объекта (дочернего, или подчиненного).

Взаимосвязь «один ко многим» очень распространена при разработке реляционных баз данных. В качестве родительского объекта часто выступает справочник, а в дочернем хранятся уникальные ключи для доступа к записям справочника. На рис. 1.15 в качестве такого справочника представлен объект «Типы кузовов».

Рис. 1.15. Взаимосвязь «один ко многим»

При обращении к записи для определенного типа кузова нам доступен список всех автомобилей с таким типом кузова, сведения о которых хранятся в объекте «Автомобили». В случае если в дочернем объекте будут какие-то записи, для которых нет соответствующих записей в объекте «Типы кузовов», то мы их не увидим. Тогда говорят, что объект содержит потерянные (одинокие) записи. Это недопустимо, и таких ситуаций следует избегать;

3) «многие ко многим» — допускает связь нескольких объектов с неограниченным количеством других объектов, например, массив автомобилей и обслуживаемых ими клиентов, когда разные автомобили могут использоваться у разных клиентов.

Согласно теории реляционных БД, для хранения взаимосвязи «многие ко многим» требуется три объекта: по одному для каждой таблицы и один для хранения связей между ними (промежуточный объект). Промежуточный объект будет содержать идентификаторы связанных объектов (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Взаимосвязь «многие ко многим»:

аббревиатура ГНТРД — условное название организации.