Построение реляционной модели

Введение.

Информационная система (ИС) – это система, предназначенная для предоставления информации.

Функции: 1)выдача информации 2)сбор информации 3)обработка информации 4)хранение информации 5)передача информации 6)управление другими объектами

Классификация ИС:

1)по структурированности задачи решаемой в рамках ИС

-структурируемые(фармализуемые) задачи – задачи, которые можно описать на формальном языке и для них известен алгоритм решения. Например: расчет з.п.

-неструктурируемые(не формализуемые) задачи – задачи, которые не возможно(пока невозможно) описать, построить алгоритм решения, найти результат.

-частично структурируемые задачи – наполовину задачу можно решить.

2)по уровню управления

*оперативный уровень – решаются задачи по сбору информации и простейшей(начальной ) обработки данных(исполнители, операторы)

**функциональный уровень управления

· Принимаются решения

· Решаются задачи, которые создаются на оперативном уровне

· Принимаются отчеты о результате решения

(менеджеры среднего звена и специалисты)

***стратегический уровень – перспективы развития предприятия (менеджеры высшего звена)

1- производство

2- финансы

3- маркетинг

4- кадры

*сбор информации

**агрегированная информация

***ещё более агрегированная информация и

недостаточно внутренней, нужна внешняя информация.

Пример: Универ

1ур. Поступили: ФИО, №гр., … Деканат: дисциплины, часы, … Экзамен: оценка студента.

2ур. Составление расписания. Успеваемость -> стипендия

3ур.Открыть ещё один факультет(внешняя информация)

3) по характеру использования информации

Ø Поисковые системы – выдача информации. Функции: хранение, выдача данных.

Ø Вычислительные – для выполнения сложных расчетов. Например, з.п.

Ø Управляющая - система, которая управляет др. объектами. Функции: сбор данных.

Ø Учет, автоматизация и поддержка приятия решений. Функции: ввод, сбор данных.

Жизненный цикл ИС.

Начало – идея о необходимости ИС.

Конец – утилизация ИС.

Этапы жизненного цикла ИС:

1) Анализ требований

2) Проектирование

3) Реализация и тестирование

4) Внедрение

5) Эксплуатация и сопровождение

Жизненный цикл может быть разным в зависимости от ИС.

Модели жизненного цикла ИС:

1) Каскадная

2) Каскадная с возвратом на любой

Предыдущий этап

3) Спиральная

Этап Анализа.

Определить назначение ИС.

Сформулировать требования к ИС.

ð Получить документ – «Техническое задание»

· Подробно изучить предметную область

· Изучить все процессы (информационные)

1) Результатом всех действий должна быть информационная работоспособная система

2) ИС должна обеспечивать поддержку бизнес-процессов в информационной области, повышать эффективность.

3) недрение ИС приведет к реорганизации бизнес-процессов предметной области.

4) Ответственность за конечный результат в равной степени распределяется между заказчиком и разработчиком.

Для описания бизнес-процессов используется методология

IDEF 0 для описания функций любой системы. Описание в виде диаграмм, имеющих иерархическую структуру.

A-0 описывает предметную область в целом.

			А3		Аn

Диаграмма содержит описание функций в виде блоков(функциональный блок)

Содержание -> зависит от того, к какой стороне прикрепляются. То что поступает на вход(слева) – ресурсы для выполнения функций. Выход(справа) – результат выполнения функций.

Сверху – управление-то что регламентирует выполнение функций. Снизу – механизмы(ресурсы) – с помощью чего выполняется.

На диаграмме как правило от 2 до 6 блоков. -> соединенные с границей – граничные.

Диаграмма – это не описание алгоритма. Каждая функция рассматривается отдельно.

Требования к ИС.

-выявить

-документально оформить

1. Функции ИС

2. Технические требования к аппаратной части.

3. Требования к внешним интерфейсам.

4.Эргонамические требования(требования, связанные с интерфейсом пользователя) Какие действия в автоматиз. режиме, а какие вручную.

5. Проектные ограничения (требования к стандартам при разработке, ГОСТ стандарты, ведомственные стандарты, языки разработки, используемые среды разработки, сроки разработки ИС)

6.Требования к квалификации разработчика

7. Требования безопасности(касающиеся эксплуатации)

8.Требования к защите данных

9.Требования к документации пользователя(какие должны быть разработаны документы)

10.Требования к сопровождению.

11.Требования к квалификации пользователя.

12.Кому предоставлены права на разработку.

13.Требования по вводу в действие и приемке ИС

14.Коммерческие требования.

Основной документ – техническое задание. Структура содержания описывается ГОСТом.

1. Общие сведения

1.1 Наименование системы (полное и краткое наименование)

1.2 Документ, на основании которого производится разработка(чаще всего договор между заказчиком и исполнителем)

1.3 Описание заказчика(наим., адрес) разрабочика (наименование, адрес)

1.4 Сроки начала и окончания работы

1.5 Порядок оформления и предъявления заказчику системы(как передать систему)

2 Назначения и цели создания системы

2.1 Назначение (для чего предназначена система). Система предназначена для автоматизации рабочего места Д.А.

2.2 Цели: повышение эффективности деятельности Д.А. за счет автоматизации

3 Характеристика объекта автоматизации

3.1 Краткие сведения об объекте автоматизации(описание предметной области)

3.2 Условия эксплуатации объекта автоматизации(офисное помещение)

4 Требования к системе

4.1 Требования к системе в целом

4.1.1 Требование к структуре системы. Одна цельная система не разделяющаяся на части. Если частей несколько, то описываем как они взаимодействуют. Формат обмена. Режимы обмена.

4.1.2 Требования к режимам функционирования системы. Режим опытной эксплуатации\режим диагностики\режим использования. (В нормальном режиме система должна работать 24 часа в сутки 365 дней в году)

4.1.3 Требования по диагностированию(как должна реагировать система в случае аварийной ситуации). Сохранять данные\идентифицировать аварийную ситуацию.

4.1.4 Перспективы развития системы. Маштабирование\добавление новых модулей\увеличение объема памяти.

4.1.5 Численность и квалификация персонала (кто будет пользователем системы). Может быть отдельно вынесен пользователь администратор. Одновременно должны работать 2 пользователя. Требования к квалификации персонала: Д.А. – начальные навыки работы с компьютером. С.А.-администрирование сервера, администрирование СУБД, навыки установки, обслуживания аппаратной и программной части. Режим работы персонала.

4.1.6 Требования надежности. Одновременная работа минимум 3х пользователей\максимальное время реакции системы 5 секунд.

4.1.7 Аварийные ситуации. Отключили свет\отказ аппаратного обечпечения\отказ программного обеспечения. Система должна восстанавливать работоспособность.

4.1.8 Требования к безопасности

4.1.9 Требования к эргономике. Удобство пользователя к работе в системе. Графический интерфейс\работа осуществляется в интерактивном режиме\ориентирована преимущественно на использование мыши, но использует клавиатуру\используются стандартные функциональные клавиши\все экранные формы однотипны

4.1.10 Требования к защите информации от несанкционированного доступа, авторизация пользователя(смена пароля).

4.1.11 Требования к шифрованию

4.1.12 Требования к потенциальной частоте (регистрация проги, права)

4.1.13 Требования по стандартизации, описание предметной области на IDEF 0

4.2 Требования к функциям

ведение = ввод, редактирование, удаление, поиск, сортировка

ведение карт брони

ведение карт визитов

ведение счетов

ведение отчетов

ведение черного списка

поиск свободных мест

регистрация доп. услуг в карту визита

автоматический перенос из карт брони в карты визита

просмотр текущего состояния

просмотр занятости гостиницы, занятости по этажам, использование светофоров для состояния номера

автоматическая проверка просроченных карт брони

подготовка аналитических материалов

регистрация пользователя

ведение справочника

Справочная информация – нужна для работы, но меняется редко. (справочник номеров, категорий, услуг)

Настройка системы

Архивирование информации

4.3 Требования к видам обеспечения

4.3.1 Математическое обеспечение (по каким формулам, матем. выражениям выполняется работа), какая будет использоваться модель, какой способ решения.

4.3.2 Информационное обеспечение (как хранятся данные). БД реализованное реляционной моделью, доступ к данным с помощью языка SQL, защита данных средствами СУБД

4.3.3 Лингвистическое обеспечение.(требования к языку интерфейса) Интерфейс пользователя должен быть реализован на русском языке. Методики для описания предметной области, описание БД, Описание структуры данных с помощью ER диаграмм.

4.3.4 Программное обеспечение

Для OS Windows БД будет работать с Microsoft SQL Server

4.3.5 Техническое задание

Не менее 3х ПК, сервер для БД…

4.3.6 Метрологическое обеспечение. Если используются измерительные устройства, основное требование – точность.

4.3.7 Организационное обеспечение

Эксплуатация ИС, Пользователи и их права

è ДА – владеет всей информацией

è Менеджер – только чтение

Как будет обрабатываться ошибка при работе с ИС. Например: вызов тех.поддержки.

4.3.8 Методическое обеспечение. Какие методические материалы сопровождают ИС. Методики работы ИС в целом.

5 Состав и содержание работ по созданию систем

Этапы и сроки:

1) Формирование требований к ИС

2) Разработка концепции ИС

3) Создание технического задания

4) Создание эскизного проекта

5) Создание технического проекта(подробное описание реализации проекта)

6) Разработка системы и подготовка технической документации

7) Ввод в действие

8) Сопровождение системы

6 Порядок контроля и приемки системы

Заказчик подготавливает >2 раб.мест

Заказчик или разработчик подготавливает программу и методику испытаний

Все ошибки, недостатки фиксируются -> заносятся в протокол испытаний.

Состав комиссии по приемке

Кто составлял техническое задание и с кем согласовано

Проектирование

Обеспечивающие подсистемы ИС

1) техническое обеспечение

2) программное обеспечение: общесистемное, специальное.

3) информационное обеспечение

4) математическое обеспечение

5) организационно – методическое обеспечение (документация к ИС)

6) пользователи

Способы(подходы) к проектированию

1) Структурный подход

2) Объектно-ориентированный подход на основе языка UML

3) Подход на основе нотации ARIS

4) Сервисно-ориентированный подход к проектированию

5) Другие подходы, которые являются внутренними, изобретенными в организации из вышеперечисленных.

Структурный подход

Архетектура ИС.

- информация

- бизнес-логика (как обрабатывается) => предметная область

- документ(представлене инфомации)

-база данных

-алгоритмы => информационная система

-интерфейс

Аспекты:

1. В ИС есть структура, структурный

2. Есть динамический аспект(обмен сообщениями)

3. Физический аспект

При проектировании ИС рассматриваем её с 2х точек зрения: разработчика, пользователя.

Проектирование базы данных.

Проектируем реляционную БД.

Этапы:

1. Построение инфологической модели (описание предметной области, выполненное в независимости от использования технических средств в терминах, классах, связей между классами)

2. Построение реляционной модели БД.

3. Физическое проектирование

1. Построение инфологической модели

Описываем с помощью диаграмм сущность-связь (ER диаграммы)

Свойства: -статическое (S) –не меняет значения

Связь тоже может иметь свойства.

Типы бинарных связей

1) По многозначности

1.1 Один – к – одному 1:1

Одному объекту одного класса соответствует один объект 2ого класса и наоборот 1му объекту 2ого класса соответствует 1ин объект 1ого класса.

1.2 один ко многим 1:n

Одному объекту 1ого класса соответствует несколько объектов 2ого класса и одному объекту 2ого класса соответствует 1 объект 1ого класса.

1.3 многие ко многим m:n

2) по обязательности

Связь называется обязательной, по отношению к классу, если объекты этого класса не могут существовать без наличия связи.

Построение реляционной модели

Шаги:

1) Для каждого класса строится отдельное отношение, атрибутами которого становятся свойства класса. Для каждого атрибута определяется домен(тип данных). Определяется ключ отношения (первичный ключ)

2) Для каждой связи строится отдельное с отношение, атрибутами которого становятся ключи отношений, соответствующих классам, входящих в связь, а также св-ва связи. Определяются домены для каждого атрибута.

3) Определяется ключ отношений, Определяются внешние ключи отношения

Оптимизация структуры БД (оптимизация отношений).

4) Проверка, что все отношения находятся в 3ей нормальной форме.

Теория нормализации.

Аномалии:

Поставка(товар, поставщик, адрес, цена, склад, объем)

- дублирование информации

-невозможность представить всю информацию

П1 (поставщик, адрес)

П2 (склад, объем) <= декомпозиция отношений

П3(товар, поставщик, цена, склад)

Как производить декомпозицию – теория нормализации.

На основе ограничений предметной области

1) Каждый поставщик – 1 адрес.

2) Каждый поставщик – товар по 1 цене.

3) Товары на 1ом складе (1ого наименования)

4) Каждый склад свой объем

Функциональная зависимость.

Отношение V(R) x,y€R x->y

Имеет место, если каждому x соответствует единственное значение y или

Пy(δx=x(v))

Проекция на атрибут y селекции отношения v по значению x имеет ровно 1 кортеж.

Поставщик -> адрес (атрибут поставщик функционально определяет атрибут адрес)

Функциональная зависимость ключа.

v(A, B,C) A->B A->C 1)K->R 2)не сущ. K’c K

Аксиомы вывода функциональных зависимостей.

1) Рефлексивность x->x

2) Пополнение x->y => xz->y

3) Аддитивность x->y, x->z => x->yz

4) Проективность x->yz => x->y

5) Транзитивность x->y, y->z => x->z

6) Псевдотранзитивность x->y, yz->w => xz->w

Первая нормальная форма (1НФ)

Отношение находится в 1НФ, если все его атрибуты атомарны (не состоят из нескольких значений)

Вторая нормальная форма (2НФ)

Отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и в нем отсутствуют неполные функциональные зависимости от ключа.

V(A,B,C,D,E)

AB->C AB->D AD->E

B->D зависит от части ключа – не полная функциональная зависимость.

Приводим ко 2НФ.

Декомпозиция: p: V1(B,D)

V2(A,B,C,E)

П-> : поставка 1(Поставщик, адрес)

Поставка 2(Товар, поставщик, цена, склад, объем)

Третья нормальная форма (3НФ)

Отношение находится в 3НФ, если оно находится в 2НФ и в нем отсутствуют транзитивные зависимости от ключа.

V(A, B, C, D, E)

A->B A->C A->D A->E D->B транзитивная зависимость от ключа

Приводим к 3НФ. Декомпозиция:

p: v1(D,B)

v2(A,C,D,E)

П2->: Поставка 3(склад, объем)

Поставка 4(товар, поставщик, цена, склад)

Нормальная форма Бойса-Кодда(НФБК)

Отношение находится в НФБК, если оно находится в 3НФ и в нем отсутствуют функциональные зависимости ключевых атрибутов от неключевый.

V(A,B,C,D,E)

AB->C AB->D AB->E D->B Приводим к НФБК

P: v1(D,B)

V2(A,B,C,E)

Многозначная зависимость: пусть V(R) x,y,z € R

X->->Y многозначно определяет, если значению Х соответствует несколько значений атрибута Y, независящих от атрибутов отношений.

ФИО -> должность ФИО->имя ФИО->предмет

Приводим к четвертой нормальной форме (4НФ)

Отношение находится в 4НФ, если оно находится в НФБК и в нем отсутствуют многозначные зависимости.

Теорема 1: любое отношение можно привести к 3НФ в результате декомпозиции, обладающей свойствами соединения без потерь и сохранения функциональных зависимостей.

Теорема2:любое отношение можно привести к 4НФ в результате декомпозиции, обладающей свойствами соединения без потерь.

Связи между функциями

DFD – диаграммы потоков данных

-модуль

-имя программы

-файл

-БД-таблица

-документы -любые другие системы из которых получаются или в кот переданы потоки данных

Потоки связывают функции и хранилища данных.

Внешняя сущность может получить данные только через функцию. Стрелки идут в любую сторону.

Событийный подход.

EPS – Event Process Chain

Методология ARIS. Основные элементы:

Событие: подразделение, в котором выполняются действия:

Действие или функция:

База данных: документ:

Существует диаграмма, которая детализирует функцию.

Этап анализа требований