Datový model

Modely datové
Existují různé úrovně pohledu na data.
Nejvyšší úroveň je úroveň, která zachycuje
pouze vztahy a struktury dat samotných.
Konceptuální model - E-R model.
Další úrovní je logická úroveň Databázové
modely – Relační, Síťový, Hierarchický.
Na fyzické úrovni se jedná o množinu
souborů.
Modely
●
●
●
Konceptuální model se zabývá
modelováním reality, není ovlivněn
budoucími prostředky řešení.
Logický model se vztahuje ke
konkrétnímu datovému modelu a používá
jeho konstrukční dotazovací a
manipulační prostředky (relační,
objektové, síťové, hierarchické, XML, ...).
Fyzický model zajišťuje fyzické uložení dat
(sekvenční soubory, indexy, clustery, ...).
Obvykle řeší konkrétní SŘBD.
Konceptuální datový model
●
●
Konceptuální model vzniká jako popis dat
v databázi bez ohledu na jejich uložení.
Konceptuální model představuje formální
popis modelované reality. Hlavními úkoly
je nalezení entit, vtahů a atributů.
Konceptuální datový model
Na konceptuální úrovni se u modelů užívají
pojmy:
●
entita (object) – student, předmět
●
vztah (relationship) - studuje
●
atributy - vlastnost - věk, rč
Komponenty modelů
U modelu se obvykle řeší komponenty:
●
strukturální - struktura dat
●
specifikace integritních omezení
●
manipulace dat - manipulace s daty
Manipulace dat bývá řešena na nižší
úrovni.
Činnosti při tvorbě E-R modelu
●
Identifikace typů entit jako množiny
objektů stejného typu.
Např. PŘEDMĚT, STUDENT, PEDAGOG
●
Identifikace typů vztahů, do kterých typy
entit mohou vstupovat.
Např. PEDAGOG garantuje PŘEDMĚT
Činnosti při tvorbě E-R modelu
●
Přiřazení popisných atributů jednotlivým
typům entit a vztahů podle požadované
úrovně abstrakce.
Např. PRIJMENI (popisný atribut) daného
ZAMESTNANCE (entita), DATUM (popisný
atribut), do kdy si daný ABONENT (entita)
VYPUJCIL (údaj typu vztah) daný EXEMPLAR
(entita).
●
Formulace integritních omezení (IO)
vyjadřujících s větší či menší přesností
soulad schématu s modelovanou realitou.
Činnosti při tvorbě E-R modelu
●
●
Atributem budeme rozumět funkci
přiřazující entitám či vztahům hodnotu
popisného typu, určující některou
podstatnou vlastnost entity nebo vztahu.
Vymezení pojmů entita, vztah a atribut je
dosti volné. Vodítkem může být, že v
souvislosti s entitami používáme
podstatných jmen a se vztahy sloves.
Úplný konceptuální model
●
●
Lineární zápis seznamu typů entit s jejich
atributy a lineární zápis seznamu
vztahových entit.
Úplný grafický popis - ERD ve dvou
úrovních:
konceptuální schéma,
transformovaný pro databázové schéma.
●
●
Datový slovník.
Seznam IO týkajících se entit, atributů a
vztahů.
Lineární zápis
Lineární (textový) zápis popisuje entity a
vazby:
Typ_entity ( klíč, atrib1, atrib2, . . . )
TYP_VZTAHU ( Typ_entity1, Typ_entity2, . . .,
vztah_atrib1, vztah_atrib2, … )
Například:
Pedagog(Id_pedagog, jméno, příjmení, telefon)
Předmět(Id_předmět, název, počet_kreditů)
Garantuje(Pedagog, Předmět, od, do)
E-R diagram
Graficky znázorňuje entitní typy a vztahy
mezi nimi formou grafu. Obsahuje několik
grafických prvků označených názvy:
–
obdélníkový uzel označuje entitní typ, uvnitř
je zapsán název,
–
oválný uzel označuje atributy; atributy jsou
spojeny hranami s odpovídajícím entitním
typem; klíčové atributy se obvykle zvýrazní
–
kosočtvercový uzel reprezentuje vztah mezi
entitními typy, hranami je spojen s těmito
entitními typy.
E-R diagram
Chenova notace
Pedagog
Garantuje
Předmět
Zjednodušený zápis
Pedagog
Garantuje
Předmět
Integritní omezení
Integritní omezení (IO) popisují logická
omezení na typy a hodnoty atributů, entit
a vazeb tak, aby konceptuální model
odpovídal zobrazované realitě.
Mohou být zadána jak graficky v ERD, tak
textovým popisem. Textově v datovém
slovníku nebo doplňujícím textem formou
poznámky za datovým slovníkem.
IO atributů - Datový slovník
Představuje záznam IO pro atributy ve
formě tabulky, která obsahuje:
●
jméno atributu jako identifikátor,
●
syntaktický typ atributu, jeho doménu
●
popis a význam atributu
●
velikost a formát vnější reprezentace atributu
●
●
množinu operací, které lze nad jeho hodnotami
provádět
KLÍČ - příznak, zda je atribut klíčový, zda je
součástí primárního klíče
Datový slovník
●
●
●
NULL - zda je přípustné, aby měl atribut
hodnotu nevyplněnu či je zadání hodnoty
povinné
poznámku pro další IO plynoucí z reality, která
ve výše uvedených informacích nejsou uvedena
(předdefinovaná hodnota, výpočet, popis
kontroly ap.)
případně další systémové informace
(indexování ap.)
Integritní omezení
Mezi další integritní omezení patří:
●
neatomické atributy
–
skupinové atributy
Student( jméno, příjmení, adresa (ulice, město,
PSČ, stát))
–
vícehodnotové atributy
Zaměstananec( jméno, příjmení,dítě (jméno,
d_rod_cis): multi, . . ., plat (leden, únor, …,
prosinec))
●
ISA hierarchie
IO vztahů mezi entitami
Kardinalita vztahu
Při definování vztahu typů entit E1 a E2,
existují tři možnosti binárního vztahu:
●
●
●
1:1 jedné e1∈ E1 odpovídá ve vztahu nejvýše
jedna e2 ∈ E2 a naopak, jedné e2 ∈ E2 odpovídá
nejvýše jedna e1 ∈ E1;
1:N jedné e1∈ E1 odpovídá ve vztahu obecně
několik e2∈ E2, ale jedna e2 ∈ E2 má vztah pouze
k jedné entitě e1 ∈ E1;
M:N jedné e1 ∈ E1 odpovídá ve vztahu obecně
několik entit e2 ∈ E2 a naopak jedna e2 ∈ E2 má
vztah k několika entitám e1 ∈ E1.
IO vztahů mezi entitami
Povinnost členství ve vztahu
●
Definujeme dva druhy členství ve vztahu:
–
povinné (obligatorní)
–
nepovinné (fakultativní)
IO vztahů mezi entitami
Výskytový diagram představuje způsob
záznamu vazeb mezi entitami.
Znázorňuje jednotlivé výskyty entit a jejich
vztahů.
Používá se při ujasňování kardinality vztahu
a povinnosti členství ve vztahu.
V určité fázi je nutno provést dekompozici
vztahu M:N, kde je možné si pomoci
výskytovým diagramem.
Relační model dat (RMD)
●
●
●
RMD je založený na matematické teorii
množin a predikátové logice a definuje
způsob reprezentace dat, způsob jejich
ochrany (integritní omezení) a možné
operace nad daty.
RMD navrhnul a jeho pravidla publikoval
Dr. E. F. Codd (pracovník firmy IBM) v r.
1970 v článku: "A relational model of data
for large shared databanks".
Byly zde základní definice, vycházející z
teorie množin a predikátové logiky.
RMD
●
●
●
●
RMD odděluje data, která jsou chápána jako
relace od jejich implementace.
Symetrický přístup k datům. Při manipulacích s
daty nás nezajímají přístupové metody k datům
v relacích.
Pro práci s daty máme k dispozici relační kalkul
a algebru (matematické aparáty, jimiž lze
popsat sémantiku (význam konstrukcí) relačních
jazyků).
Pro omezení redundance dat, máme k dispozici
pojmy pro normalizaci relací, což znamená
možnost vhodně navrhovat databázové
struktury.