katedra informatiky vŠb–technická univerzita ostrava · moderní relacní sˇ rbd umožˇ nují...

Tvorba informacních systému 1/40

Konceptuální modelování

Tvorba informacních systému

Michal Krátký

Katedra informatikyVŠB–Technická univerzita Ostrava

Tvorba informacních systému, 2008/2009



Úvod

Obsah

Konceptuální modelování.

Entity Relationship (ER).

Unified Model Language (UML).

Mapování trídního diagramu do relacního ciobjektove-relacního datového modelu.



Úvod


Konceptuální modelováníKonceptuální modelování je proces vývoje sémantického popisunejakého systému, který je uplatnen pri návrhu a implementacidatabázové aplikace.

Vlastnosti:

Nezávislý na databázi.Definuje omezení kladená na data.



Entity Relationship Diagram (ERD)

Entity Relationship (ER)

Peter Chen, 1976.Entita representuje vec nebo objekt uložený v databázi.Vazby definují zpusob jakým jsou entity spojeny.Atributy jsou vlastností objektu.Typ entity vs. entity.Atributy vs. hodnoty atributu.Rozšírení ER – Enhanced ER (EER), zavedení novýchrysu (dedicnost apod.).



Entity Relationship Diagram (ERD)

Enhanced ER (EER), príklad

c© S.W. Dietrich, S.D. Urban: An Advanced Course in DatabaseSystems, Prentice Hall, 2005.



Unified Model Language (UML)


UML je vizuální, objektove-orientovaný modelovací jazykzachycující strukturální a dynamické aspekty softwarovéhosystému.Na rozdíl od EER, UML je kolekce modelovacích technik,které jsou aplikovány na ruzné aspekty vývoje softwaru.Každá technika poskytuje ruzný statický nebo dynamickýpohled na aplikaci.Kolekci pohledu nazýváme model.




Modelovací techniky UML 1/2

Trídní diagram (Class Diagram) – statický diagramstruktury. Modeluje entity jako trídy s atributy a chováním.Definuje vazby a omezení, které existují mezi trídami.Objektový diagram (Object Diagram) – ukazuje specifickéinstance tríd.Use-Case Diagram – poskytuje popis systému a jehopoužití z pohledu uživatele.Stavový diagram (State diagram) – popisuje stavy objektua zmeny ve stavech, které nastávají jako odpoved’ naudálosti.




Modelovací techniky UML 2/2

Sekvencní diagram (Sequence diagram) – prezentujeinterakce mezi objekty.Diagram aktivit (Activity diagram) – graf toku ukazujícíúlohy, které je nutné vykonat ve výpocetním procesu.Diagram spolupráce (Collaboration diagram) – popisuje jakruzné elementy spolupracují.




Proc UML pro konceptuální modelování databází?

Poskytuje více objektove-orientovaný prístup k návrhudatabáze.

Stejný jazyk pro analýzu databáze i samotné aplikace.

Použitelné pro objektove-relacní i relacní datový model.

UML je založeno na stejných konceptech jako ER.

UML je standardizováno Object Management Group(http://www.omg.org).




UML vs. ER

UML EERtrída typ entityasociace vazbaatribut atributrole rolenásobnost strukturální omezenízobecnení a specializace zobecnení a specializace




Trída

Objekt zájmu v systému.Zabaluje strukturu a chování objektu, který je instancí trídy.Tri cásti: jméno trídy, atributy a metody.




Stereotypy

Možnost rozšírení popisu významu modelované trídy.Uvozen znaky��.� persistent � - trída bude mapována do databázovéreprezentace – relacního schéma.Pojmy: perzistentní vs. neperzistentní.




Atributy

[� stereotype�] [visibility] [/]attributeName [multiplicity]: [type][=initialValue]

� stereotype� – pridání sémantiky k atributu.visibility – + public; # protected; - private./ – oznacuje odvozený atribut.attributeName – jméno atributu.multiplicity – indikuje vícehodnotový atribut.




Príklad: atributy a poznámky




Operace

[� stereotype�] [visibility] methodName[parameters]: [returnType]

� stereotype� – další význam operace.visibility – + public; # protected; - private.methodName – název metody.parameters – seznam dvojic typ/název oddelenýcárkami.returnType – typ návratové hodnoty.




Príklad: Operace




Operace v relacním modelu? 1/2

Nastavující/zprístupnující metody (set/get) nejsou zprincipu v databázových systémech použitelné.

Moderní relacní SRBD umožnují implementovat tzv.uložené procedury (stored procedures), které mohou býtvolány klientem.

Napr. uložená procedura v Oracle. Zavoláním proceduryinsert_email(’jan440’) vložíme email studenta sejménem jan440 z tabulky student do tabulky email.




Operace v relacním modelu? 2/2

CREATE OR REPLACE PROCEDURE insert_email(pom_login CHAR)AS pom_email VARCHAR2(60);

BEGINSELECT email INTO pom_email FROM ins.student

WHERE login=pom_login;INSERT INTO email VALUES(pom_email);

END;

Takové procedury jsou velmi výhodné⇒ prenesenífunkcionality na stranu serveru.




Zobecnení a specializace

Obdobné jako u ER (ISA apod.).

Vytvorení hierarchie tríd.

Instance podtrídy je rovnež instancí nadtrídy.

Omezení specializace: mandatory, complete, . . .

Mužeme oznacit abstraktní trídy.




Príklad: zápis specializace




Omezení specializace

Omezení specializace je uvozeno mezi znaky { a }.

mandatory – nejméne k jedné podtríde chceme vytvoritinstanci (využitelné v databázích).

complete – všechny podtrídy jsou již definovány.

incomplete – nejsou definovány všechny podtrídy.




Abstraktní trída

Trída jejíž instance nemuže být vytvorena.

Název trídy italic nebo pred názvem trídy {abstract}.

Potomka abstraktní trídy jehož instanci mužeme vytvoritnazýváme konkrétní trída.

Abstraktní vs. konkrétní operace.




Diskriminátory (Discriminators)

Clenství v podtrídách založené na atributu nadtrídy.Atribut, který urcuje clenství v podtríde nazývámediskriminátor.Pro každou hodnotu atributu musí existovat podtrída.Diskriminátor zapisujeme k cáre specializace apovažujeme jej za pseudo atribut nadtrídy.Specializace je typu mandatory, nadtrída tedy musí býtabstraktní.




Príklad: diskriminátor




Diskriminátor, implementace

Diskriminátor casto naznacuje implementaci dedicnosti vrelacním datovém modelu.

Príklad, tabulka Person:

Login FirstName LastName Address StudentOrTeacherkra28 Jan Král ... Ysob19 Tomáš Sobota ... Nsve11 Barbora Švecová ... N...




Asociace

ER: vazby (relationships).

UML: asociace.

Násobnost: 1:1, 1:N, M:N.

Popis: název, role a násobnost + povinnost v clenství(multiplicita).

Šipkou mužeme naznacit smer asociace.




Príklad: asociace

Název asociace: maZapsan. Vyznacen smer asociace.Role:

maZapsan – Student má zapsán VypsanyKurz.jeNavstevovan – VypsanyKurz je navštevován Studentem.

Násobnost: 0..*:Student má zapsán žádný nebo více VypsanychKurzu.VypsanyKurz je navštevován žádným nebo více Studenty.




Asociacní trída

V trídním digramu mužeme naznacit rozklad vazby M : Npomocí asociacní trídy.




Konkretizace asociace

Konceptuální model muže zahrnovat nekolik úrovní abstrakce.Napr. v prvním TD použijeme asociacní trídu pro naznacenírozkladu vazby M : N, ve druhém TD vazbu rozložíme.




N-ární asociace




Další asociace

Navigability – udán smer asociace pro implementaci(porovnej s klasickou obousmernou asociací).Agregace – asociace typu skládá se z.Složení (composition) – obdoba agregace.Kvalifikovaná asociace – pole asociováno s N hodnotami.Xor – výber ze dvou tríd.




Co ješte umí UML?

Rozhraní v trídním diagramu.

Další diagramy:Objektový diagram,Use-Case Diagram,Stavový diagram,Sekvencní diagram,Diagram aktivit,Diagram spolupráce.

Ne všechny diagramy jsou vhodné pro datovou, funkcní adynamickou analýzu informacního systému.




Mapování trídního diagramu do relacního datovéhomodelu

Konceptuální model musí být prenesen na konkrétní datovýmodel SRBD.

Trídu mapujeme na relacní schéma.Instance trídy⇒ záznam.Množina instancí⇒ relace.Vazbu 1 : 1 a 1 : N mužeme implementovat cizím klícem.Rozklad vazby M:N pomocí vazební tabulky.Validace: rozkladem univerzálního schématu.




Mapování trídního diagramu do relacního datovéhomodelu

CREATE TABLE course (id NUMBER(4) PRIMARY KEY,name VARCHAR2(50) NOT NULL,day VARCHAR2(2) NOT NULL,time VARCHAR2(11))

CREATE TABLE workgroup (id NUMBER(2) PRIMARY KEY,name VARCHAR2(20) NOT NULL UNIQUE,course NUMBER(4) REFERENCES course NOT NULL)

Asociace je tedy implementována cizím klíc (atributworkgroup.course).




Mapování trídního diagramu do objektove-relacníhodatového modelu

Objektove-orientované databáze: Object DataManagement Group (ODMG), Object Query Language(OQL).Nákladná migrace relacních dat, proto vzniklyobjektove-relacní rysy v relacních databázích (SQL99).

Uživatelsky definované datové typy.Možnost definovat atributy a metody.Zavedení dedicnosti.Datový typ ukazatel, reference a dereference.Uložené procedury, triggery: metody uložené v SRBD –prenesení funkcionality na server.




Mapování trídního diagramu do objektove-relacníhodatového modelu, Oracle

CREATE OR REPLACE TYPE TAddress AS OBJECT (street VARCHAR2(30),city VARCHAR2(30),PSC NUMBER(5));

CREATE OR REPLACE TYPE TPerson AS OBJECT (login VARCHAR2(6),fname VARCHAR2(20),address TAddress,...

) NOT FINAL NOT INSTANTIABLE;

Dusledek: atribut address není atomický.




Mapování trídního diagramu do objektove-relacníhodatového modelu, Oracle

CREATE OR REPLACE TYPE TTeacher UNDER TPerson (department REF TDepartment,room REF TRoom,enlistment REF TEnlistment,title VARCHAR2(30),STATIC FUNCTION authentication (login VARCHAR2,password VARCHAR2, md NUMBER)RETURN REF TTeacher);

Typ TTeacher dedí z typu TPerson, obsahuje metoduauthentication().



Analýza

Analýza

Zadání a specifikace požadavku, (Use-case).

Konceptuální analýza:trídní diagram UML – ruzné úrovne abstrakce (bez/smetodami a atributy, rozklad vazeb M:N atd.),lineární zápis.



Analýza

Analýza

Datová analýza: tabulky a jejich popis (IO, NULL, indexatd.).

Funkcní (a dynamická analýza):Data Flow Diagram nebo prostredky UML (predevšímstavový diagram).Pro netriviální DFD na poslední úrovni je vhodné vytváretscénáre popisující formuláre (jednou z forem jsouminispecifikace).

UML pro analýzu a návrh celé aplikace.



Analýza

Literatura

S.W. Dietrich, S.D. Urban: An Advanced Course inDatabase Systems, Prentice Hall, 2005.

H. Garcia-Molina, J.D. Ullman, J. Widom: DatabaseSystems, The Complete Book. Prentice Hall, 2002.

Object Management Group (OMG): Unified ModelLanguage (UML). (http://www.omg.org), 2006.

Object Data Management Group (ODMG): The Standardfor Storing Objects, (http://www.odmg.org), 2006.

M. Krátký, R. Baca: Databázové systémy.http://db.cs.vsb.cz/edu/dbsys.pdf, 2009.

katedra informatiky vŠb–technická univerzita ostrava · moderní relacní sˇ rbd umožˇ nují...

Documents