Парадигма развития науки (стр. 45 )

Рис. 22.29. Объединение агрегации

Понятие обобщения близко к понятию агрегации, но в от­личие от последней, которая может быть представлена в виде со­ставных частей, образующий некоторое «целое», обобщение связа­но только с «целыми». Обобщение относится к типу абстракции, в которой группа подобных элементов воспринимается как родовой элемент. При этом различия между отдельными элементами опус­каются.

Например, УЧАЩИЙСЯ может быть воспринят как УЧАЩИЙ­СЯ школы, УЧАЩИЙСЯ ПТУ, УЧАЩИЙСЯ техникума.

Так же как и агрегация, обобщение может встречаться в двух формах:

1. В одном локальном представлении определено некоторое множество объектов, которое может быть объединено общим для этих объектов родовым понятием, а само оно указано в другом локальном представлении.

Пример.

I представление II представление

Цветные телевизоры Телевизоры

Черно-белые телевизоры

Здесь родовым понятием, объединяющим оба представления, будет ТЕЛЕВИЗОР.

2. Ни одно из объединяемых локальных представлений не со­держит родового понятия.

I представление II представление

Цветные телевизоры Переносные телевизоры

Черно-белые телевизоры

В этом случае установить наличие родовой связи между специ­фичными типами объектов можно только в процессе сопоставле­ния объектов из различных локальных представлений.

Использование объединения обобщением позволяет повысить эффективность доступа пользователей к данным, хранящимся в базе.

При формировании глобального представления данных путем комбинированного использования идентичности, агрегирования и обобщения можно отобразить в модели сложные связи, существу­ющие между объектами и понятиями в предметной области.

Сам процесс объединения локальных представлений обычно носит интерактивный характер. В целях упрощения процесса объе­динения обычно осуществляют бинарное объединение, т. е. на каж­дом этапе объединяются только два локальных представления. Про­цесс попарного объединения повторяется для всех локальных представлений до тех пор, пока все они не будут интегрированы в одно глобальное (рис. 22.30).

Рис. 22.30. Бинарное объединение

В процессе объединения могут выявляться противоречия между отдельными локальными представлениями. Противоречия обусловлены обычно неполнотой или ошибочностью спецификаций или же некорректностью требования. Так, например, в одном локальном представлении связь между объектами может быть отнесена к ти­пу 1 :1, а в другом —типу 1 :М или М:1. Большинство из противо­речий такого вида может быть разрешено на этапе объединения путем выполнения соответствующих коррекций. Процесс объедине­ния требует согласования и устранения всех выявленных противо­речий.

После завершения объединения полученное глобальное пред­ставление служит исходной информацией для даталогического этапа проектирования БД. Данный этап предусматривает получен­ное инфологическое описание предметной области отобразить в описание БД.

Естественно, что отображение одного описания в другое будет зависеть от принятой за основу модели данных, поддерживаемой соответствующей СУБД. Существующие СУБД по виду поддержи­ваемой модели могут быть отнесены к одному из трех классов: реляционные, сетевые, иерархические.

В случае реляционной СУБД описание предметной области трансформируется в реляционную схему. Объекты при этом ото­бражаются в отношения БД.

В случае сетевой СУБД описание предметной области отобра­жается в граф. Типы объектов (сущностей) представляются в типы записей, а типы связей — в типы наборов.

В случае иерархической СУБД описание предметной области преобразуется в множество деревьев. Типы сущностей при этом также будут отображены в типы записей, а типы связей — в типы «исходный-порожденный».

Процесс этих преобразований является неформальным и во мно­гом зависит от проектировщика.

Принципы проектирования физической базы данных. Физиче­ская организация данных оказывает существенное влияние на экс­плуатационные характеристики проектируемой БД, такие, как объем занимаемой памяти, время отклика базы на запрос пользо­вателя и т. д.

Под проектированием физической БД будем понимать процесс создания эффективной ее структуры на выбранной логической

структуре.

Физическая база данных представляет собой совокупность совместно хранимых взаимосвязанных данных, состоящих из одного или нескольких типов хранимых записей.

Понятие структуры физической БД включает: формат хранимой записи, структуру путей доступа к данным и размещение записей на физических устройствах. Наиболее простой формой хранения данных в памяти ЭВМ явля­ется линейный список. Линейный список представляет собой конеч­ное и упорядоченное множество объектов {х[1], х[2], ..., х[п]}, структурные свойства которого связаны только с линейными относи­тельным расположением элементов данных. Порядковый номер, расположенный в квадратных скобках, указывает на относительное положение элементов в списке.

Линейные списки, естественно, используются в тех случаях, ког­да встречаются упорядоченные множества данных переменного раз­мера и где операции включения, поиска, удаления элемента данных должны выполняться в произвольных местах.

Одномерный линейный список, используемый для хранения дан­ных в памяти ЭВМ, называют также вектором данных.

Для линейного списка существует две возможности представле­ния в ЭВМ: последовательное и связанное.

Последовательное представление. Является более простым и предполагает, что элементы списка размещаются в последователь­ных элементах памяти ЭВМ (рис. 22.31).

Рис. 22.31. Последовательное распределение памя­ти для представления линейного списка

При таком представлении списка возникают определенные слож­ности в реализации вставки нового элемента в середину. Например, чтобы включить в список между элементами D и Е новый элемент К, необходимо изменить место элементов Е и F. Точно так же удаление элемента из списка ведет к появлению в списке пустой ячейки и для его уплотнения необходимо осуществлять смещение оставшихся элементов.

Связное представление. Оно предусматривает задание для каж­дого элемента списка отношений следования и предшествования с помощью указателей, задающих связь между данными. При таком представлении каждая ячейка содержит элемент данных и указатель (адрес) на последующий элемент списка. При связанном распределении не требуется, чтобы список хранился в последовательных элементах памяти (рис. 22.32).

Рис. 22.32. Связанный список данных

Добавление или исключение некоторых данных в этом случае можно выполнить с помощью простой операции изменения значения указателя (рис. 22.33).

Рис. 22.33. Пример включения элемента в связан­ный список данных

Таким образом, использование связанных списков более удобно в случае динамически изменяющихся линейных структур.

Списки могут быть и двусвязанными (рис. 22.34).

Рис. 22.34. Двусвязанный список данных

При таком задании списка необхо­димо кроме прямого указателя для каждо­го элемента вводить в рассмотрение и обрат­ный.

Структура линейного списка, представленная с помощью связан­ного распределения, называется также цепной структурой или цепью. Физическая последовательная и связанная структуры явля­ются основными для большинства числа методов доступа к данным.

Методы доступа. Под методом доступа понимается совокупность технических и программных средств, обеспечивающих воз­можность хранения и выборки данных, расположенных на физиче­ских устройствах ЭВМ. В методе доступа выделяют два компонен­та: структура памяти и механизм поиска.

Наиболее широко используемыми методами доступа являются: последовательный; прямой произвольный; индексно-последовательный; индексно-прямой; основанный на исполь­зовании явных древо­видных структур.

Последовательный доступ. Он реализует доступ к данным базы путем последователь­ного просмотра записей.

Рассмотрим случай, когда физически последовательная структу­ра содержит несколько смежных записей. Записи могут быть неупо-рядочены или упорядочены по значениям первичного ключа. Обычно каждая запись располагается в отдельном блоке.

Среднее количество физических блоков Ncp, к которым осущест­вляется доступ при поиске произвольной записи, равно Ncp=(1+N)/2. Данное выражение справедливо как для упорядочен­ных, так и неупорядоченных записей при условии, что искомая за­пись существует. В случае если искомая запись отсутствует, то для

неупорядоченного файла Ncp = N, т. е. будут проверены все записи. Таким образом, неупорядоченный файл является неэффективным, если приходится часто обращаться к поиску отсутствующей записи.

Поскольку внесение изменений в произвольном порядке в по­следовательную структуру требует большого количества операций по перемещению записей, режим внесения изменений строго огра­ничивают.

Прямой доступ. В том случае, когда имеется возможность вы­делить в памяти для каждой записи место, определяемое уникальным значением ее первичного ключа, можно построить простую функцию преобразования ключа в адрес, обеспечивающую запоминание и выборку каждой записи в точности за один произвольный доступ к блоку.

Использование прямого доступа позволяет эффективно с точки зрения временных затрат осуществлять поиск данных в базе.

Методы прямого доступа подразделяются на две группы: