Конспект урока: База данных как модель предметной области

• Общие представления об информационных системах
• Моделирование предметной области
• Виды моделей данных

• знать, что такое информационная система, база данных, СУБД
• уметь выделять объекты, атрибуты и связи в заданной предметной области
• уметь применять базы данных и справочные системы при решении задач, возникающих в ходе учебной деятельности и вне её

• Что такое информационная модель?
• Почему для представления данных в компьютере очень удобно использовать табличные модели?

Общие представления об информационных системах

Современное общество устроено так, что в нём постоянно происходит сбор и обработка различной информации, как правило, цифровой. Объёмы накопленных данных неуклонно растут. В потоках информации необходимо ориентироваться, уметь быстро находить нужную информацию. Для этого информацию структурируют в базы данных и помещают в информационные системы.

Информационные системы очень распространены сейчас во всех предметных областях, так как современный человек нуждается в быстрой реализации своих поисковых запросов. Каждый из нас является пользователем таких информационных систем, как электронный дневник, онлайн-магазин, система покупки авиабилетов или Госуслуги. Мы часто пользуемся справочниками онлайн, различными поисковыми службами, интерактивными картами, узнаём прогноз погоды или маршрут. А между тем всё это информационные системы.

Информационные системы работают с огромными объёмами данных, которые находятся в базах данных.

Моделирование предметной области

Разработка информационной системы начинается с построения модели предметной области. Для этого в выбранной предметной области выделяются объекты (классы объектов), их свойства (атрибуты) и связи.

Между объектами могут существовать связи следующих типов:

• «один к одному» — одному объекту одного класса соответствует один объект другого класса (1 : 1);
• «один ко многим» — одному объекту одного класса соответствует множество объектов другого класса (1 : М);
• «многие к одному» — нескольким объектам одного класса соответствует один объект другого класса (М : 1);
• «многие ко многим» — нескольким объектам одного класса соответствует несколько объектов другого класса (М : М).

Модели данных

Данные, как мы знаем, удобно представлять в виде трёх основных структур: иерархической, сетевой и табличной. В базах данных эти структуры называются моделями данных. 

Если объект имеет иерархическую структуру (например, память компьютера, родословная), то его удобно представить в виде иерархической модели данных. В иерархической модели данных у каждого объекта есть один родитель (объект высшего уровня) и может быть много потомков (подчинённых объектов).

Такая модель данных не очень распространена, т. к. поиск в ней требует много времени.

Предметные области с более сложными связями, чем иерархия, можно представлять в виде сетевой модели данных. Примером данной модели является сеть Интернет. В этой модели у каждого объекта могут быть разноуровневые связи. 

Пользоваться такой моделью на практике довольно сложно, потому что чем больше данных и связей, тем сложнее получается структура и соответственно дольше происходит «движение» между объектами.

Наиболее популярной моделью для реализации информационных систем является табличная или реляционная. Это такая модель данных, в которой все данные упорядочены в виде одной или нескольких таблиц, связанных друг с другом.

Таблица 1. Модели данных

Информационная модель	Достоинства	Недостатки	Общий вид
Иерархическая	Удобна для предметной области, в которой объекты связаны между собой в виде иерархии.	Нельзя реализовать отношения М : М. Доступ к подчинённому узлу возможен только через корневой узел. Сложность манипулирования данными.
Сетевая	Связи имеют двунаправленный характер, что делает модель более совершенной, чем иерархическая. Можно реализовать отношение М : М.	Сложность реализации и обработки информации в базе данных. Требуется постоянный пересмотр и обновление связей между объектами.
Реляционная (табличная)	Информация отображена в наглядном виде, данными легко манипулировать.	Трудоёмкость разработки. Не все данные могут быть представлены в виде таблицы. БД занимает много внешней памяти. Относительно низкая скорость доступа к данным.

Итоги

• Совокупность данных, организованных по определённым правилам, отражающая состояние объекта и его отношение к предметной области, хранящаяся во внешней памяти компьютера, называется базой данных.
• Информация, которая содержится в базе данных + информационные технологии, обеспечивающие её обработку и хранение + технические средства, называется информационной системой.
• Разработка информационной системы начинается с построения модели предметной области. Для этого в выбранной предметной области выделяются объекты (классы объектов), их свойства (атрибуты) и связи.
• Выделяют три основных модели данных: иерархическую, сетевую, реляционную.

Упражнение 2

1. 1 : М
2. 1 : М
3. 1 : М
4. 1 : 1