38. Объектно-характеристическая модель данных. (Тема 10, стр. 83-87).

10.6. Объектно-характеристическая модель данных

Рассмотренные выше МД являются наиболее распростра­ненными при логическом проектировании БД. Использование каждой из них базируется на определенной гипотезе о структуре ПО и соответственно на определенных способах представления взаимосвязей между объектами. Для ПО с более сложным характе­ром взаимодействия между объектами данные модели не дают воз­можности ее адекватного описания. В подобных случаях использу­ют МД гибридного типа, позволяющие реализовать различные спо­собы представления взаимосвязей между объектами. К этому типу МД относится объектно-характеристическая модель.

При построении объектно-характеристической модели ис­ходят из гипотезы о том, что ПО наиболее удобно описать как со­вокупность объектов, каждый из которых характеризуется набо­ром свойств (или характеристик). Между объектами, а также между характеристиками могут быть различные связи и отноше­ния. При описании характеристики фиксируют ее название и значение. Таким образом, при построении модели описание каж­дого объекта формируется в следующем виде:

а_i(х₁х₁*, х₂х₂*, ... х_jх_j*, ...,х_кх_к*)

где а - название объекта, х_j - название характеристики, х_j*- зна­чение характеристики при

j = 1... k.

Пусть х = (х₁ ...х_к) - универсальное множество характеристик.

Тогда совокупность всех объектов описывается матрицей

||а_i(х_jiх_ij*)||

а₁(х₁₁х₁₁*, ... х_1jх_1j*, ...,х_1nх_1n*)

…………………………………

а_i(х_i1х_i1*, ... х_ijх_ij*, ...,х_inх_in*)

а_m(х_m1х_m1*, ... х_mjх_mj*, ...,х_mnх_mn*),

где m - число объектов, п - число характеристик.

Названия объектов и характеристик можно не дублиро­вать, тогда совокупность всех объектов можно описать в следую­щем виде:

Таблица заполняется так: каждый столбец ставится во вза­имно-однозначное соответствие с одним именем характеристики из множества характеристик, а каждая строка - с описанием од­ного объекта. В клетку таблицы, общую для некоторой строки и столбца, вносится значение характеристики, имя которой опреде­лено столбцом, а принадлежность к объекту - строкой. Некото­рые клетки заполняют исходя из содержательных соображений знаками «нет сведений» или «не имеет смысла».

Строка, которая образована из клеток, заполненных назва­ниями характеристик, соответствующих столбцам таблицы, на­зывается ядром схемы характеристик объектно-характеристичес­кой таблицы (ОХТ).

Столбец, который образован из клеток, заполненных назва­ниями объектов, называется ядром схемы объектов объектно-ха­рактеристической таблицы (ОХТ).

Таблицу, заполненную значениями характеристик объек­тов, называют матрицей.

Названия характеристик, перечисленных в схеме характе­ристик, именуются характеристиками нулевого ранга.

Названия объектов, перечисленных в схеме объектов, опре­деляют как объекты нулевого ранга.

Структура и связи между элементами ядра схемы характе­ристик, ядра схемы объектов и матрицы показаны на рис. 10.15.

Рис. 10.15. Схема структуры объектно-характеристической МД

ОХМ дает возможность построить на базе ядра схемы объектов (характеристик) различные варианты общей конст­рукции схемы.

Объекты (или характеристики) нулевого ранга можно объе­динить по какому-либо признаку (аспекту) в непересекающиеся классы. Имена получившихся классов называют объектами (харак­теристиками) 1-го ранга. Объекты (характеристики) 1-го ранга, ко­торые не вошли ни в один класс, составят самостоятельные объек­ты (характеристики) 1-го ранга со своими именами. Такая класси­фикация может продолжаться и далее до получения единственного объекта. При этом будут формироваться объекты (характеристики) 2-го, 3-го и так далее рангов. Совокупность объектов (характерис­тик) всех рангов и указанных классификационных связей между ними называется классификатором. Каждый классификатор соответствует определенному аспекту классификации. Одно и то же яд­ро схемы объектов (характеристик ) может служить основой для построения нескольких классификаторов с различными аспектами.

Совокупность ядра схемы объектов (характеристик) и од­ного построенного на ней классификатора называется одноаспектной иерархической схемой объектов (характеристик).

Совокупность ядра схемы объектов, (характеристик) и не­скольких построенных на ее основе классификаторов называется многоаспектной иерархической схемой объектов (характеристик).

Если объекты (характеристики) нулевого ранга не включе­ны ни в один из классификаторов и не связаны между собой ника­кими отношениями, кроме тех, которые задаются матрицей и их принадлежностью к ядру схемы, ядро схемы объектов (характе­ристик) - называется простой схемой объектов (характеристик).

Перечисленные выше схемы объектов (характеристик) представляют варианты общей конструкции схемы.

Структура и связи между элементами ядра схемы характери­стик, ядра схемы объектов и матрицы для многоаспектной иерархи­ческой схемы объектов (характеристик) показаны на рис. 10.16.

Пример 1. Пусть ПО представляет собой совокупность сле­дующих объектов: стол, табурет, шкаф, полка, холодильник, теле­визор, СВЧ-печь. Объектно-характеристическая матрица, ядро схемы объектов и ядро схемы характеристик представлены в табл. 10.2. Сочетание букв «нем» обозначает, что данная характе­ристика не имеет смысла применительно к данному объекту.

Рис. 10.16. Схема многоаспектной структуры объектно-характеристической МД

Таблица 10.2.

Объектно-характеристическая матрица, ядро схемы объектов и ядро схемы

характеристик для ПО примера 1

В табл. 9.3 и 9.4 приведены варианты классификаторов для характеристик и для объектов соответственно.

Таблица 10.3.

Классификатор характеристик

Таблица 10.4.

Классификатор объектов

Рассмотрим другие варианты общей конструкции схемы. Предположим, что задана простая, многоаспектная или одноаспектная схема объектов (характеристик). Образуем несколько групп ее элементов (группы могут пересекаться, элементы можно брать любых рангов). Свяжем каждую выделенную группу с неко­торой символьной конструкцией, имеющей имя. Получившаяся схема объектов (характеристик) называется реляционной схемой, каждая группа элементов - отношением, а имя поставленной ей в соответствие символьной конструкции - именем этого отношения.

Пример 2. В схеме объектов примера 1 образуем группу объектов: стол, табурет, шкаф, холодильник. Свяжем эту группу с символьной конструкцией, имеющей имя «размещаются на по­лу». Образованная группа объектов есть отношение с именем «размещаются на полу». Набор подобных схем отношений есть реляционная схема.

Если при построении классов исключить требования о их непересекаемости и о наличии только одной вершины, то полу­ченная схема объектов (характеристик) называется сетевой.

Многоаспектную сетевой схему объектов (характеристик) называют тезаурусом.

Совокупность схем объектов, схем характеристик и свя­занной с ними матрицы называют объектно-характеристической таблицей или объектно-характеристической моделью ПО.

Операции над данными в ОХМ

Наибольший интерес в объектно-характеристических мо­делях данных представляют операции поиска. Различают прямой и обратный поиск.

Прямым поиском называется процесс получения из ОХТ ее фрагментов:

- по заданным названиям объекта и названиям характерис­тики любых рангов и аспекта классификации для каждого из них;

- по заданному отношению между объектами (характерис­тиками);

- по паре отношений, связывающих объекты и/или характе­ристики (в любом сочетании);

- по объекту и отношению между характеристиками (и на­оборот).

Искомый фрагмент включает соответствующие строки или столбцы ОХТ либо клетки на их пересечении.

Пример 3. Произвести поиск по названию объекта 1-го ран­га и названию характеристики 0-го ранга. Рассмотрим ОХТ из примеров, приведенных выше. Требуется найти электроприборы, рассчитанные на напряжение 220В. Искомый фрагмент ОХТ со­держит следующие три строки:

Обратным поиском называется процесс получения из ОХТ ее фрагментов по заданному набору имен характеристик, усло­вию, которому удовлетворяют значения характеристик, и второ­му набору имен характеристик, а также названию аспекта объек­тов. Искомый фрагмент содержит схему характеристик, опреде­ляемую вторым набором названий характеристик, схему объектов, получаемую в результате обратного поиска, и матрицу, определяемую этими схемами.

Пример 4. На основе ОХТ из примеров, рассмотренных вы­ше, произведем поиск по следующим исходным данным:

1-й набор характеристик (Х - длина, Y- ширина, Z- высота);

условие: Х+ Y+Z< 145;

2-й набор характеристик (X - длина, Y - ширина, Z - высо­та, Р - вес).

В результате обратного поиска по указанным исходным данным будет получена ОХТ, приведенная в табл. 10.5.

Таблица 10.5

Результат обратного поиска