MODELUL CONCEPTUAL AL UNEI PROBLEME DE GESTIUNE

O bază de date este produsul unui produs de modelare a unei realităţi, a unui sistem sau proces din lumea reală. Procesul de modelare permite trecerea de la percepţia realităţii, a sistemului sau procesului modelat, la reprezentarea lor prin intermediul datelor.Primul pas în realizarea unei aplicaţii de baze de date este analiza datelor şi realizarea unei scheme conceptuale (model conceptual) al acestor date. În această etapă sunt analizate natura şi modul de utilizare a datelor. Sunt identificate datele care vor trebui memorate şi procesate, se împart aceste date în grupuri logice şi se identifică relaţiile care există între aceste grupuri.

Odată obţinute aceste informaţii ele trebuie reprezentate într-o formă convenţională care să poată fi uşor înţeleasă. O astfel de reprezentare este diagrama entităţi – relaţii.

Ne propunem să realizăm modelul conceptual al unei probleme concrete de gestiune: gestionarea datelor unei biblioteci şcolare. Vom identifica entităţile care apar şi atributele acestora, vom defini relaţii între entităţi şi vom reprezenta modelul folosind diagrama entităţi – relaţii.

Elementul fundamental al modelului conceptual este entitatea. ENTITATE = obiect, persoană sau eveniment din lumea reală care poate fi descris(ă) prin caracteristici bine definite (despre care există date care pot fi stocate).

Deoarece raţiunea existenţei unei biblioteci este tocmai manipularea cărţilor, începem construcţia modelului cu entitatea care apare în mod evident: entitatea CARTE. Pentru entitatea carte vom reţine acele caracteristici necesare modelului nostru numite atribute.ATRIBUT = proprietate descriptivă a unei entităţi, caracteristică a unei entităţi.Exemplu: titlu, autor, editura, anul apariţiei, disponibilă sunt atribute ale entităţii CARTE. Numele unui atribut este un substantiv, care descrie cu exactitate o caracteristică a entităţii şi exprimă o însuşire calitativă sau cantitativă a entităţii. Fiecare atribut poate lua valori într-un anumit domeniu. De exemplu, anul apariţiei poate fi un număr natural de 4 cifre din domeniul 1500...2107, analistul presupunând că biblioteca poate avea în fondul de carte tipărituri vechi şi că durata de utilizare a aplicaţiei nu va depăşi 100 de ani. Un atribut trebuie să aibă o singură valoare, de un anumit tip (întreg, real, şir de caractere, dată calendaristică etc.). Există atribute a căror valoare este obligatorie pentru a descrie corect şi complet o entitate. Aceste atribute le vom numi atribute obligatorii, în timp ce atributele a căror valoare poate lipsi vor fi numite atribute opţionale.

1

Reprezentarea atributelor în cadrul diagramei entitate-relaţie se realizează conform cu următoarele reguli:• atributele sunt scrise cu litere mici, fiecare pe câte o linie;• atributele care sunt chei primare sunt precedate de caracterul '#';• atributele obligatorii sunt precedate de caracterul '*';• atributele opţionale sunt precedate de caracterul 'o'.

Entitatea este o descriere generică a unei realităţi înconjurătoare, care grupează mai multe obiecte cu proprietăţi comune, numite instanţe ale entităţii. Două instanţe ale entităţii CARTE se deosebesc prin valorile asociate atributelor (una sau mai multe valori sunt distincte).

Instanţele unei entităţi pot fi reprezentate sub forma unui tabel, având capul de tabel format din numele articolelor asociate atributelor entităţii. Valorile de pe o linie a tabelului formează o instanţă a entităţii. Un astfel de tabel poate conţine un număr arbitrar de instanţe ale entităţii.Figura 1 prezintă structura posibilă a tabelului asociat entităţii CARTE.

Titlu Autor Editura An_apariţie Disponibilă

Ion Liviu RebreanuCartea

Românească 1970 1

Mara Ioan Slavici Rao 2002 0

Fraţii Jderi Mihail Sadoveanu

Cartea Românească 1980 1

O entitate din cadrul modelului trebuie să se conformeze regulilor următoare:

• numele unei entităţi trebuie să fie un substantiv, dar nu orice substantiv poate fi utilizat ca nume pentru o entitate. Se vor utiliza nume sugestive, care să permită o primă descriere a entităţii.De exemplu, nu putem crea o entitate cu numele şeful clasei, deoarece şeful clasei este elev al unei clase şi are caracteristicile identificate la entitatea elev. Cel mult putem introduce un nou atribut pentru entitatea elev şi anume atributul şef, având valoarea 1 dacă elevul este şeful clasei şi zero în caz contrar.

• nu pot exista două entităţi cu acelaşi nume sau o entitate cu două nume diferite;

• pentru fiecare entitate se va da o descriere completă a atributelor sale (semnificaţie, domeniu de valori);

Entitatea va avea obligatoriu un atribut sau o combinaţie de atribute, care să permită identificarea în mod unic a fiecărei instanţe a entităţii, adică o cheie primară.

Să analizăm oportunitatea adăugării atributului cota în structura conceptuală a entităţii CARTE. Este foarte probabil ca în biblioteca noastră să existe mai multe exemplare ale aceleiaşi cărţi, să presupunem două, apărute la

2

aceeaşi editură, în acelaşi an şi având acelaşi statut (ambele disponibile sau împrumutate). Aceasta înseamnă că vom avea la un moment dat două înregistrări identice în tabela de date, ceea ce poate conduce la ambiguităţi în realizarea operaţiilor curente asupra bazei de date. Rezolvarea acestei probleme constă în introducerea unui atribut nou, cota, care să aibă valori unice pentru fiecare carte din bibliotecă. Spunem că atributul cota este un identificator unic pentru entitatea CARTE sau cheie primară.Identificator (cheie) = atribut sau mulţime de atribute care identifică fiecare instanţă a unei entităţi.Identificator unic (cheie primară) = atribut al unei entităţi,care are valori unice pentru fiecare instanţă a entităţii.De exemplu, mulţimea formată din atributele Autor şi Editură constituie o cheie pentru entitatea carte, dar nu reprezintă o cheie primară (pot exista mai multe cărţi scrise de acelaşi autor, publicate la aceeaşi editură).

Este posibil să existe două atribute cu valori unice pentru o anumită entitate, oricare dintre acestea putând fi alese drept cheie primară. Aceste atribute sunt denumite chei candidat, însă numai una dintre acestea va fi aleasă cheie primară.

Diagrama entitate-relaţie utilizează o descriere grafică a entităţilor, folosind următoarele convenţii:• descrierea entităţii este realizată într-o zonă dreptunghiulară bine delimitată;• numele entităţii este scris pe prima linie din cadrul zonei dreptunghiulare, cu litere mari;• atributele sunt scrise cu litere mici pe liniile următoare.

Relaţii între entităţi: în lumea reală, obiectele nu există izolat. Între ele există relaţii. Relaţia reprezintă o asociere, un raport care există între entităţi şi este exprimată prin utilizarea unor verbe care să descrie cu exactitate interdependenţa dintre acestea. Orice relaţie este caracterizată de cardinalitate şi opţionalitate.Cardinalitatea relaţiei = exprimă câte instanţe ale entităţii A sunt asociate cu instanţele entităţii B şi reciproc. Opţionalitatea relaţiei = exprimă câte dintre instanţele entităţii A pot sau trebuie să se asocieze instanţelor entităţii B şi reciproc.

CARTE# cota* titlu* autor* editura* anul apariţiei* disponibilă observaţii

3

Reprezentarea grafică a unei relaţii stabilite între două entităţi A şi B se va realiza prin respectarea următoarelor reguli:• entităţile sunt reprezentate printr-un dreptunghi, având numele entităţii scris în interior cu majuscule; eventual, dreptunghiul va conţine şi descrierea atributelor entităţii;• relaţia va fi reprezentată printr-o linie ce uneşte cele două entităţi (segment de dreaptă); porţiunea dintre entitatea A şi mijlocul segmentului reprezintă latura/ partea stângă a relaţiei, iar porţiunea dintre entitatea B şi mijlocul segmentului reprezintă latura/partea dreaptă a relaţiei;• de fiecare parte a liniei ce reprezintă relaţia, se va nota, cu litere mici, numele relaţiei;• Opţionalitatea relaţiei va fi reprezentată, pe fiecare latură a relaţiei, prin utilizarea unei linii punctate (poate fi) sau continue (trebuie);• cardinalitatea relaţiei este reprezentată de partea terminală a liniei din fiecare parte a relaţiei; dacă avem cardinalitatea n pe o latură a relaţiei, atunci linia ce descrie relaţia se va despărţi în trei linii (sub formă de trident).

Revenind la modelul nostru, fiecare carte este încadrată de către criticii literari într-un anumit curent literar sau într-un anume gen literar. Astfel putem defini entitatea GEN, care este utilizată la clasificarea cărţilor din bibliotecă în funcţie de curentul literar căruia îi aparţine.

Stabilim relaţia dintre entităţile CARTE şi GEN: relaţia este de tip many-to-one şi poate fi citită astfel:

Fiecare CARTE trebuie clasificată printr-un unic GENFiecare GEN poate clasifica una sau mai multe CĂRŢI

Cărţile, clasificate sau nu, trebuie

GEN*denumiredescriere

4

GENCARTE

Societatea în care trăim se bazează mai mult ca niciodată pe informaţie. Abilitatea de a colecta, prelucra şi regăsi datele poate constitui un atu pentru orice firmă care doreşte să se dezvolte într-un mediu concurenţial.

Prelucrarea datelor în vederea obţinerii informaţiilor este o activitate care a apărut cu mult timp înainte de inventarea calculatorului electronic. Evoluţia spectaculoasă a ştiinţei şi tehnicii a condus nu numai la o restructurare a economiei mondiale, ci a produs modificări profunde la nivelul societăţii umane. Adaptarea unei instituţii sau firme la noile realităţi nu se poate realiza decât prin decizii rapide şi solid fundamentate, având la bază informaţiile obţinute din procesul de prelucrare a datelor culese din lumea reală. Reuşita în afaceri se bazează din ce în ce mai mult pe abilitatea organizaţiei de a culege datele, de a le stoca şi de a le prelucra.

Ce înţelegem însă prin date şi informaţii?Date = aspecte fundamentale a unor activităţi sau evenimente, nesupuse unor

prelucrări, neevaluate din punct de vedere al utilităţii.Datele sunt aspecte primare ale realităţii înconjurătoare, care sunt percepute prin

intermediul unor receptori, sub diverse forme. De exemplu, datele culese într-o staţie meteorologică provin din diverse surse: măsurători ale factorilor atmosferici (temperatură, umiditate, presiune atmosferică) efectuate cu instrumente specifice de către personalul staţiei, date culese de sondele meteorologice şi sateliţi etc. Aceste date reprezintă „materialul brut", neprelucrat, fără un înţeles şi fără o utilitate evidentă. Procesul de prelucrare a datelor realizează o reordonare a datelor, o selecţie a datelor relevante, o restructurare a acestora sub forma unui mesaj inteligibil care aduce elemente de noutate. Acest produs al procesului de prelucrare a datelor îl numim informaţie.Informaţii = ansambluri de date corelate şi elaborate într-un scop bine determinat, pentru satisfacerea cerinţelor celui care le utilizează.

Înainte de apariţia calculatoarelor electronice şi a mediilor de stocare, datele erau stocate preponderent pe hârtie sau benzi magnetice, ceea ce determina un acces greoi la datele stocate şi, implicit, afecta procesul de prelucrare a datelor, în timp ce protecţia datelor confidenţiale sau secrete era foarte dificil de realizat. în plus, creşterea complexităţii problemelor ce trebuiau rezolvate şi mărirea exponenţială a cantităţii de date ce trebuiau prelucrate au relevat necesitatea descoperirii unor modalităţi flexibile în descrierea şi utilizarea datelor.

Organizarea datelor a parcurs mai multe etape, pornind de la fişiere, apoi sisteme de fişiere, până la baze de date.

Primele forme de organizare a datelor au fost fişierele secvenţiale pe bandă magnetică. Odată cu folosirea suportului adresabil - discul magnetic - au apărut fişierele cu acces direct (indexate, selective). Gestiunea fişierelor era asigurată printr-un sistem specializat, numit SGF (sistem de gestiune a fişierelor) existent în orice sistem de operare. A fost o soluţie specifică anilor 1960-1970, dar mai este întâlnită şi astăzi în cazul aplicaţiilor economice care folosesc limbaje clasice precum Cobol.

Fişierul este o structură omogenă din punctul de vedere al conţinutului şi al prelucrării. Organizarea în fişiere are un nivel fizic şi un nivel logic. Fişierul este format din înregistrări fizice - care formează unitatea de transfer între memoria externă şi cea internă. O înregistrare fizică poate conţine mai multe înregistrări logice (formate din câmpuri), care reflectă punctul de vedere al utilizatorului.

5

Programele utilizatorilor trebuie să conţină în mod explicit referiri la suportul, forma de organizare şi modul de acces al fişierului de lucru.

Altfel spus, datele aveau sens şi puteau fi accesate numai din aplicaţiile-programPrezenţa elementelor de descriere a datelor din fişiere în programele de aplicaţii este

un mare dezavantaj, pentru că orice modificare a structurii şi organizării datelor pe suportul fizic conduce la modificarea tuturor aplicaţiilor care le folosesc.

Pe de altă parte, în anii 1960-1970 fiecare aplicaţie informatică dintr-o instituţie era proiectată într-o manieră individualistă şi viza automatizarea unei anumite activităţi. În vederea creşterii vitezei de răspuns, aplicaţia îşi aducea în fişierele proprii toate datele de care avea nevoie, ignorând faptul că, poate, aceleaşi date erau culese, selectate şi prelucrate şi de alte aplicaţii. Apare fenomenul de redundanţă a datelor şi efectele sale nedorite: creşterea nejustificată a costurilor de întreţinere a fişierelor de date şi, mai ales, pericolul inconsistenţei datelor (datorită omiterii actualizării datelor în toate locurile unde apăreau).

Pasul următor în istoricul organizărilor datelor a fost gestiunea comună a fişierelor de către toate aplicaţiile informatice care aveau legături funcţionale bine stabilite între ele. Apare structurarea datelor în fişiere integrate sau sisteme de fişiere

Trecerea la sistemele de fişiere nu a rezolvat, însă, o problemă foarte importantă: problema independenţei programelor de aplicaţii de modul de organizare a datelor. În organizările tradiţionale pe fişiere, cunoştinţele despre structura datelor şi tehnicile de accesare a acestora erau incluse în programe. Odată creat fişierul, toate procedurile de prelucrare conţineau aceste caracteristici. Modificarea structurii fişierului (adăugarea unor câmpuri sau eliminarea altora) conducea la modificarea porţiunilor descriptive ale programelor, iar modificarea modului de acces (secvenţial, direct) impunea revizuirea conţinutului procedural al programelor. O cerinţă nouă se rezolva doar printr-un program nou sau prin modificarea unuia existent. Dacă luăm în consideraţie faptul că aproape zilnic apăreau cerinţe noi, efortul de menţinere a sistemului de fişiere operaţional era imens. Soluţia a fost detaşarea din programul de aplicaţii a descrierii fişierelor şi a legăturilor dintre ele. Astfel au apărut primele baze de date.

O bază de date a fost creată ca o colecţie unică, un ansamblu de date unitar organizat şi structurat, la care să aibă acces diverşi utilizatori, nu neapărat programatori, pentru operaţii curente de adăugare de valori, corecţii, extrageri de date, asemeni operaţiilor dintr-o bancă obişnuită. Declararea structurii logice a datelor se face în exteriorul aplicaţiei, asigurând independenţa programelor faţă de structura datelor. Apare acum şi oportunitatea unui sistem standard de proceduri de gestionare a bazei, numit Sistem de gestiune a bazei de date (prescurtat, SGBD)

Baza de date ca sistem de organizare şi prelucrare a informaţiei, este formată dintr-o colecţie de date ( ansamblu de date organizat după anumite criterii) aflate în interdependenţă, o descriere a datelor şi relaţiilor existente între ele şi dintr-un sistem de programe (SGBD-uri) pentru gestiunea datelor.Exemple:1. Baza de date a unui liceu, în care sunt înregistrate şi actualizate permanent informaţii despre elevi, profesori, planuri de învăţământ, baza materială etc.2. Baza de date a unui muzeu, în care sunt înregistrate operele de artă (grupate după tip, autor, tehnică de lucru) şi expoziţiile itinerante (descrise prin perioadă, itinerarul, responsabil, custozi participanţi).

6

Termenul "Database" (bază de date, în limba engleză) a apărut pentru prima dată în titlul unei conferinţe organizate la Santa Monica, SUA, în 1964: Development and Management of Computer Centered DataBase.

Sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD) = un ansamblu de programe care permit crearea şi administrarea unei baze de date. Prin urmare, un SGBD {Database Management System) este un pachet software de nivel înalt, care permite proiectarea, construirea şi administrarea bazelor de date dedicate rezolvării problemelor din cele mai variate domenii ale vieţii reale.

Exemple:IMS, DB2 (până la DB9, de la IBM), Ingres II (de la Computer Associates International Inc.), Oracle lOg (de la Oracle Corporation), Ms Access (studiat în clasa a X-a), FoxPro (de la Microsoft), Paradox, Visual dBase (de la» Borland), Sybase Adapted Server (de la Sybase Inc.), IRIS (de la Hewlett-Packard).

Atenţie!Nu orice colecţie de date este o bază de date.

De exemplu, lista cărţilor dintr-o bibliotecă NU este o bază de date, ci un simplu inventar de obiecte, o listă, un tabel. Dacă la această listă adăugăm lista cititorilor abonaţi la bibliotecă (eventual şi lista angajaţilor bibliotecii) şi luăm în considerare activităţile specifice bibliotecii (achiziţionarea de cărţi noi, împrumutul şi restituirea cărţilor de către cititori, eventual administrarea sarcinilor de serviciu ale angajaţilor), atunci avem de a face cu o bază de date.

Prin urmare, faţă de un inventar (un tabel), o bază de date are următoarele proprietăţi:♦ reprezintă un anumit aspect al lumii reale, numitmicrouniversul bazei de date; orice modificare care se produce în acest microunivers se reflectă în baza de date (de exemplu: cumpărarea unei noi casete în vederea închirierii, modificarea diferenţei permise între cursul de cumpărare şi cel de vânzare al valutei etc);♦ este o colecţie de date coerentă din punct de vedere logic şi având un înţeles intrinsec (de exemplu: din baza de date asociată bibliotecii liceului nu vor face parte cărţile de telefon sau lista de materiale didactice din laboratorul de chimie);♦ este proiectată, construită şi administrată, având permanent în vedere un anumit scop; o bază de date este destinată utilizării de către un anumit grup de persoane şi permite efectuarea unui anumit set de operaţii.

7