ⓘ مدلسازی معنایی داده. کاربران پایگاه داده به‌طور معمول با داده‌های ذخیره شده در پایگاه داده سر و کار دارند که اصطلاحاً به آن‌ها داده‌های عملیاتی می‌گویند. یکی از ..

                                     

ⓘ مدلسازی معنایی داده

کاربران پایگاه داده به‌طور معمول با داده‌های ذخیره شده در پایگاه داده سر و کار دارند که اصطلاحاً به آن‌ها داده‌های عملیاتی می‌گویند. یکی از نکات مهم در ذخیره‌سازی داده‌ها مدلسازی معنایی داده‌ها می‌باشد. یعنی داده‌های ذخیره شدنی در پایگاه داده‌ها ابتدا باید در بالاترین سطح انتزاع، مدل‌سازی معنایی شوند. حال ممکن است این سؤال به ذهن برسد که مدل‌سازی معنایی به چه معنی است.

                                     

1. مدلسازی معنایی داده‌ها

مدل سازی معنایی داده‌ها عبارت است از ارائه مدلی از محیط عملیاتی به کمک مفاهیمی مستقل از موضوعات مربوط به نمایش منطقی و فیزیکی داده‌ها. مدل‌سازی معنایی را در بعضی از کتب، طراحی ادراکی نیز می‌نامند. برای مدل‌سازی معنایی روش‌های مختلف وجود دارد. برخی روش‌های کلاسیک رایج عبارتند از:

  • روش زبان عمومی مدلسازی
  • روش موجودیت- ارتباط
                                     

1.1. مدلسازی معنایی داده‌ها نمودار ER

نمودار ER، نموداری است که در آن سه مفهوم اساسی مدل یعنی موجودیت، صفت و نوع ارتباط در آن نمایش داده می‌شوند. این نمودار اولین طرح پایگاه داده‌ها و مدل کلی آن در بالاترین سطح انتزاع می‌باشد. نمادها و مفهوم آن‌ها در زیر نشان داده شده‌اند.

هر نمودار ER پاسخگوی مجموعه مشخصی از نیازهای کاربران است و بدیهی است که این نمودار با تغییر و رشد نیازهای کاربران تغییر یافته و توسعه داده می‌شود. یک نمونه از نمودارهای ER را می‌توان در ادامه ملاحظه نمود.

نمودار۱: یک نمونه نمودار ER برای نمایش سیستم کتابخانه دانشگاهی
                                     

1.2. مدلسازی معنایی داده‌ها مشکلات روش موجودیت-ارتباط

در نتیجه درک نادرست و تفسیر ناصحیح از معنای ارتباطات در مدل‌سازی داده‌ها، مشکلاتی موسوم به دام‌های پیوندی نمایان می‌گردد. این دام‌های پیوندی عبارتند از:

  • دام گسل
  • دام چند شاخه
  • دام حلقه‌ای

برای درک بهتر مفهوم این دامها، هریک از آن‌ها در ادامه توضیح داده شده‌اند.

                                     

1.3. مدلسازی معنایی داده‌ها دام حلقه‌ای

این دام وقتی ایجاد می‌شود که با داشتن مثلاً سه ارتباط دو موجودیتی، وجود یک ارتباط سه موجودیتی را نتیجه‌گیری کنیم ولی این استنتاج درست نباشد.

                                     

1.4. مدلسازی معنایی داده‌ها دام چند شاخه‌ای

این نوع دام وقتی ایجاد می‌شود که بین یک نوع موجودیت E و موجودیت‌های F و G ارتباط 1:N با مشارکت الزامی وجود داشته باشد، ولی ارتباط بین F و G دیده نشده باشد. در این صورت نمی‌توان وجود ارتباط بین F و G را بدست آورد.

                                     

1.5. مدلسازی معنایی داده‌ها دام گسل

این نوع دام وقتی ایجاد می‌شود که بین دو نوع موجودیت E و F یک ارتباط 1:N و مشارکت الزامی وجود داشته باشد، ولی F با نوع موجودیت G ارتباط 1:N با مشارکت غیر الزامی داشته باشد. در این شرایط نمی‌توان تمام اطلاع‌های دو موجودیتی بین E و G را بدست آورد. اگر چنین فرضی در نظر گرفته شود، دچار دام گسل شده‌ایم.

                                     

1.6. مدلسازی معنایی داده‌ها روش زبان عمومی مدلسازی

با مطرح شدن الگوهای شی گرایی که هر موجودیت در جهان واقع را شامل داده‌های آن موجودیت و عملکردهای مرتبط با آن توصیف می‌کرد، طراحان سیستم روش‌های موجودیت ارتباط را ناکارآمد تشخیص داده و در جستجوی یک روش جدید بودند تا بتوانند عملکرد هر موجودیت را نیز به نمایش بگذارند. از این رو روش زبان عمومی مدلسازی مطرح شد. مهم‌ترین خصوصیت این روش، ایجاد امکانی برای ایجاد و نمایش اشیا جهان واقع و به صورت تصویری است. یکی از نکات مهم در این روش، وجود دانش کافی در مفاهیم شی گرایی است. به بیانی دیگر بدون دانستن مفاهیم شی گرایی، امکان استفاده مؤثر و به جا از این روش وجود ندارد.

                                     

1.7. مدلسازی معنایی داده‌ها مفاهیم اصلی

اساس روش UML بر مبنای نمودار است. این روش از نمودار برای نمایش مدلسازی و طراحی نرم‌افزار استفاده می‌کند. چند نمونه از مهم‌ترین نمودارها در این روش عبارتند از:

  • نمودار مورد استفاده
  • نمودار پیاده‌سازی
  • نمودار فعالیت
  • نمودار چرخه حیات موجودیت
  • نمودار کلاس

مهمترین نمودار این روش، نمودار کلاس است. این نمودار، مجموعه‌ای از موجودیت‌ها و عملیات مرتبط با موجودیت‌ها را مدلسازی می‌کند. عملیات در واقع رفتار شی را نشان می‌دهد و به بیانی دیگر، رویدادهای مرتبط با شی را به نمایش درمی‌آورد. مفاهیم اصلی در مدلسازی با این روش عبارتند از:

  • بستگی
  • کلاس
  • صفت

در روش UML دو گونه ارتباط بین رده‌ها وجود دارد که این دو نوع عبارتند از:

  • تجمیع
  • بستگی

که در این بین، مفهوم بستگی همان ارتباط بین کلاس‌ها است. تجمیع نیز عبارت است از ارتباط بین یک شی کل و شی‌های جز تشکیل دهنده آن.

                                     

1.8. مدلسازی معنایی داده‌ها خصوصیات کلی روش‌های مدلسازی معنایی داده‌ها

هر روش مدلسازی معنایی داده‌ها باید دست کم دارای خصوصیات زیر باشد:

  • صوری بودن
  • سادگی مفاهیم
  • گسترش پذیری
  • گویایی
  • قابلیت نمایش ساختار حالت و رفتار نوع موجودیت
  • جامع بودن مفاهیم
  • ایجاز
  • قابلیت نمایش نموداری

باید به این نکته توجه داشت که برخی خصوصیات ذکر شده ممکن است با هم مغایر باشند. در این صورت، وجود یکی از این خصوصیت‌ها کافی است.

                                     

2. منابع

فروزنده، حبیب ۱۳۹۰. مدیریت پایگاه داده. تهران، عابد

Alagic, Suad 1986. Relational Database Technology. Available from

Powell, Gevin 2006. Beginning Database Design. Available from: ریاضی نیا، مهدی ۱۳۸۸. پایگاه داده کامپیوتر. تهران، جهاد دانشگاهی