Методика анализа информационной структуры базы данных автоматизированной системы составления расписаний

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия

МЕТОДИКА АНАЛИЗА ИНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СОСТАВЛЕНИЯ РАСПИСАНИЙ

Семенюта Ирина Сергеевна

аспирантка кафедры информатики,

специальность 05.13.01 «Системный анализ,

управление и обработка информации»

В статье предложена методика проектирования информационной структуры базы данных автоматизированной системы составления расписания вуза. Приведен алгоритм упорядочения информационных элементов по уровням иерархии

Ключевые слова: МНОЖЕСТВО, ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ, ГРАФ, ИЕРАРХИЯ, МАТРИЦА СМЕЖНОСТИ, МАТРИЦА ДОСТИЖИМОСТИ Предметная область задачи составления расписания занятий вуза при проектировании базы данных автоматизированной системы включает большое количество информационных элементов и взаимосвязей между ними. На начальном этапе проектирования информационной системы необходимо тщательно проанализировать существующие данные и упорядочить их должным образом. Описанный ниже подход является основанием для последующего проектирования базы данных аудиторного фонда на основе структурированного системного анализа. Модель предметной области может быть представлена в виде совокупности семи множеств [1]:

множество пользовательских функций (таблица 1);

множество задач обработки данных (таблица 2);

множество объектов автоматизации (таблица 3);

множество пользователей (таблица 4);

множество входных данных;

множество выходных данных;

полное множество информационных элементов предметной области (таблица 5);

множество отношений (взаимосвязей) между компонентами .

Таблица 1

Множество автоматизируемых пользовательских функций

Таблица 2

Множество задач обработки данных

Таблица 3

Множество объектов автоматизации

Таблица 4

Множество пользователей базы данных

Таблица 5

Основные информационные элементы

Следующий этап - выделение отношений (взаимосвязей) между компонентами предметной области:

- отношение «объекты - информационные элементы».

Далее необходимо построить полное множество структурных элементов предметной области . Оно образуется путем объединения множеств информационных элементов , объектов автоматизации и соответствующей индексации полученного множества :

Таблица 6

Полное множество структурных элементов

Под матрицей семантической смежности будем понимать квадратную бинарную матрицу, проиндексированную по обеим осям множества структурных элементов и содержащую запись , если на основании информации пользователей о семантической связности элементов между структурными элементами и существует отношение такое, что элемент составляет (расширяет, дополняет и.т. д.) смысловое содержание элемента и - в противном случае [2]. Изображение матрицы приведено на рис. 1.

Рисунок 1 Матрица семантической смежности

предметный информационный автоматизированный база

Матрице ставится в соответствие граф информационной структуры , множеством вершин которого являются структурные элементы множества , а дуга соответствует записи в матрице Таким образом, дуги орграфа отражают наличие или отсутствие семантической связности между структурными элементами. Изображение орграфа представлено на рис. 2.

Рисунок 2 Граф информационной структуры

Под матрицей достижимости будем понимать квадратную бинарную матрицу (рис. 3), проиндексированную одинаковым образом по обеим осям множества структурных элементов . Запись матрицы соответствует наличию или смыслового отношения достижимости элемента из элемента , . При этом считается, что элемент семантически достижим из элемента , если на графе существует путь от вершины к вершине , имеющий определенное смысловое содержание. При этом отношение достижимости удовлетворяет условию транзитивности, т.е. если и , то .

Рисунок 3 Матрица достижимости

Матрица дает возможность определения множества предшествования и достижимости . Множество формируется из элементов, соответствующих единичным записям в i-м столбце, а множество - из элементов, соответствующих единичным записям в i-й строке матрицы . Анализ множества позволяет выделить базовые типы структурных элементов - информационные элементы и группы. Информационным элементам соответствуют те структуры, для которых . На графе им соответствуют висячие вершины. Для определения информационных элементов необходимо просуммировать элементы каждого столбца j матрицы . Если то j-й элемент структурного множества является информационным. В противном случае структурный элемент является групповым элементом (группой). В данном случае имеем:

.

Множество информационных элементов обозначим через :

.

Множество групп определяется из выражения:

.

С целью упорядочения групп по уровням иерархии в матрице A выделяется подматрица (удалением индексов элементов множества ) (рис. 4), где при наличии связи между группами .

Рисунок 4 Подматрица

Матрице соответствует подграф графа . Изображение подграфа G представлено на рис. 5.

Рисунок 5 Изображение подграфа G

Определим множества предшествования и достижимости , которые представлены в табл. 7.

Таблица 7

Элементный состав множеств предшествования и достижимости для множества групп

Группа принадлежит множеству групп верхнего уровня , если . Принадлежность остальных групп уровням иерархии , определяется итеративным образом из соотношения:

Из данных таблицы 7 можно сделать вывод о том, что в данной предметной области верхний уровень иерархии представлен группой «Учебное занятие». Аналогично определяются второй и последующие уровни иерархии. Упорядоченный по иерархии граф представлен на рис. 6:

Рисунок 6 Упорядоченный по иерархии граф G

Таким образом, предлагаемый подход позволяет упорядочить группы информационных элементов по уровням иерархии, выделить группы, являющиеся корневыми группами структуры, и группы, занимающие промежуточное положение. Выявленная в процессе исследования корневая группа «Учебное занятие» определяет возможные точки входа в информационную структуру (информационные группы «Преподаватель», «Аудитория», «Группа студентов», «Дисциплина»), а промежуточные («Учебный корпус») расширяют сведения об информации, помещенной в корневых и вышележащих группах. Предложенная методика может быть в дальнейшем использована для нормализации информационных структур в задаче составления автоматизированного расписания занятий [3] в целях обеспечения минимальной избыточности и дублируемости данных и связей между элементами базы данных.

Список литературы

1. Атрощенко В.А., Семенюта И.С. К вопросу построения автоматизированных систем составления расписаний // Инновационные процессы в высшей школе: Труды XV Юбилейной Всероссийской научно-практической конференции; Изд-во ЮГ, 2009. С. 6-10.

2. Теоретические основы проектирования оптимальных структур распределенных баз данных / В.В. Кульба, С.С. Ковалевский, С.А. Косяченко и др. М.: СИНТЕГ, 1999. С. 114-116.

3. Атрощенко В.А., Чигликова Н.Д., Коновалов Д.П., Семенюта И.С. К вопросу построения оптимальных структур баз данных автоматизированной системы составления расписания // Технические и технологические системы: Материалы международной научной конференции. Краснодар: КубГАУ, 2009. С. 350-353.

Размещено на Allbest.ru