Автоматизация расчета метрических характеристик физических схем баз данных на основе концептуальных графов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Молодой учёный №9 (68) июнь-2 2014 г.

Дата публикации: 11.06.2014

Статья просмотрена: 211 раз

Библиографическое описание:

Рыбанов А. А., Морозов А. О. Автоматизация расчета метрических характеристик физических схем баз данных на основе концептуальных графов // Молодой ученый. — 2014. — №9. — С. 26-30. — URL https://moluch.ru/archive/68/11601/ (дата обращения: 09.12.2018).

Предложен подход к автоматизированному получению метрических характеристик физических схем баз данных на основе концептуальных графов.

Ключевые слова: метрическая характеристика, база данных, концептуальный граф, физическая схема.

База данных является ядром информационной системы. Применение рассчитанных количественных метрических характеристик физических схем баз данных (БД) позволяет разработчикам БД [1, 3, 4]:

-       изучить сложность разработанной физической схемы базы данных;

-       оценить объем работ, выполненных разработчиком физической схемы БД;

-       оценить усилия по реализации физической схемы БД;

-       выбрать наилучшую физическую схему БД из нескольких альтернативных вариантов.

В настоящее время актуальной является задача измерения количественных метрик физических схем БД.

Расчет метрических характеристик рассмотрим для наиболее распространенной СУБД MySQL, используемой при проектировании веб-ориентированных информационных систем любой сложности [2].

Количественные метрики, которые используются в работе можно разделить на три категории:

1. для таблиц: количество атрибутов, количество внешних ключей, глубина дерева связей, коэффициент внешних связей;

2. для физической схемы: количество таблиц схемы, количество атрибутов схемы, связность схемы, количество внешних ключей схемы, глубина дерева связей схемы, коэффициент внешних связей схемы;

3. для концептуального графа физической схемы: порядок графа, размер графа, диаметр графа, структурная избыточность графа, реберная плотность графа, абсолютная глубина графа, средняя глубина графа.

Метрические характеристики первых двух категорий рассчитываются путем выполнения запросов к служебной БД MySQL, что является преимуществом, т. к. нет необходимости анализировать SQL — скрипт БД.

Для удобства представления физической схемы БД, разработанное программное средство позволяет визуализировать ее в виде концептуального графа. В качестве средства визуализации физической схемы БД в виде концептуального графа была использована библиотека Cytoscape Web.

Рассмотрим разработанное программное средство автоматизированного расчета метрических характеристик физических схем баз данных на основе концептуального графа. На рисунке 1 представлена структурная схема программного средства (ПС).

Рис. 1. Структурная схема ПС

Приведем описание выделенных модулей разработанного программного средства.

В основе модуля построения концептуального графа схемы БД лежит использование библиотека Cytoscape Web. На ее вход подается список вершин и список дуг концептуального графа. Список вершин и список дуг формируется в результате выполнения SQL-запросов к служебной базе данных MySQL INFORMATION_SCHEMA.

Модуль расчета метрических характеристик для таблиц БД, выполняя запросы к базе данных INFORMATION_SCHEMA, рассчитывает метрические характеристики для таблиц баз данных. А также использует алгоритм нахождения глубины дерева связей для таблиц БД.

Модуль расчета метрических характеристик физической схемы БД выполняет запросы к базе данных INFORMATION_SCHEMA и рассчитывает метрические характеристики физических схем баз данных. Помимо запросов, данный модуль использует алгоритм нахождения связности схемы БД.

Модуль расчета метрических характеристик концептуального графа физической схемы БД работает с матрицей смежности концептуального графа физической схемы БД. На основе матрицы смежности рассчитываются метрические характеристики концептуального графа физической схемы БД.

Модуль расчета статистики для метрических характеристик физических схем БД рассчитает статистику для метрических характеристик таблиц физических схем баз данных:

-       среднее значение;

-       минимальное значение;

-       максимальное значение;

-       стандартное отклонение.

В основе модуля формирования отчетов используется библиотека PHPWord. С помощью этой библиотеки создается текстовый файл в формате docx, в который сохраняются все рассчитанные метрические характеристики физической схемы базы данных.

На рисунке 2 представлен интерфейс ПС после запуска.

Рис. 2. Интерфейс программного средства

Программное средство работает с установленными базами данных. Поэтому все базы данных, установленные на сервере MySQL, перечисляются в списке. После выбора базы данных из списка строится концептуальный граф ее физической схемы (рисунок 3). Для примера используется физическая схема веб-ориентированной информационной системы «Гостиница».

Рис. 3. Визуализация концептуального графа физической схемы БД

Для удобства сравнения концептуальных графов физических схем баз данных предусмотрено отображение графа в виде круговой диаграммы.

Правила просмотра метрических характеристик таблиц физической схемы БД представлены на рисунке 4.

Рис. 4. Просмотр метрических характеристик таблиц

Интерфейс просмотра метрических характеристик физической схемы базы данных представлен на рисунке 5.

Рис. 5. Просмотр метрических характеристик физической схемы БД

Интерфейс просмотра метрических характеристик концептуального графа физической схемы базы данных представлен на рисунке 6.

Рис. 6. Просмотр метрических характеристик концептуального графа физической схемы БД

Интерфейс просмотра статистики для метрических характеристик таблиц физических схем баз данных представлен на рисунке 7.

Рис. 7. Просмотр статистики для метрических характеристик таблиц

После расчета всех метрических характеристик формируется отчет в формате docx. Пример отчета представлен на рисунке 8.

Рис. 8. Пример отчета

Разработанное программное средство автоматизированного расчета метрических характеристик физических схем баз данных на основе концептуальных графов позволяет рассчитывать количественные метрические характеристики физических схем баз данных на основе концептуальных графов. Рассчитанные метрические характеристики могут быть использованы в алгоритмах нахождения сложности физической схемы БД, а также при поиске закономерностей изменения метрических характеристик.

Литература:

1.         Кузьмин А. А., Рыбанов А. А. Исследование методов количественной оценки схем реляционных баз данных // Успехи современного естествознания. 2011. № 7. С. 137–138.

2.         Рыбанов А. А., Морозов А. О. Обзор количественных метрик физических схем баз данных // Информатика и информационные технологии в образовании, науке и производстве: сб. науч. ст. Ч. I / Издательство научной литературы Нобель Пресс. — [Волжский], 2014. — C. 152–158.

3.         Утицких И. А., Рыбанов А. А. Анализ физических схем реляционных баз данных [Электронный ресурс]: доклад // Студенческий научный форум 2013: V междунар. студ. электрон. науч. конф., 15 февр. — 31 марта 2013 г. Направл. <<Технические науки>> / Рос. акад. естествознания. — М., 2013. — С. 1–4. — Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2013/pdf/4553.pdf.

4.         Утицких И. А., Рыбанов А. А. Исследование метрических характеристик физических схем реляционных баз данных // Девятнадцатая межвузовская научно-практическая конференция молодых учёных и студентов, г. Волжский, 27–31 мая 2013 г.: тез. докл. / Филиал МЭИ в г. Волжском. — Волжский, 2013. — C. 39–41.

Основные термины (генерируются автоматически): физическая схема БД, концептуальный граф, физическая схема баз данных, характеристика, физическая схема, метрическая характеристика таблиц, Разработанное программное средство, баз данных, Программное средство, физическая схема базы данных.


Ключевые слова

база данных, метрическая характеристика, концептуальный граф, физическая схема.

Похожие статьи

Принципы разработки и создания структуры базы данных

Проектирование баз данных — процесс создания схемы базы данных и определения необходимых ограничений целостности.

Проектирование баз данных можно разделить на следующие этапы: – концептуальное (инфологическое) проектирование

Проектирование базы данных. Роль процесса в создании...

3) Нормализация схемы базы данных.

4) Формирование физической модели базы данных. Физическая модель данных строится на основе нормализованной даталогической модели.

"Черный ящик", как основа решателя задач оптимизации...

Блок-схема работы разрабатываемого программного комплекса показана на рисунке 2. Для некоторой модели, заданной «черным ящиком» в виде исполняемого файла M.exe, факторы X задаются файлом входных данных...

Архитектура базы данных для системы средств контроля...

Разработка структуры базы данных. На текущий момент времени разработана и настроена база данных для подсистемы «Электронный журнал».

В результате создания моделей сущностей и их связей в среде Ruby on Rails была разработана схема БД (Рис. 1)

Разработка программного модуля тестирования баз данных

Ключевые слова: база данных, СУБД, реляционные базы данных, нереляционные базы данных, NoSQL.

Neo4j — БД на основе графов. Представим для наглядности их распространенность на графике. Рис. 1. График распространенности баз данных.

Основные термины (генерируются автоматически): баз данных...

Иерархические модели базы данных реализуются средствами древовидных структур с корневыми сегментами, имеющими физический указатель на другие сегменты. Преимущество заключается в уменьшении избыточности данных.

Разработка базы данных для отдела кадров в программе...

Для создания базы данных «Кадры» автором были определены и описаны основные сущности и атрибуты, заданы первичные и альтернативные ключи, построены связи между ними, описаны логическая и физическая модели базы данных, её генерация...

Использование гиперграфовой базы данных HypergraphDB для...

Реляционные базы данных уже долгое время занимают доминирующее положение в современном информационном мире.

Именно поэтому, перед тем как сделать выбор в пользу таких БД, нужно ясно представлять архитектуру разрабатываемого проекта.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Принципы разработки и создания структуры базы данных

Проектирование баз данных — процесс создания схемы базы данных и определения необходимых ограничений целостности.

Проектирование баз данных можно разделить на следующие этапы: – концептуальное (инфологическое) проектирование

Проектирование базы данных. Роль процесса в создании...

3) Нормализация схемы базы данных.

4) Формирование физической модели базы данных. Физическая модель данных строится на основе нормализованной даталогической модели.

"Черный ящик", как основа решателя задач оптимизации...

Блок-схема работы разрабатываемого программного комплекса показана на рисунке 2. Для некоторой модели, заданной «черным ящиком» в виде исполняемого файла M.exe, факторы X задаются файлом входных данных...

Архитектура базы данных для системы средств контроля...

Разработка структуры базы данных. На текущий момент времени разработана и настроена база данных для подсистемы «Электронный журнал».

В результате создания моделей сущностей и их связей в среде Ruby on Rails была разработана схема БД (Рис. 1)

Разработка программного модуля тестирования баз данных

Ключевые слова: база данных, СУБД, реляционные базы данных, нереляционные базы данных, NoSQL.

Neo4j — БД на основе графов. Представим для наглядности их распространенность на графике. Рис. 1. График распространенности баз данных.

Основные термины (генерируются автоматически): баз данных...

Иерархические модели базы данных реализуются средствами древовидных структур с корневыми сегментами, имеющими физический указатель на другие сегменты. Преимущество заключается в уменьшении избыточности данных.

Разработка базы данных для отдела кадров в программе...

Для создания базы данных «Кадры» автором были определены и описаны основные сущности и атрибуты, заданы первичные и альтернативные ключи, построены связи между ними, описаны логическая и физическая модели базы данных, её генерация...

Использование гиперграфовой базы данных HypergraphDB для...

Реляционные базы данных уже долгое время занимают доминирующее положение в современном информационном мире.

Именно поэтому, перед тем как сделать выбор в пользу таких БД, нужно ясно представлять архитектуру разрабатываемого проекта.

Задать вопрос