За последние двадцать лет теория баз данных (БД) стала одним из основных разделов информатики,' оказывающим сильное воздействие на развитие архитектуры вычислительных систем, современную информационную технологию и методологию проектирования автоматизированных информационных систем (АИС), особенно банков данных (БнД). В последние годы в теории БД сложилось новое направление научных исследований, получившее название семантического, или концептуального, моделирования в базах данных. Его основная цель — интеллектуализация банков данных и организация интерфейса конечного пользователя с информационной системой на уровне представлений о предметной области, а не на уровне структур данных. Эта книга посвящена проблемам семантического моделирования и результатам, полученным в этой области за последние десять лет.
В середине семидесятых годов начало складываться представление
0 базе данных как о динамической модели фрагмента действительности, или предметной области (ПО), которая организуется и поддерживается внутри вычислительной системы. Для того чтобы модель была достаточно адекватной и обеспечивала "интеллектуальный" интерфейс между конечным пользователем — экспертом предметной области и банком данных, основой информационной базы которого служит БД, оказалось необходимым преодолеть характерный для автоматизированных информационных систем предшествующего периода разрыв между синтаксическими структурами данных, с одной стороны, и выражаемым ими смыслом (meaning) - с другой. В результате возникло новое направление математического моделирования —. моделирование структуры и динамики фрагментов действительности при помощи сложной системы алгоритмов, действующих на общей, организованной в памяти ЭВМ совокупности данных.
В отличие от традиционных математических моделей естествознания, которые используют непрерывные структуры анализа и служат основой Для проведения сложных арифметических вычислений над относительно небольшим массивом чисел (линейное программирование, решение дифференциальных и интегральных уравнений, статистическая обработка результатов наблюдений и т.п.), в новых моделях основную роль играют Дискретные структуры современной алгебры и математической логики
процедуры информационного поиска и получения новых знаний на ос-
1 *
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................... 3
Глава 1. Представление знаний в базах данных .................... 7
§ 1.1. Предметная область банка данных...................... 7
§ 1.2. Концептуальные средства описания предметной области......... 21
§ 1.3. Синтез концептуальной модели предметной области........... 41
§ 1.4. Общение с банком данных на естественном языке............ 47
Глава 2. Необходимые сведения из алгебры и логики................ 52
§ 2.1. Множества, отношения, замыкания...................... 52
§ 2.2. Одноосновные универсальные алгебры............•....... 60
§ 2.3. Булевы алгебры ................................. 76
§ 2.4. Многоосновные универсальные алгебры................... 82
§ 2.5. Категории..................................... 89
§ 2.6. Языки, теории, модели............................. 101
Глава 3. Модели данных: алгебраическая структура................. 108
§ 3.1. Алгебра функциональных данных . . ,................... 108
§ 3.2. Свойства алгебры файлов............................ 115
§ 3.3. Реляционная алгебра............................... 125
§ 3.4. Бинарная модель данных.........................• • • 132
§ 3.5. Расширения модели функциональных данных............... 142
Глава 4. Базы данных.................................... 151
§ 4.1. Схемы и состояния баз данных......................... 1"
§ 4.2. Базы данных над алгеброй файлов...................... 157
§ 4.3. Базы данных над реляционной алгеброй................... 160
§ 4.4. Логика баз данных................................ 172
§ 4.5. Базы данных с неполной информацией ................... 1»3
§ 4.6. Интерфейс с базой данных........................... J9
Глава 5. Теория зависимостей .............................. 203
§ 5.1. Структуры функциональных зависимостей................ • 204
§ 5.2. Многозначные, встроенные многозначные и транзитивные зави-симости.......................................
•ми.
§ 5.3. Применение булевых функций для анализа F- и MV-отношений .... 222
§ 5.4. Зависимости соединения............................ 231;
§ 5.5. Алгебраическая трактовка метода прогонки.............. 241
§ 5.6. Хорновские ограничения целостности и их обобщения........... 248
Глава 6. Проблемы моделирования семантики в базах данных.......... 253
§ 6.1. Канонические представления бинарных отношений............ 254
§ 6.2. Построение схемы базы данных......................... 261
Список литературы......................................
