Koncepcinis modelis

Koncepcinis modelis#

Prieš pradedant darbą su strūktūros aprašais, būtina pasirengti koncepcinio modelio UML diagramą, vadovaujantis Conceptual model conventions (UML) reikalavimais.

Koncepcinis modelis vienareikšmiškai apibrėžia duomenų modelį grafine forma ir naudojamas, kaip vienintelis tiesos šaltinis, kadangi vizualinę duomenų modelio reprezentaciją nesunkiai gali suprasti skirtingose srityse dirbandys žmonės ir pasitivrtinti duomenų modelį, kuris vėliau bus taikomas rengiant duomenų struktūros aprašus.

Reikia atkreipti dėmesį, kad koncepcinis modelis yra vienas, o jį atitinkančių duomenų šaltinių gali būti daug.

Kaip pavyzdį, naudosime žemiau pateiktą koncepcinį duomenų modelį:

        classDiagram
  direction LR

  class AdministracijosTipas {
    <<enumeration>>
    APSKRITIS
    SAVIVALDYBE
  }

  class Administracija {
    + kodas: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  class Savivaldybe
  class Apskritis
  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }


  Savivaldybe --> "[1..1]" Apskritis : apskritis
  Gyvenviete --> "[1..1]" Savivaldybe : savivaldybe
  Savivaldybe --|> Administracija
  Apskritis --|> Administracija
  Administracija ..> "[1..1]" AdministracijosTipas : tipas

Pagal šį koncepcinį modelį, DSA lentelė atrodytu taip:

d

r

m

property

type

ref

prepare

datasets/gov/example

Administracija

kodas

kodas

string

pavadinimas

string

tipas

string

enum

"APSKRITIS"

"SAVIVALDYBE"

Gyvenviete

id

id

integer

pavadinimas

string

savivaldybe

ref

Savivaldybe

Apskritis

Administracija

kodas, tipas

kodas

string

pavadinimas

string

tipas

string

"APSKRITIS"

Savivaldybe

Administracija

kodas, tipas

kodas

string

pavadinimas

string

tipas

string

"SAVIVALDYBE"

apskritis

ref

Apskritis

Pavadinimai nurodyti koncepciniame modelyje, turi identiškai sutapti su pavadinimai nurodytais DSA lentelės loginio modelio model, property, type, ref ir prepare stulpeluose.

DSA lentelėje fizinio modelio, source stulpelyje nurodyti pavadinimai skirtinguose šaltiniuose gali skirtis, tačiau loginio modelio pavadinimai turi išlikti tokie patys.

Objektas#

Objektas yra viena duomenų eilutė, arba vienas duomenų įrašas ar atvejis. Kalbant apie objektus, naudojamas pavyzdys žymėjimas.

Pavyzdžiui iš aukščiau pateikto duomenų modelio, klasės Gyvenviete objektai gali būti:

  • Vilnius

  • Kaunas

  • Klaipeda

Sąvoka objektas kalba apie konkretų individualų atvejį ar pavyzdį.

Imant duomenų lentelę iš Gyvenviete modelio, gausime tokius duomenis.

id

pavadinimas

savivaldybe

1

Vilnius

10

2

Kaunas

11

3

Klaipeda

12

Šioje lentelėje yra trys objektai.

Objekto pavyzdys UML diagramoje:

        classDiagram
  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
    + savivaldybe: integer [1..1]
  }

  class Vilnius["<u>Vilnius: Gyvenviete</u>"] {
    id = 1
    pavadinimas = "Vilnius"
    savivaldybe = 10
  }
  class Kaunas["<u>Kaunas: Gyvenviete</u>"] {
    id = 2
    pavadinimas = "Kaunas"
    savivaldybe = 11
  }
  class Klaipeda["<u>Klaipeda: Gyvenviete</u>"] {
    id = 3
    pavadinimas = "Klaipeda"
    savivaldybe = 12
  }

  Vilnius --|> Gyvenviete
  Kaunas --|> Gyvenviete
  Klaipeda --|> Gyvenviete

UML diagramoje turime tris objetus Vilnius, Kaunas ir Klaipeda, priskirti klasei Gyvenviete.

Skirtingi objektai gali būti klasifikuojami į klases arba esybes.

Klasė#

Klasė arba Esybė yra vienodas savybes ir vienodą apibrėžimą turinčių objektų aibė, kuriems suteikiamas tam tikras pavadinimas.

Tarkime Vilniaus, Kauno ir Klaipėdos objektus galime priskirti vienai klasei ir suteikti tai klasei pavadinimą Gyvenviete.

Klasės pavyzdys UML diagramoje:

        classDiagram

  class Gyvenviete

Klasė gali neturėti jokių savybių, arba gali turėti savybes, kurios apibūdina pačią klasę.

Tarkime modelis Gyvenvietė turi savybę pavadinimas, tačiau tai nėra klasės savybė, todėl, kad pavadinimas yra duomenų atributas, kuris nėra klasę apibūdinanti savybė.

Nurodžius savybes prie klasės, iškeliamas griežtas reikalavimas, visiems modeliams ir subklasėms, atitikti visas klasės savybes.

Tuo tarpu duomenų modelis, gali atitikti tam tikrą klasę, bet gali būti pateikiamas su skirtingomis savybėmis.

Sudarant ontologijas, pateikiami klasių apibrėžimai, dažniausiai be savybių, kad neriboti klasės taikymo. Tačiau tam tikrais atvejais, ontologijoje klasės pateikiamos ir su keliomis savybėmis, kurios apibrėžia pačią klasę.

Modelis#

_static/modelis.png

Klasės savybės apibrežia pačią klasę ir tampa klasės dalimi, tačiau modelio savybės neturi įtakos klasės semantiniam apibrėžimui, tai yra tiesiog duomenų laukų sąrašas pateikiams su klase.

Viena klasė gali turėti daug skirtingų modelių, su skirtingomis savybėmis arba su skirtingais duomenų laukais.

Modelis, schema arba profilis yra konkretus savybių, duomenų tipų sąrašas, kuriame nurodoma kurios savybės yra privalomos, kurios gali turėti daugiau nei vieną reikšmę ir kitas detales.

Sudarant taikymo profilius (angl. Application profile) UML klasių diagramoje pateikiami konkretūs duomenų modeliai, su konkrečiomis savybėmis ir jų tipais.

Modelio pavyzdys UML diagramoje:

        classDiagram

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

Modelis atvaizduojas lygiai taip pat, kaip ir klasės. Ar tai yra klasės ar modelis galima atskirti tik pagal diagramos pavadinimą, jei diagrama vaizduoja ontologiją, tada joje yra klasės, jei taikymo profilį, tada diagramoje yra modeliai.

Jei UML diagramose prie klasių yra pateikti pilni sąrašai savybių su tipais, tada tai greičiausiai yra taikymo profilis.

Apibendrinimas#

Objektai gali būti skirstomi į klases, tačiau pačios klasės gali būti skirstomos į bendresnes klases, toks apibendrinimo procesas vadinamas generalizacija.

UML diagramose gneralizacija žymima užpildyta rodykle, kurios krypts iš labiau specializuotos siauresnę prasmę turinčios klasės, į labiau apibendrintą, platesnę prasmę turinčią klasę, pavyzdžiui:

        classDiagram
  direction LR

  class Savivaldybe
  class Administracija

  Savivaldybe --|> Administracija

Šiame pavyzdyje nurodome, kad Savivaldybe yra Administracija poaibis. Arba Administracija yra platesnė klasė, o Savivaldybę yra siauresnė, labiau specifinę prasmę nurodanti klasė.

Identifikatorius#

Kad galėtume vienareikšmiškai įvardinti ar nurodyti tam tikrą objektą, visi objektai privalo turėti unikalius identifikatorius.

Kiekvienam objektui priskiriamas vienas globalus identifikatorius UUID formatu, tačiau objektas gali turėti vieną ar daugiau lokalius identifikatorius.

Globalūs identifikatoriai priskiriami esybei ir atspindi vieną realaus pasaulio objektą, lokalus identifikatorius yra siejams su konkrečiu duomenų modeliu ar duomenų šaltiniu ir skirtinguose modeliuose gali būti naudojami keli skirtingi lokalūs identifikatoriai rodantys į vieną realaus pasaulio objektą.

        classDiagram

  class Gyvenviete

  class City {
    + id: integer [1..1]
    + name: text [1..1]
  }

  class Miestas {
    + kodas: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  class VilniusCity["<u>dd79d2a6-d3d6-4fc2-83bb-da9dd15b2a89: City</u>"] {
    id = 7
    name = "Vilnius"
  }
  class VilniusMiestas["<u>dd79d2a6-d3d6-4fc2-83bb-da9dd15b2a89: Miestas</u>"] {
    kodas = 23
    pavadinimas = "Vilnius"
  }

  VilniusCity --|> City
  VilniusMiestas --|> Miestas
  City --|> Gyvenviete
  Miestas --|> Gyvenviete

UML diagramoje aukščiau turime du skirtingus duomenų objektus, kurie turi vienodą globalų identifikatorių dd79d2a6-d3d6-4fc2-83bb-da9dd15b2a89, tačiau skirtingus lokalius id = 7 ir kodas = 23.

Globalus identifikatorius suteikiamas esybei Gyvenviete, lokalūs identifikatoriai suteikiami konkrečiam duomenų modeliui ir konkrečiam duomenų šaltiniui.

Rengiant DSA lentelę globalūs identifikatoriai žymimi model.ref stulpelyje arba rezervuotu savybės pavadinimu _id ir yra privalomas.

Savybė#

UML diagramos savybės žymimos sutartine forma:

Sintaksė

access property : type [ cardinality .. multiplicity ]

access

Prieigos lygis. Gali būti naudojami tokie žymėjimai:

  • + - atviri duomenys, žiūrėti open.

  • # - vieši duomenys, žiūrįti public.

  • ~ - duomenys teikiami pagal sutartį, žiūrėti protected.

  • - - nepublikuojami duomenys, žiūrėti private.

property

Savybė, žiūrėti property. Nurodoma savybės URI forma.

type

Duomenų tipas, žiūrėti Duomenų tipai. UML diagramose, jei duomenų tipas yra ref arba backref, tada nurodomas modelio pavadinimas, URI forma, su kuriuo daroma asociacija.

cardinality

Nurodo ar laukas yra privalomas:

  • 0 - laukas yra neprivalomas.

  • 1 - laukas yra privalomas.

multiplicity

Nurodo kiek kartų gali būti pateikta lauko reikšmė.

  • 1 - lauko reikšmė gali būti pateikta tik vieną kartą.

  • * - laukė reikšmė gali būti pateikta daugiau nei veiną kartą.

Pavyzdys:

        classDiagram

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

UML diagramoje matote Gyvenviete duomenų modelį, kuris turi dvi savybes:

+ id: integer [1..1]
+ pavadinimas: text [1..1]

Abi savybės turi atvirą prieigos lygmenį, id ir pavadinimas kodinius savybės pavadinimus, integer ir text duomenų tipus ir abi savybės yra privalomos ir gali turėti tik vieną reikšmę.

Asociacija#

Per duomenų tipą#

UML diagramose nurodant ryšį su kitomis esybėmis, galima naudoti įprastą savybių žymėjimo formą + savivaldybe: Savivaldybe [1..1], kur po : dvitaškio nurodomas kitas modelis, su kuriuo daroma asociacija.

        classDiagram

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
    + savivaldybe: Savivaldybe [1..1]
  }

  class Savivaldybe {
    + kodas: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

Tokia asociacija daroma, kai siejame su išoriniais modeliais, arba kai turime per daug asociacijų ir norime UML diagramoje sumažinti rodyklių skaičių.

Tiesioginė#

Tiesioginė asociacija nurodoma rodyklės pagalba, jei yra pateikta rodyklė, tada savybių sąraše, savybės, kuri yra pateikta prie rodyklės neberodome.

        classDiagram
  direction LR

  class Savivaldybe {
    + kodas: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  Gyvenviete --> "[1..1]" Savivaldybe : savivaldybe

Rodyklės kryptis visada rodo iš modelio, prie kurio savybė yra apibrėžta, į kitą modelį, su kuriuo savybė yra siejama.

Tiesioginė asociacija DSA yra nurodoma type.ref pagalba.

Atvirkštinė#

Asociacijai gali būti naudojami ir atvirkštiniai ryšiai, pavyzdžiui:

        classDiagram
  direction LR

  class Savivaldybe {
    + kodas: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  Gyvenviete "[0..*]" <-- Savivaldybe : gyvenvietes

Šiuo atveju nurodome type.backref tipo atvirkštinę asociaciją, rodyklės kryptis ir daugiareikšmiškumas keičiasi, turime vieną savyvaldybę, kuri gali turėti daug gyvenviečių.

Klasifikatorius#

Klasifikatoriai arba kontroliuojami žodynai, yra galimų reikšmių sąrašas naudojamas tam tikrai savybei.

UML diagramoje klasifikatoriai pateikiami naudojant <<enumeration>> stereotipą ir punktyrinę priklausomybės rodyklę:

        classDiagram

  class AdministracijosTipas {
    <<enumeration>>
    APSKRITIS
    SAVIVALDYBE
  }

  class Administracija {
    + kodas: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  Administracija ..> "[1..1]" AdministracijosTipas : tipas

AdministracijosTipas yra klasifikatorius, turintis kontroliuojamą žodyną, kuriame apibrėžtos dvi galimos reikšmės APSKRITIS ir SAVIVALDYBE.

Struktūros apraše klasifikatoriai aprašomi naudojant enum dimensiją.

Žodynas#

Visos klasės ir savybės (sąvokos) yra skirstomos į žodynus. Dažnai viename duomenų modelyje yra naudojamos sąvokos iš skirtingų žodynų.

Kad atskirti, kuri sąvoka yra iš kokio žodyno, naudojami žodyno prefiksai.

        classDiagram
  direction LR

  class Location["locn:Location"] {
    + dct:identifier: integer [1..1]
    + rdfs:label: text [1..1]
  }

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  Gyvenviete --|> Location

Žodyno prefiksai gali būti naudojami tiek klasės pavadinime, tie savybių ir tipų pavadinimuose.

Jei žodyno prefiksas nėra nurodytas, tai reiškia, kad naudojamas esamas žodynas, kuris yra apibrėžtas duomenų modelyje.

Žodynai taip pat gali būti nurodomi naudojant UML paketus arba vardų erdves:

        classDiagram
  direction LR

  class Gyvenviete {
    + id: integer [1..1]
    + pavadinimas: text [1..1]
  }

  Gyvenviete --|> Location

  namespace locn {
      class Location {
        + dct:identifier: integer [1..1]
        + rdfs:label: text [1..1]
      }
  }

Sąvokoms, kurios yra vardų erdvės rėmuose, žodyno prefiksai nenurodomi. Žodyno prefiksai nurodomi tik tuo atveju, jei sąvoka yra iš kito žodyno.

IRI#

Visos sąvokos, tokios kaip klasės, savybės, duomenų tipai, taip pat yra objektai, turintys savo identifikatorius.

UML diagramose nurodomi būtent sąvokų identifikatoriai sutrumpinta IRI forma.

IRI yra identifikatorius schema sudaryta iš sekančių komponentų:

scheme :// host / path ? query # fragment

Lietuvos viešąjame sektoriuje naudojama sekanti URI schema:

https://data.gov.lt/id/ vocab / term [ / id ]

vocab

Žodyno kodinis pavadinimas.

term

Sąvokos kodinis pavadinimas.

id

Objekto identifikatorius.

Jei mūsų kuriamam žodynui būtų suteiktas kodinis pavadinimas adresai, tada mūsų sąvokoms būtų suteikti tokie IRI identifikatoriai:

https://data.gov.lt/id/adresai/Gyvenviete
https://data.gov.lt/id/adresai/id
https://data.gov.lt/id/adresai/pavadinimas

Kadangi pilnas IRI yra gan ilgas, UML diagramose naudojame sutrumpintą IRI formą su prefiksu. Šiuo atveju, galime deklaruoti, kad ar prefiksas atitinka https://data.gov.lt/id/adresai/ URI, todėl sutrumpinta forma atrodys taip:

@prefix ar: <https://data.gov.lt/id/adresai/>

ar:Gyvenviete
ar:id
ar:pavadinimas

UML diagramoje naudojame sutrumpintus URI pavadinimus, tačiau kartu su diagrama būtina pateikti ir prefiksų sąrašą, kad būtų ašku, ką reiškia kiekvienas prefikas:

Prefiksas

Vardų erdvės IRI

ar

https://data.gov.lt/id/adresai/

locn

http://www.w3.org/ns/locn#

dct

http://purl.org/dc/terms/

rdfs

http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#

 
        classDiagram
  direction LR

  class Location["locn:Location"] {
    + dct:identifier: integer [1..1]
    + rdfs:label: text [1..1]
  }

  class Gyvenviete["ar:Gyvenviete"] {
    + ar:id: integer [1..1]
    + ar:pavadinimas: text [1..1]
  }

  Gyvenviete --|> Location