Реферат: Принципы проектирования и использования многомерных баз данных

Заметим, что, в отличие от Измерений, не все значения Показателей должны иметь и имеют реальные значения. Например, Менеджер Петров в 1994 г. мог еще не работать в фирме, и в этом случае все значения Показателя Объем продаж за этот год будут иметь неопределенные значения.

Гиперкубические и поликубические модели данных

В различных МСУБД используются два основных варианта организации данных:

· Гиперкубическая модель;

· Поликубическая модель.

В чем состоит разница? Системы, поддерживающие Поликубическую модель (примером является Oracle Express Server), предполагают, что в МБД может быть определено несколько гиперкубов с различной размерностью и с различными Измерениями в качестве их граней. Например, значение Показателя Рабочее Время Менеджера, скорее всего, не зависит от Измерения Модель Автомобиля и однозначно определяется двумя Измерениями: День и Менеджер. В Поликубической модели в этом случае может быть объявлено два различных гиперкуба:

Двухмерный - для Показателя Рабочее Время Менеджера;

Трехмерный - для Показателя Объем Продаж.

В случае же Гиперкубической модели предполагается, что все Показатели должны определяться одним и тем же набором Измерений. То есть только из-за того, что Объем Продаж определяется тремя Измерениями, при описании Показателя Рабочее Время Менеджера придется также использовать три Измерения и вводить избыточное для этого Показателя Измерение Модель Автомобиля.

Операции манипулирования Измерениями

Формирование "Среза". Пользователя редко интересуют все потенциально возможные комбинации значений Измерений. Более того, он практически никогда не работает одновременно сразу со всем гиперкубом данных. Подмножество гиперкуба, получившееся в результате фиксации значения одного или более Измерений, называется Срезом (Slice). Например, если мы ограничим значение Измерения Модель Автомобиля = "ВАЗ2108", то получим подмножество гиперкуба (в нашем случае - двухмерную таблицу), содержащее информацию об истории продаж этой модели различными менеджерами в различные годы.

Операция "Вращение". Изменение порядка представления (визуализации) Измерений (обычно применяется при двухмерном представлении данных) называется Вращением (Rotate). Эта операция обеспечивает возможность визуализации данных в форме, наиболее комфортной для их восприятия. Например, если менеджер первоначально вывел отчет, в котором Модели автомобилей были перечислены по оси X, а Менеджеры по оси Y, он может решить, что такое представление мало наглядно, и поменять местами координаты (выполнить Вращение на 90 градусов).

Отношения и Иерархические Отношения . В нашем примере значения Показателей определяются только тремя измерениями. На самом деле их может быть гораздо больше и между их значениями обычно существуют множество различных Отношений (Relation) типа "один ко многим".

Например, каждый Менеджер может работать только в одном подразделении, а каждой модели автомобиля однозначно соответствует фирма, которая ее выпускает:

Менеджер ->Подразделение;

Модель Автомобиля ->Фирма-Производитель.

Заметим, что для Измерений, имеющих тип Время (таких как День, Месяц, Квартал, Год), все Отношения устанавливаются автоматически, и их не требуется описывать.

В свою очередь, множество Отношений может иметь иерархическую структуру - Иерархические Отношения (Hierarchical Relationships). Вот только несколько примеров таких Иерархических Отношений:

День -> Месяц -> Квартал -> Год;

Менеджер -> Подразделение -> Регион -> Фирма -> Страна;

Модель Автомобиля -> Завод-Производитель -> Страна.

И часто более удобно не объявлять новые Измерения и затем устанавливать между ними множество Отношений, а использовать механизм Иерархических Отношений. В этом случае все потенциально возможные значения из различных Измерений объединяются в одно множество. Например, мы можем добавить к множеству значений Измерения Менеджер ("Петров", "Сидоров", "Иванов", "Смирнов"), значения Измерения Подразделение ("Филиал 1", "Филиал 2", "Филиал 3") и Измерения Регион ("Восток", "Запад") и затем определить между этими значениями Отношение Иерархии.

Операция Агрегации . С точки зрения пользователя, Подразделение, Регион, Фирма, Страна являются точно такими же Измерениями, как и Менеджер. Но каждое из них соответствует новому, более высокому уровню агрегации значений Показателя Объем продаж. В процессе анализа пользователь не только работает с различными Срезами данных и выполняет их Вращение, но и переходит от детализированных данных к агрегированным, т.е. производит операцию Агрегации (Drill Up). Например, посмотрев, насколько успешно в 1995 г. Петров продавал модели "Жигули" и "Волга", управляющий может захотеть узнать, как выглядит соотношение продаж этих моделей на уровне Подразделения, где Петров работает. А затем получить аналогичную справку по Региону или Фирме.

Операция Детализации . Переход от более агрегированных к более детализированным данным называется операцией Детализации (Drill Down). Например, начав анализ на уровне Региона, пользователь может захотеть получить более точную информацию о работе конкретного Подразделения или Менеджера.

Проектирование многомерной БД

Данная работа ни в коем случае не посвящена рассмотрению методологии проектирования МБД, и здесь излагаются только самые общие элементы подхода к процессу и способам проектирования. Тем не менее излагаемый подход не только позволит наиболее полно понять как достоинства, так и ограничения многомерного подхода, но и послужит хорошей основой для быстрого построения систем.

Определение вопросов

Основное назначение МСУБД - реализация систем, ориентированных на динамический, многомерный анализ исторических и текущих данных, анализ тенденций, моделирование и прогнозирование будущего. Причем такие системы в большой степени ориентированы на обработку произвольных, заранее не регламентированных запросов, и при их разработке фактически отсутствует этап проектирования регламентированных пользовательских приложений (наиболее ответственный и трудоемкий в традиционных оперативных системах).

Проектирование МБД обычно начинается с определения вопросов (табл. 4), с которыми конечные пользователи хотели бы обратиться к системе. Причем на этом этапе интерес представляют даже не сами тексты вопросов, а понимание того, о каких личностях, местах, событиях и объектах в них спрашивается.

Подразделение	Менеджер	Временной интервал	Вопрос
Отдел	Петров	3 года	На сколько процентов увеличились продажи "Жигулей" в Западном регионе после январской рекламной кампании в еженедельнике "Западный Вестник"?
Финансовый отдел	Смирнов	5 лет	Какие региональные подразделения превысили в третьем квартале запланированные расходы на командировки и как это соотносится с ростом их прибыли (в абсолютных и относительных величинах)?
Коммерческий отдел	Левшин	10 лет	Какие два варианта скидок наиболее эффективны в Западном регионе в летний период при продаже автомобилей "Жигули", на основе данных за последние 10 лет?
Отдел развития бизнеса	Васильева	5 лет	Как повлияло на объемы продаж открытие двух новых отделений в Южном регионе и на какой процент могут увеличиться продажи в Северном регионе, если в этом году там будет открыто 3 новых офиса?