Метод создания и реализации графического интерфейса пользователя для работы со схемами баз данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат физико-математических наук Ле, Куок Лонг

• Ле, Куок Лонг
• кандидат физико-математических наук
• 0

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Ле, Куок Лонг

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СХЕМ БАЗ

ДАННЫХ

1.1. Анализ значимости проектирования и представления схем бах данных (БД)

1.2. Анализ методов и средств проектирования БД

1.3. Диалоговый "человеко-машинный'* интерфейс

1.3.1. Графический интерфейс пользователя <ГИП)

1.3.2. ГИП в системах разработки программного обеспечения

1.3.3. Пользовательские интерфейсы в системах управления базами данных

1.4. Требования к диалоговым системам <ДС) 32 1.4.1 Общие Требования к ДС

1.4.2. Технические средства ведения диалога

1.4.3. Типы диалога

1.4.4. Многооконность

1.4.5. Принцип и методика построения пользовательского интерфейса.

1.5. Подстановка задачи *

Глава 2 ВИЗУАЛЬНЫЙ ЯЗЫК ПИКТОГРАШ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СХЕМ БАЗ

ДАННЫХ

2.1. Система управления пиктограммами

2.2. Визуальная грамматика и разбор визуальных предложений

2.2.1. Анализатор визуального предложения <АВП>

2.2.2. Компонента генерации значения визуального предложения сКГЗ)

Глава 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ГРАФИЧЕСКОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ СУБД КОМПАС

3.1. Необходимость построения ГИП для СУБД КОМПАС.

3.2. Структура системы ГРАФИКОМ

3.3. Визуализация и человеко-машинное взаимодействие

3.3.1. Визуализация схем БД

3.3.2. Автоматическое изображение диаграмм схем БД

3.3.3. Человеко-машинное взаймодействие

3.3.3.1. Сочетание текста и графики

3.3.3.2. Многоуровневое графическое представление

3.3.3.3. Непосредственное манипулирование графическими объектами

3.3.3.4. Принцип единообразного действия пользователя

3.3.4. Графическое проектирование схем баз данных

3.4. Особенности архитектуры системы ГРАФИКОМ 91 3.4.1. Реализация принципов объектно-ориентированного программирования

3.4.2. Смежна управления интерфейсами с пользователем

СУШ1)

3.4.2.1. Понятие СУИП

3.4.2.2. СУШ в системе ГРАФИКОМ

3.4.2.3. Использование СУШ в разработке системы графического программирования бр. НО

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод создания и реализации графического интерфейса пользователя для работы со схемами баз данных»

Актуальность теш

В настоящее время широкое использование информационных систем, в частности Систем Управления Базами Данных (СУБД) во всех сферах деятельности человека характерно тем, что

- во-первых, расширяется круг людей, как специалистов в области обработки данных, так и пользователей, не специализированных в области программного обеспечения, которые стремятся применять СУБД для решения вспомогательных задач, необходимых для обеспечения их основной профессиональной деятельности или удовлетворения личных потребностей;

- во-вторых, СУБД не только действует' автономно, но и также подключается в более сложный комплекс систем программного обеспечения.

Такое большое число пользователей при общении с СУБД, с одной стороны, всегда нуждаются в проектировании Баз Данных <БД>, удовлетворяющих их непрерывно развивающимся требованиям, с другой стороны, они трудно соображают структуру БД, трудно помнят имен объектов рассматриваемой БД и соотношения между объектами.

В процессе создания и эксплуатации БД, центральное место занимает схема БД по следующим причинам:

- Схема БД составляет представления пользователя о его сохраняемых данных. Для того, чтобы эффективно эксплуатировать системы БД пользователь должен иметь четкое представление о БД.

- Для того, чтобы получить корректно построенную схему данных, нужно разработать средства, оказывающие помощь пользователю в проектировании схем БД.

- Спроектированная схема БД часто используется в процессе ввода данных, модификации данных и формулировки запросов к БД. Она и является объектом для изменения по мере того, как развиваются требования относительно сохранения и использования данных предметной области. Поэтому схема БД должна быть представлена в форме удобной для понимания, использования и изменения.

Из вышеуказанных причин возникает задача проектирования и представления схем БД. Иными словами, для эффективного использования БД нужно решить следующие задачи:

- как обработывать требования пользователя о предметной области для того, чтобы конструировать подходящую БД;

- как представлять схемы - данных в виде удобном для пользователей;

- как организовать общение пользователя со схемами БД при вводе и модификации данных, формулировке запросов и т.п;

Схема используется для проектирования БД и выступает в качестве средства точного выражения человеческих представлений о реальном мире, спосбствуя его пониманию.

Как изложено в работе с!з, процесс формирования БД состоит из четырех шагов:

1. Анализ потребностей:

- Изучение деятельности и определение информационных потребностей моделируемой предметной области.

- Обеспечение представления указанных потребностей с помощью техники формального моделирования.

2. Описание предметной области:

Идентификация всех типов сущностей, которые выделяются для каждой представляющей интерес области деятельности и всех типов связей между сущностями, а также перечисление ограничений. В результате форшируется ряд "взглядов" (views) на схему БД в зависимости от сферы деятельности.

3. Описание БД:

За этапом синтеза описания предметной области следует этап преобразования этого описание в описание БД. Под описанием БД будем понимать схему, соответствующую модели данных, поддерживаемой целевой СУБД.

В случае иерархической СУБД, описание предметной области преобразуется в множество покрывающих деревьев; типы сущностей обычно отображаются в типы записей, а типы связей - в типы связей "исходный-порожденный".

В случае сетевой СУБД, описание предметной области трансформируется в структурную диаграмму данных; типы сущностей обычно отображаются в типы записей, а типы связей - в типы наборов.

4. Физическое проектирование БД:

Выбор стратегия и организации сохранения данных на конкретной ЭВМ.

При проектировании схемы существует чрезвычайно большой выбор вариантов схем, представляющих предметную область. Одному и тому же приложению будет существовать множество различных схем. В этой связи имеет смысл определить понятия "хорошей" и "правильной" схемы.

Хорошая" схема благоприятсвует достижению рационального уровня производительности БД. Основные функции обеспечения производительности возлагаются на процесс физического проектирования БД.

Правильность" схемы означает, что она действительно отображает свойства предметной области, которые мы хотели бы представить.

Проектирование БД - это процесс обработки требований пользователя и их преобразования в БД. Этот процесс сложный, динамичный и нуждающийся в взаймодействии с СУБД. Задача представления схем БД заключается в создании более современных средств, более "дружественных" интерфейсов, которые позволяют ' пользователю "визуальным" образом общаться с БД и манипулировать данными, свести к минимуму затраты усилий при работе с системой и достичь максимума пользы при эксплуатации системы.

Существуют различные интерфейсные средству также как язык ключевых слов, меню, заполнение форм и т.п.

Одним из таких "дружественных" интерфейсов является графический интерфейс. Использование графических интерфейсов в взаимодействии с БД переносит способ общения в область развитого визуального восприятия человека. Это относится к процессу конструирования и изображения схем БД.

Вместо того, чтобы текстово описывать свое представление о схеме БД, пользователю предоставляется возможность "рисования" диаграмм схем БД о помощью графического редактора и визуального языка пиктограмм.

Таким образом, адекватная графическая форма представления информации делает для пользователей процесс создания и работы с БД динамичнее, доступнее и понятнее.

Указанное обстоятельство привело к вопросу о создании для СУБД таких диалоговых средств проектирования и представления схем БД.

С развитием графических средств в вычислительной техники, в последнее время появилось новое направление развития языков общения пользователя с ЭВМ - визуальные языки С18,193. Визуальный язык был предложен многими авторами С20,21,22,23,243 как современное средство общения. Визуальный язык предоставляет пользователю возможность визуального восприятия объектов и действий системы, быстрого изучения при работе с компьютером C24D .

Разработанная фирмой MicroSo-Ft система windows широко используется как стандартная графическая оболочка операционной системы для ПЭВМ. Это привело к активной разработке графических интерфейсов с пользователем (ГИП> для многих систем в разных отраслях применения (СУБД, текстовые процессоры, электронные таблички, компьютизированное издательство, САПР,.). В этих ГШ графические пиктограммы постепенно заменяют текстовые заголовки и варианты в меню. Тем не менее большинство систем только начали использовать простые пиктограммы. Одним из направлений совершенствования ГИП является создание визуальных языков пиктограмм (ВЯЛ) . ВЯЛ использует пиктограммы как элементы языка для визуального представления объектов и действий в предметной области.

Отсюда вытекает актуальность темы работы "Проектирование и графическое представление схем БД".

Целью диссертационной работы является построение достаточно мощных средств общения для пользователя при работе со схемами БД, с обеспечением высокого качества графического интерфейса пользователя.

В соответствии с поставленной целью, основными задачами работы являются:

- анализ методов и средств проектирования схем БД;

- обоснование требований к представлению схем БД;

- анализ "человеко-машинных" интерфейсов к БД;

- обоснование требований к интерфейсу пользователя;

- построение синтаксиса и семантики визуального языка проектирования схем БД;

- разработка и реализация системы графического изображения и проектирования схем БД в соответствии с выбранными основами подхода.

Предмет исследования составляют алгоритмы проектирования схем БД, языки общения систем БД, диалоговые графические интерфейсы с БД, визуальные программные системы, а также методы и средства, применяемые для их построения.

Методы исследования. В данной работе были использованы методы системного анализа, элементы теории отношений, теории формальных грамматик, теории графов.

При реализации системы графического изображения и проектирования схем БД использовалось системное программное обеспечение современной персональной ЭВМ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- Построены формальные определения и метод разбора визуального языка пиктограмм для общения пользователя с системой БД.

- Обоснованы основные принципы и требования к создаккю графического интерфейса для СУБД.

- Построена общая архитектура системы, соответствующей предлагаемым основам диалогового и графического проектирования схем БД.

Практическая ценность.

Использование предложеных подходов к проектированию схем БД позволило построить графический интерфейс с БД для конкретной СУБД. Такой интерфейс обеспечивает взаимодействие пользователя с БД в польной визуальной среде при проектировании и переопределении схем БД, а также дает возможность проведения исследований по многим связанным с ним проблемам таким, как графическая формулировка запросов к БД.

Содержание работы.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Ле, Куок Лонг

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена исследованию нового способа общения с БД - графический интерфейс для работы со схемами БД. В ходе работы были получены следующие результаты:

1. Проанализованы разные аспекты и состояние дел в области организации ИП, особенно ИП в СУБД. Сделан анализ методов и средств представления схем БД. При этом исследованы подходы построения интерфейсов и сделан обзор возможностей некоторых интерфейсов различных СУБД.

2. Разработана общая архитектура система ГИП для работы со схемами в СУБД.

3. Построен визуальный язык пиктограмм для проектирования схем БД.

4. Программно реализована система ГИП для работы со схемами БД для конкретной СУБД КОМПАС. При этом были решены следующие задачи:

- задача визуализации схем БД сетевой модели;

- проблема автоматического изображения диаграмм схемы БД сетевой модели;

- вопрос применения современной методологии ООП в реализации ГИП с изображения информации в виде графов.

- задача обоснования подхода к созданию ГИП на основе СУИП.

5. На основе полученных результатов также реализована система графического программирования на блок-схеме GP.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Ле, Куок Лонг, 0 год

1. Д. Цикритзис, Ф. Лоховский Модели данных - М.: Статистика - 1985 / 342 стр.

2. Бурыкин И.Г., Емельянов Н.Е., Щелькачева И.В. Средства проектирования баз данных в среде СУБД ИНЕС // УСиМ. 1989. N.1 - С.86-90.

3. Емельянов Н.Е. введение в СУБД ИНЕС. М.: Наука, 1988. - 256с.

4. Наумов А.Н., Внедров A.M. Системы управления базами данных и знаний, М. :Финансы и статистика, 1991. - 343с.

5. Анисимов А.В., Белецкий М.И. К построению малых баз данных с диалогом на естественном языке.// НТИ, сер. 2, 1984, N.5, с. 1-4.

6. Кушриненко А.Г. и др. Практическое программирование. Проектирование и разраЬотка диалоговых систем. Нетрадиционный подход. -М.: Издательство МГУ, 1985. -92с.

7. Тер-ануелнанц А. Диалоговые системы. Прага, Институт управления: 1982.

8. Шнейдеров B.C. Вопросы разработки меню. Психилогический аспект.// Проблемы интегральной автоматизации производства Лен., 1988. с. 105-113.

9. Вольфегаган В.Э. Актуальные проблемы диалога. -В сб.: Интерактивные системы. -Тбилиси, 1981. с.17 32.

10. Кокорева Л.В., Машинин И.И. О реализации диалога на естественном языке. Материалы II Всесоюз. совещания "диалоговые вычислительные комплексы". -Протвино ИВФЭ, 1979.

11. Полукеев О.А., Пржиялковский В.В., Тихомиров С.Е.,

12. В.И.Филиппов, Шкотин А.В., Многомашинная СУБД с обобщенной моделью данных. -М.:ВЦ АН СССР, 1989, 159с.

13. Полукеев О.А., Пржиялковский В.В., Состояние и перспективы СУБД КОМПАС-РС. // Автоматизация программирования. М. ВЦ АН СССР, 1989. -159с.

14. Лонг Л.К., Шкотин А.В., Система графического проектирования схем баз данных (проект)// Автоматизация программирования. М.: ВЦ АН СССР 1991. -С.44-52.

15. Лонг Л.К. Графический интерфейс пользователя для объектно-ориентированной СУбД КОМПАС.// Автоматизация программирования. М.: ВЦ АН СССР 1991. -С.63-69.

16. Зуй Н.С., Лонг Л.К., Нгок Б.К. Система GP и программирование на блок-схеме. Доклад Исслед. Инст. Вычисл. Тех и Авт. АН BP, 1990, №31.

17. Оре О. Теория графов. М: Наука, 1980. 336с.

18. Beeri С., Berstein P.A. and Goodman N. A sophisticated introduction to database normalization theory Proceedings of the 4 International Conference on Very Large Data Bases (Berlin) - 1978 - pp. 113 - 124.

19. S.K. Chang Visual languages: A tutorial and survey -IEEE Software, vol.4, no.1, pp.29-39, Jan. 1987.

20. G.Raeder A survey on current graphical programming techniques - computer, vol.18, no.8, pp.11-24, Aug. 1985.

21. S.K. Chang A visual language compiler - IEEE Trans. Software Eng., vol.15, no.5, pp.506-525, May. 1989.

22. E. P. Glinert and S.L. Tanimoto Pict: An interactive graphical programming environment. - Computer, vol.17, no.11,pp.7-25, Nov. 1984.

23. M. Hirakawa, S.Iwata и др. A framework for construction an icon system - Proc. Workshop Visual Languages, Lincoping, Aug. 1987.

24. M. Hirakawa, S.Iwata Visual programming - toward reliaziton of user-friendly programming environments.- Proc. PJCC'87, dallas, IPX, Oct. 1987, pp. 129-137.

25. B. Shneiderman Designing the user interface: Strategies for effeotive human-oomputer interaction.- Reading, MA.: Adison-Wesley - 1987.

26. Beeri C., Berstein P.A., Goodman N. A sophisticated introduction to normalization theory Proc. 4 Int. Conf on Very Large Databases - 1978, p.113-124.

27. Programming with dBaselll PLUS. Ashton-Tate Corp. -1986.

28. Liskin M. dBaselll PLUS: The pocket reference. -Berheley, California: McGrawHill, 1988. 128c.28. dBaselV Language Reference. Ashton-Tate Corp. 1988.

29. Hartman P.A. R:base System V and 5000: Advanced Applications for Nonprogrammers. Wlndcrest Books Division of TAB Books Inc. - 1988. - 280c.

30. FoxBase+. Relational Database Management Systems. Revision 2.10. Reference Manual. FoxSoftware, Inc. May 1988.

31. The PAL user's GUIDE. The Paradox Application Language. Release 2.0. Ansa Software. 1987.32. dbVista User's Guide. Raima Corp. 1986.

32. Brown P.В., Carllng R.T., Herrot C.F. ProgramoQvisualization: Graphial support for software, development // Computer V.18 - N.8 - Aug. 1985 - pp.27-35.

33. Raeder G. A survey of current graphical programming techniques // Computer V.18 - N.8 - Aug. 1985 - pp.11-25.

34. Glinert E.P., Tanimoto S.L. : Pict: An interactive graphiacal programming environment // Computer V.17 - N.11 -Nov. 1985 - pp.7-25.

35. Moziconi M. , Hare D.F. Visualizing program designs through the PegaSys // Computer V.18 - N.8 - Aug. 1985 -pp.72-85.

36. Bailey R.W. Human erro in computer system. Englewood Cliffs: Prentioe-Hall, 1983, 153c.

37. Designing for human-computer communication. Ed. by Sime M.E., Coombs M.J. -London: Aoademic Press, 1983, 348p.

38. Kantorowitz E. The adaptable user interface. -Commun. ACM, November, 1989, Vol. 32, N. 11, pp.1352-1358.

39. Kasik D.J., Lund M.A. Reflections on using a UIMS for oomplex applioatios. IEEE Software, 1989, Vol.6, N. 1, pp.147-154.

40. Ling R.F. General consideration on the design of an interactive system for data analysis. -Commun. ACM, Vol. 23,N. 4, 1980, pp. 147-154.

41. Systems Application Architecturee, Common User Access: Advanced Interface Design Guide, IBM Corp., sc26-4582-0, 1989, 245p.

42. Using Microsof Word Version 5.0. Microsoft Corp., Bellavue, WA, USA, 1989.

43. O'Malley С. Microsoft Chart. Personal Computers, 1988, Vol. 12, N. 1, p. 116.

44. Reingold E., Tilford J. Tidier drawing of trees IEEE Trans. Software Eng. vol.7, N. 2, p.223-228, 1981.

45. Supovit K., Reingold E. The Complexity of Drawing Trees Nicely - Acta Inform - Vol.18, p.377-392, 1983.

46. J. Vaucher Prety Printing of Trees - Software Practice and Experience, Vol. 10, p.553-561, 1980.

47. Wetherell C., Shanon A. Tidy drawing of trees - IEEE Trans. Software Eng. vol.SE-5, p.514-520, 1979.

48. R.P. Ten Dyke, Y.C.King, Object-Oriented programming. IBM Systems Journal Vol.28, N.3, 1989 - pp.465-478.

49. Mark A. Linton, Jhon M. Vlissides, Paul R. Calder, Composing user interfaces with interviews.

50. Computer-aided database design: the DATAID project -Editors: A.Albano и др. Elsevier Science Publishers r6.V. (North Holland), 1985.

51. M. Bouzeghoub, G. Gardarin и др.- "Database design tool: An expert system approach" // Proc. of the 11 Conf. Very Large Databases, Stokholm, Aug. 1985.

52. И.В. Вельбицкий» B.H. Ходаковский, Л.И. Шолмов -Технический комплекс производства программ на машинах ЕС ЭВМ, БЭСМ-6 Москва - 1980.

53. Машинная геометрия и графика Математика и Кибернетика. N 10 - 1990.

54. Parnas, D.L. On the use of transition diagrams in the design of a user interface for an Interactive computer system,

55. Proc. 24th Nat. ACM Con!., 1969, pp. 379-385

56. Wu C.T., Hsiao D.K. : Implementation of visual database Interface using an object-oriented language // Visual database systems pp.105-125.

57. Bogdan Gzejdo и др. A graphical data manipulation language for an extended E-R model // Computer March 1990, pp. 26-36.

58. Batlni C., Nardelli E., Tamassia R.: A layout algorithm for data flow diagrams // IEEE Trans, on Soft. Engin. April 1986. - V.12.- N4. - pp. 538-546.

59. J. Soukup Circuit layout - Proc. IEEE vol. 69, N. 10, p.197-213, 1972.

60. Дейт К. Введение в системы баз данных. М. - Наука, 405с.

61. Martin J. .Recommended diagramming standard for analysist and programmers: A basis automation. 1987.

62. Jacob R.K.: A state transition diagram language for visual programming // Computer V.18 - N.8 - Aug. 1985 -pp.51-59.

63. Chen P. P. "The entity-relationship: toward a unified view of data" - ACM Trans. Data Base Syst. - 1976.

64. Zloof M.M. "Query-By-Example: a database language" -IBM Syst J., 1977.

65. YauS.S., Tsai J.J.: A survey of software design techniques // IEEE Trans, on Soft. Engin. June 1986. - V.12.-N6. - pp. 713-721.