Язык описания контекстных ограничений

Модель базы знаний (БЗ) разработанного семантического интерфейса состоит из следующих частей:

• 1) семантическая модель данных;
• 2) ограничения на данные;
• 3) пользовательские правила преобразования (оптимизации) запроса с целью сопоставления с ограничениями.

Остановимся подробнее на модели данных и ограничениях. Пользовательские правила подробно рассматривались в [Зуенко, 2008b].

Авторами предлагается (например, см. [Зуенко, 2008a]) использовать семантические модели данных для декларативного представления концептуальной схемы реляционной БД, что облегчает ее проектирование и автоматическую генерацию. Разработанная семантическая модель данных представляет собой модификацию ER-модели, ее отношения дополнительно типизированы, и для новых типов введены правила целостности. Модель предназначена для описания концептуальной схемы базы данных, где хранится информация с иерархической структурой. Такую структуру имеют, в частности, данные моделирования для обеспечения возможности их версификации. Модель содержит следующие абстракции: классы объектов, свойства, отношения агрегации (иерархические отношения «часть-целое»), ассоциативные отношения и т. д. Имеются средства, позволяющие указывать зависимости между отношениями. Классы концептуальной схемы БД СМ соответствуют сортам элементов модели предметной области, а связи — типам отношений между ними.

На отдельные отношения, а также на их наборы пользователь может накладывать ограничения, представимые в виде логических формул над элементарными однои двуместными предикатами без кванторов. Это позволяет конкретизировать, какие именно объекты и в каких сочетаниях могут вступать в те или иные отношения. Таким образом, появляется возможность декларативно описывать ограничения, которые ранее были зашиты в процедуры или вовсе не учитывались.

Концептуальная схема БД СМ задает допустимые языковые конструкции, которые можно использовать при обращении к БД со стороны программных модулей, — синтаксический контекст. Контекстные ограничения описывают возможные устойчивые сочетания этих языковых конструкций — лексический контекст.

Формализация ограничений и правил оптимизации производится с помощью аппарата многосортных алгебр. Многосортная алгебра состоит из семейства сортов sA и семейства частичных функций f A:

В рассматриваемой задаче в качестве множества сортов многосортной алгебры принято множество классов и типов атрибутов концептуальной схемы БД. Семейство частичных функций формализует отношения, заданные в концептуальной схеме БД.

С каждым сортом si S связывается счетное множество Xs переменных. Для переменных и частичных функций стандартным образом определяется функция type и множество термов TR.

Определение 1. Назовем фактом упорядоченный список вида (f, t1, t2), где f F, f: s1s2, ti TR (TR — множество допустимых термов), type (ti) = si (i = 1,2), или список вида (type, t, s), где t TR, s S, type (t) = s.

В этих обозначениях ситуацией d назовем конечную конъюнкцию фактов.

Определение 2. Ограничением на данные моделирования назовем пару, в которой decl — ситуация, называемая декларацией переменных (переменные соответствуют классам концептуальной схемы БД и их атрибутам), expr — логическое выражение над элементарными однои двуместными предикатами, где переменные — атрибуты классов, присутствующие в декларации.

Определение 3. Системой ограничений назовем конечное множество пар CОND = {}.

Для активации ограничений БЗ по мере необходимости разработан контекстный подход к их отбору и систематизации.