2.5.1 Основные понятия модели «сущность-связь»
Моделирование структуры базы с использованием строгих правил и алгоритмов нормализации имеет свои недостатки. Поэтому в реальном проектировании архитектуры БД чаще применяется семантическое моделирование. Такое моделирование представляет собой моделирование структуры данных исходя из смысловой нагрузки на эти данные. При таком моделировании в качестве инструмента используются различные варианты ER моделирования – моделирования сущность-связь. Разработка базы данных основывается на методе проектирования с помощью диаграмм «сущность-связь» (E/R - диаграмм).
ER-диаграмма – это графическое представление предметов и отношений между ними. Ее цель – точно представить на логическом уровне данные, которые необходимо хранить и обрабатывать.
Атрибуты. Атрибуты представляют данные об объектах, которые необходимо хранить. Атрибуты представляются именами существительными, которые описывают характеристики сущностей.
Сущность – это множество экземпляров реальных или абстрактных объектов, обладающих атрибутами или характеристиками. Имя сущности отображает тип объекта (обычно имя существительное).
Связь – это некоторая ассоциация между двумя и более сущностями, которая показывает взаимосвязь между ними. Характеризуется типами связей (1:1, 1:n, n:m). Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то связь называется идентифицирующей, в противном случае - неидентифицирующей. Связь может дополнительно определяться с помощью указания степени или мощности (количества экземпляров сущности-потомка, которое может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя). Могут быть выражены следующие мощности связей:
каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более связанных с ним экземпляров сущности-потомка;
каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка;
каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.
2.5.2 Основные графические обозначения элементов модели
Создание ER модели на примере предметной области «Университет» (упрощенная модель).
Модель предметной области (логического уровня).
Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой "/" и помещаемые над блоком. Сущности E/1 и E/2 – родительские, сущность E/3 – дочерняя. Результат представлен на рисунке 2.15.
Рисунок 2.15 - Логическая модель БД «Университет»
Таблица 2.5 - Описание сущностей и их атрибутов
Название сущности |
Название атрибута |
Характеристика атрибута |
Disp (описывает понятие "Дисциплина" в предметной области "Университет") |
Cafedra |
Название кафедры, на которой читается дисциплина |
Disp_Name |
Название дисциплины |
|
ID_Cat (FK) |
Ссылка (внешний ключ) на тип дисциплины (на практике это может быть, например, лекция, лабораторная работа и т.д.) |
|
Person (описывает понятие "Человек", который ведет занятия в предметной области "Университет") |
Tab_N |
Табельный номер сотрудника |
Academic_Degree |
Ученая степень сотрудника |
|
FIO |
Фамилия имя отчество сотрудника |
|
Categories (описывает понятие "Категория дисциплины" в предметной области "Университет") |
ID_Cat |
Идентификатор категории |
Cat |
Тип (категория) занятия |
|
Teach (описывает понятие "Учебная нагрузка" в предметной области "Университет") |
Teach_ID |
Ссылка (внешний ключ) по идентификатору на сотрудника |
Start_Of_Work |
Начало работы |
|
ID_Disp |
Ссылка (внешний ключ) на тип (категорию) занятия, включенного в нагрузку |
|
Tab_N |
Ссылка на табельный номер сотрудника |
Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой. Идентифицирующая связь между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией. Сущность-потомок в идентифицирующей связи является зависимой от идентификатора сущностью. Пунктирная линия изображает неидентифицирующую связь. Сущность-потомок в неидентифицирующей связи будет независимой от идентификатора. Сущности могут иметь также внешние ключи (Foreign Key), которые могут использоваться в качестве части или целого первичного ключа или неключевого атрибута. Внешний ключ изображается с помощью помещения внутрь блока сущности имен атрибутов, после которых следуют буквы FK в скобках.
Результат преобразования модели из логического уровня в физический уровень моделирования представлен на рисунке 2.16. Из характерных особенностей модели данного уровня следует отметить две важные особенности:
1) модель содержит в себе те же сущности, что были заложены в модель на логическом уровне;
2) каждый атрибут сущности строится на конкретном типе данных, поддерживаемым СУБД.
Рисунок 2.16 - Физическая модель БД «Университет»
По модели "сущность-связь" физического уровня легко перейти к описанию ее структуры на языке SQL конкретной СУБД. Процедура прямого моделирования и проектирования структуры БД называется "forward-engineering". Результатом "forward-engineering" модели БД "Университет" будет SQL скрипт, представленный в приложении А. На практике иногда выполняют обратную процедуру, когда по известному SQL описанию генерируют модель в понятиях методологии "сущность-связь" для ее дальнейшего анализа и развития. Подобные процедуры называются "reverse-engineering" и реализованы почти во всех CASE средствах моделирования, например в ERWin.