-
Этапы проектирования бд.
Этапы проектирования БД.
Задача инфологического проектирования БД – получение семантических (смысловых) моделей, отражающих информационное содержание конкретной предметной области.
Задача логического этапа проектирования – организация данных, выделенных на предыдущем этапе проектирования в форму, принятую в выбранной конкретной СУБД.
Задача физического этапа проектирования – выбор рациональной структуры хранения данных и методов доступа к ним, исходя из арсенала методов и средств, который предоставляется разработчику системой управления базами данных.
-
Инфологическое моделирование. Модель «сущность – связь».
Инфологическое проектирование – процесс создания внешней (инфологической) модели данных о предметной области, не зависящее от любых физических аспектов ее представления.
Инфологической моделью данных называют обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающим над проектированием базы данных.
Существуют следующие средства создания инфологических моделей:
-
Семантические сети;
-
Язык инфологического моделирования (ЯИМ);
-
Модель «сущность-связь» (ER-диаграммы).
Модель «сущность-связь»
В настоящее время применяют проектирование с использованием метода "Сущность-связь"(Entity–Relationship model).
Основными элементами этой модели являеются:
-
сущности;
-
атрибуты;
-
связи.
Сущность – любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, самолеты, рейсы, цвет и т.д. Сущность идентифицируется именем и списком атрибутов. Каждый экземпляр сущности обладает уникальным набором значений атрибутов.
Атрибут – поименованная характеристика сущности. Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности. Примерами атрибутов для сущности АВТОМОБИЛЬ являются ТИП, МАРКА, НОМЕРНОЙ ЗНАК, ЦВЕТ и т.д.
Атрибуты делятся на:
-
простые;
-
составные;
-
однозначные;
-
многозначные;
-
производные.
Простой атрибут состоит из одного компонента с независимым существованием.
Составной атрибут состоит из нескольких компонентов, каждый из которых характеризуется независимым существованием.
Однозначный атрибут содержит одно значение для одного экземпляра сущности (если например атрибут город стоит по умолчанию Москва).
Многозначный атрибут может содержать несколько значений для одного экземпляра сущности.
Производный атрибут представляет значение, производное (вычисляемое) от значения связанного с ним атрибута или некоторого множества атрибутов, принадлежащих некоторой сущности.
Ключ – минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно идентифицировать экземпляр сущности.
В общем случае ключи бывают двух видов: первичный (уникальный) и вторичный (внешний) ключ.
Первичный ключ – это одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись. Если первичный ключ состоит из одного поля, он называется простым, если из нескольких полей – составным ключом. В качестве ключей обычно используют табельные номера, электронные адреса, паспортные номера и серии или просто порядковые номера записей.
Внешний ключ – это такое поле, значение которого может повторяться в нескольких записях, т.е. он не является уникальным. Если по значению первичного ключа может быть найден один единственный экземпляр записи, то по вторичному ключу – несколько записей.
Связь – ассоциирование двух или более сущностей.
Виды связей. Пусть в предметной области выделены сущности А и В.
-
С
1
1
вязь ОДИН-К-ОДНОМУ (1:1): в каждый момент времени каждому экземпляру сущности А соответствует не более одного экземпляра сущности В.
Декан
Факультет
Декан осуществляет свою деятельность на одном факультете вуза.
-
Связь ОДИН-КО-МНОГИМ (1:М): каждому экземпляру сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В.
Квартира
Жильцы
1
М
В квартире может проживать несколько жильцов.
-
Связь МНОГИЕ-КО-МНОГИМ (М:N): каждому экземпляру сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В, каждому экземпляру сущности В соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности А.
Преподаватель
Студент
М
N
Процесс обучения осуществляется множеством преподавателей с множеством студентов.
Классификация сущностей.
Существует три основных класса сущностей: стержневые, ассоциативные и характеристические, а также подкласс ассоциативных сущностей – обозначения.
Данные сущности на ER-диаграммах изображаются следующим образом:
Стержневая сущность (стержень) – это независимая сущность. Например, СТУДЕНТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, КВАРТИРА и т.д.
Ассоциативная сущность (ассоциация) – это связь вида "многие-ко-многим" между двумя или более сущностями или экземплярами сущности. Ассоциации рассматриваются как полноправные сущности, они могут:
-
участвовать в других ассоциациях и обозначениях точно так же, как стержневые сущности;
-
обладать свойствами, т.е. иметь не только набор ключевых атрибутов, необходимых для указания связей, но и любое число других атрибутов, характеризующих связь.
Характеристическая сущность (характеристика) – это связь вида "многие-к-одной" или "одна-к-одной" между двумя сущностями (частный случай ассоциации). Единственная цель характеристики в рамках рассматриваемой предметной области состоит в описании или уточнении некоторой другой сущности.
Существование характеристики полностью зависит от характеризуемой сущности: женщины лишаются статуса жен, если умирает их муж.
Обозначающая сущность (обозначение) – это связь вида "многие-к-одной" или "одна-к-одной" между двумя сущностями и отличается от характеристики тем, что не зависит от обозначаемой сущности. Обозначения используют для хранения повторяющихся значений больших текстовых атрибутов: кодификаторов изучаемых студентами дисциплин, наименований организаций и их отделов, перечней товаров и т.п.
Обозначения и характеристики не являются полностью независимыми сущностями, поскольку они предполагают наличие некоторой другой сущности, которая будет "обозначаться" или "характеризоваться". Однако они все же представляют собой частные случаи сущности и могут, конечно, иметь свойства, могут участвовать в ассоциациях, обозначениях и иметь свои собственные (более низкого уровня) характеристики. Все экземпляры характеристики должны быть обязательно связаны с каким-либо экземпляром характеризуемой сущности. Однако допускается, чтобы некоторые экземпляры характеризуемой сущности не имели связей.
Рассмотрим пример, связанный с зачислением сотрудников в различные отделы организации.
При отсутствии жестких правил (сотрудник может одновременно зачисляться в несколько отделов или не зачисляться ни в один отдел) необходимо создать описание с ассоциацией Зачисление:
Отделы (Номер отдела, Название отдела, ...)
Служащие (Табельный номер, Фамилия, ...)
Зачисление [Отделы M, Служащие N]
(Номер отдела, Табельный номер, Дата зачисления). Переделать в рисунок
Однако, при условии, что каждый из сотрудников должен быть обязательно зачислен в один из отделов, можно создать описание с обозначением Служащие:
Отделы (Номер отдела, Название отдела, ...)
Служащие (Табельный номер, Фамилия, ... , Номер отдела,
Дата зачисления)[Отделы] Переделать в рисунок
В данном примере служащие имеют независимое существование (если удаляется отдел, то из этого не следует, что также должны быть удалены служащие такого отдела). Поэтому они не могут быть характеристиками отделов и названы обозначениями.
Пример:
