Тема 3. Инфологическое моделирование (окончание)

3.1. Описание связей между объектами.

Помимо связи между объектом и его свойствами в ИЛМ фиксируются связи между объектами разных классов. Различают типы связей “один к одному” (1:1), “один ко многим” (1:N), “многие к одному” (N:1) и “многие ко многим” (N:M). тип связи называют также степенью связи.

Кроме степени связи в ИЛМ для характеристики связи между объектами разных классов надо указывать так называемый класс принадлежности. Класс принадлежности показывает, должен или не должен объект одного класса участвовать в связи с каким либо объектом другого класса. Класс принадлежности объекта должен быть либо обязательным, либо необязательным.

Если все объекты данного класса должны участвовать в связи, то класс принадлежности для этих объектов называется обязательным. Если (некоторые) объекты данного класса могут не участвовать в связи, то класс принадлежности называется необязательным.

В ИЛМ связи между объектами с учетом степени связи и класса принадлежности описываются с помощью ER- диаграмм, впервые предложенных Ченом (Chen P.P.S.) в 1979 г., называемых также диаграммами “сущность- связи” или “объект- связи” (ER- первые буквы английских слов Entity (сущность, объект) и Relationship (связь)).

Предположим, что предметной областью является кафедра института, преподаватели которой читают дисциплины, имеющиеся в учебном плане.

Двумя главными объектами, или сущностями, представляющими интерес, являются ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и КУРС. Эти две сущности соотносятся с помощью связи ЧИТАЕТ, что позволяет нам сказать

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ЧИТАЕТ КУРС

Связь ЧИТАЕТ, существующая между указанными сущностями, может быть представлена двумя способами. На рис. 2.5 связь сущностей представлена с помощью диаграммы ER-экземпляров. На диаграмме показано, какой конкретно курс читает каждый преподаватель, причем каждый преподаватель идентифицируется номером преподавателя (НП), а каждый курс - номером курса (НК).

На рис 2.6 связь сущностей представлена диаграммой ER-типа.

Рис.2.5. Пример диаграммы ER-экземпляров

Рис.2.6. Пример диаграммы ER-типа

Приведенные примеры диаграмм отражают степень связи и класса принадлежности объектов, или сущностей, а именно: степень связи объектов, или сущностей, 1:1, а классы принадлежности обеих сущностей необязательные.

При изображении диаграмм используется такие термины, как сущность, связь, атрибут. Эти термины определяются следующим образом.

СУЩНОСТЬ. Сущность определяется как некоторый объект, представляющий интерес в данной ПО. Этот объект должен иметь экземпляры, отличающиеся друг от друга и допускающие однозначную идентификацию. Единственный определяющий признак, который может помочь в нахождении сущностей, состоит в том , что сущность- это, как правило, существительное. Примерами сущностей могут служить машины, банковские счета, кафедры студенты, заказы. На рис. 2.5 и 2.6 сущностями являются КУРС и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ в то время как отдельные экземпляры каждой сущности номера- курса и номера преподавателя соответственно.

СВЯЗЬ. Связь представляет собой соединение между двумя и более сущностями. При поиске связей в основном следует полагаться на то, что связь обычно выражается глаголом. Типичными примерами связи между двумя сущностями являются: преподаватель РАБОТАЕТ на кафедре, студент ИЗУЧАЕТ учебный курс, мастер РЕМОНТИРУЕТ машину.

АТРИБУТ. Атрибут - это свойство сущности. Например, атрибутами сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ являются: номер преподавателя, фамилия, имя, отчество, должность.

На диаграмме ER-экземпляров (см. рис. 2.5) названия всех сущностей помещены над экземплярами этих сущностей и в них использованы простые буквы, в то время как каждый экземпляр сущности идентифицируется значением атрибута. Так КУРС является сущностью, а К1- конкретным экземпляром сущности.

Связь также именуется, и ее название, составленное из прописных букв, размещается над экземплярами связи, при этом экземпляр каждой отдельной связи задается линией между теми двумя экземплярами сущностей, которые эта связь соединяет. Экземпляр связи между К1 и П3, например, означает, что преподаватель с номером П3 читает курс с номером К1.

Атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности, называется ключом сущности. Каждый экземпляр связи однозначно определяется набором ключей сущностей, соединяемых этой связью.

На диаграмме ER-типа (см. рис. 2.5) сущности представляются в виде прямоугольников, а связи- в виде ромбов. Ниже каждой сущности размещается подчеркнутый атрибут, или набор атрибутов, являющийся ключом сущности для этой- сущности. Цифры “1” рядом с сущностями указывают степень связи 1:1, а точки на линиях, соединяющих ромб с прямоугольниками, обозначает необязательный класс принадлежности.

Можно рекомендовать более простой способ изображения связи на диаграмме ER-типа, учитывающий степень связи сущностей: вместо ромба используется двусторонняя стрелка, соединяющая сущности, а название связи записывается над стрелкой или не указывается. Ниже приведены возможные способы изображения связей, соответствующие различным степеням связи (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Альтернативные способы изображения связей сущностей с учетом степеней связи

Диаграммы, изображенные на рис. 2.5 и 2.6, соответствуют случаю, когда каждый преподаватель читает не более одного курса, и каждый курс читается не более чем одним преподавателем, т.е. допускается наличие преподавателей, не читаемых вовсе. Таким образом, ни один преподаватель не должен читать более одного курса, и ни один курс не должен читаться более чем одним преподавателем.

Диаграмма ER- типа, изображенная на рис. 2.8(а), соответствует случаю, когда каждый преподаватель читает только один курс, а каждый курс читается не более, чем одним преподавателем. Поскольку все преподаватели участвуют в чтении какого-либо курса, т. е. Связан с каким-либо курсом, то класс принадлежит сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ является обязательным и этот факт отмечается точкой в блоке, смежном с прямоугольником сущности.

Диаграмма ER- типа, изображенная на рис. 2.8.(б), соответствует случаю, когда каждый преподаватель читает не более одного курса (т. е. 1 или 0 курсов), а каждый курс читается только одним преподавателем.

Диаграмма ER- типа, изображенная на рис. 2.8. (в), соответствует случаю, когда каждый преподаватель читает только один курс и каждый курс читается только одним преподавателем.

Во всех четырех случаях степень связи равна 1:1, а сочетание классов принадлежности сущностей различается ( необяз.- необяз., обязат.- необязат., необязат.- обязат., обязат.- обязат.)

На диаграммах ER-типа непосредственно под каждой сущностью выписывается и выделяется подчеркиванием ключ этой сущности: НП ( номер- преподавателя) для сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и НК (номер- курса) для сущности КУРС. Точки, расположение вслед за каждым из этих атрибутов, указывают на то, что ни какие другие возможно имеющиеся атрибуты , соответствующие сущности не могут быть частью ее ключа.

Рис. 2.8 Диаграммы ER- типа для случая степени связи 1:1 и различных классов принадлежности.

Помимо распространенных случаев организация чтения курсов преподавателями возможны и другие, например:

1) каждый преподаватель может читать одновременно несколько курсов, но каждый курс читается не более чем одним преподавателем;

2) каждый преподаватель читает не более одного курса, но каждый курс может читаться сразу несколькими преподавателями;

3) каждый преподаватель может читать несколько курсов (в частности, ни одного курса) и каждый курс может читаться несколькими преподавателями (в частности, ни одним преподавателем).

Этим случаем соответствуют степени связи 1:N, N:1, N:M и различные сочетания классов принадлежности сущностей. На рис.2.9 - 2.11 приведены диаграммы ER- типа, отражающие все возможные случаи организации чтения курсов преподавателями.

Рис. 2.9. Диаграммы ER- типа для случая степени связи1:N.

Рис. 2.10. Диаграмма ER-типа для случая степени связиN:1.

Рис. 2.11. Диаграмма ER-типа для случая степени связиN:M.