10. Сущности, их свойства. Связи между сущностями.

Широкое распространение реляционных СУБД и их использование в самых разнообразных приложениях показывает, что реляционная модель данных достаточ­на для моделирования предметных областей. При этом объект предметной области представляется информационным объектом.

Информационный объект — это описание некоторой сущности (реального объек­та, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных реквизитов (информационных элементов). Такими сущностями для информационных объектов могут служить: цех, склад, материал, вуз, студент, сдача экзаменов и т.д.

Информационный объект определенного реквизитного состава и структуры образует класс (тип), которому присваивается уникальное имя (символьное обозначение), например Студент, Сессия, Стипендия.

Информационный объект имеет множество реализаций — экземпляров, каждый из ко­торых представлен совокупностью конкретных значений реквизитов и идентифицируется значением ключа (простого или составного). Ос­тальные реквизиты информационного объекта являются описательными. При этом одни и те же реквизиты в одних информационных объектах могут быть ключевыми, а в других — описательными. Информационный объект может иметь несколько ключей.

Однако проектирование реляцион­ной базы данных в терминах отношений на основе механизма нормализации часто пред­ставляет собой очень сложный и не всегда удобный для проектировщика процесс. Это обусловлено специфическими особенностями реляционной модели данных:

• реляционная модель не предоставляет достаточных средств для представления смысла данных. Проектировщик должен независимым от модели способом пред­ставлять семантику реальной предметной области. Примером данного ограни­чения может служить представление ограничений целостности;

• в ряде случаев предметную область трудно моделировать на основе плоских таблиц. Сложности могут возникнуть на начальной стадии проектирования при описании предметной области в виде одной (возможно, даже ненормализован­ной) таблицы;

• хотя весь процесс проектирования происходит на основе учета зависимостей, реляционная модель не содержит никаких средств для представления этих за­висимостей;

• несмотря на то, что процесс проектирования начинается с выделения некото­рых объектов (сущностей) предметной области, существенных для приложе­ния, и выявления связей между этими сущностями, реляционная модель дан­ных не предлагает какого-либо аппарата для разделения сущностей и связей.

Для преодоления ограничений реляционной модели и обеспечения потребности проектировщиков баз данных в более удобных и мощных средствах моделирова­ния предметной области проектирование баз данных обычно выполняется не в терминах реляционной модели, а с использованием концептуальных моделей пред­метной области.

Обычно различают концептуальные модели двух видов:

• объектно-ориентированные модели, в которых сущности реального мира пред­ставляются в виде объектов, а не записей реляционных таблиц;

• семантические модели, отражающие значения реальных сущностей и отношений.

Объектно-ориентированную модель можно рассматривать как результат объеди­нения семантической модели данных и объектно-ориентированного языка програм­мирования.

Несмотря на то, что в последнее время все большее распространение получают объектно-ориентированные модели, не снижается и значение семантических мо­делей. Кроме того, семантические модели более просты для понимания, особенно при проектировании сравнительно небольших баз данных.

Как и реляционная модель, любая развитая семантическая модель данных включает структурную, манипуляционную и целостную части.

Главным назначением семанти­ческих моделей является обеспечение возможности выражения семантики данных.

Цель семантического моделирования — обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполага­ется хранить в создаваемой базе данных.

Одной из наиболее популярных семантических моделей данных является модель «сущность-связь» (часто называемая также ER-моделью — по первым буквам ан­глийских слов Entity (сущность) и Relation (связь)).

На использовании разновидностей ER-модели основано большинство современ­ных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных). Модель была предложена Ченом в 1976 г. Моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов. В связи с наглядностью представления концеп­туальных схем баз данных ER-модели получили широкое распространение в CASE-средствах, предназначенных для автоматизированного проектирования реляцион­ных баз данных.

Для моделирования структуры данных используются ER-диаграммы (диаграммы «сущность-связь»), которые в наглядной форме представляют связи между сущ­ностями. В соответствии с этим ER-диаграммы получили распространение в CASE-системах, поддерживающих автоматизированное проектирование реляционных баз данных. Наиболее распространенными являются диаграммы, выполненные в со­ответствии со стандартом IDEF1X, который используют наиболее популярные CASE-системы (в частности, ERwin, Design/IDEF, Power Designer),

Цель инфологического моделирования – обеспечение наиболее естественных

для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическую модель данных пытаются строить по аналогии с естественным языком (последний не может быть использован в чистом виде из-за сложности компьютерной обработки текстов и неоднозначности любого естественного языка). Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их свойства (атрибуты).

Основными понятиями ER-диаграммы являются:

• сущность,

• связь

• атрибут.

Сущность – любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущность — это реальный или виртуальный объект, имеющий существенное зна­чение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подле­жит хранению.

Если не вдаваться в подробности, то можно считать, что сущности соответствуют таблицам реляционной модели.

Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть ГОРОД, а экземпляром – Москва, Киев и т.д.

Каждая сущность должна обладать следующими свойствами:

• иметь уникальный идентификатор;

• содержать один или несколько атрибутов, которые либо принадлежат сущнос­ти, либо наследуются через связь с другими сущностями;

• содержать совокупность атрибутов, однозначно идентифицирующих каждый экземпляр сущности.

Любая сущность может иметь произвольное количество связей с другими сущно­стями.

Атрибут является характеристикой сущности, значимой для рассматриваемой предметной области. Атрибут – поименованная характеристика сущности.

В реля­ционных базах данных аналогом атрибута является поле таблицы.

Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей.

Например,

ЦВЕТ может быть определен для многих сущностей:

• СОБАКА,

• АВТОМОБИЛЬ,

• ДЫМ и т.д.

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.

Здесь также существует различие между типом и экземпляром.

Тип атрибута ЦВЕТ имеет много экземпляров или значений:

• Красный,

• Синий,

• Банановый,

• Белая ночь и т.д.,

однако каждому экземпляру сущности присваивается только одно значение атрибута.

Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует. Атрибут является таковым только в связи с типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность. Например, для автомобильного завода цвет – это только атрибут продукта производства, а для лакокрасочной фабрики цвет – тип сущности.

Связь — это соединение (ассоциирование) двух или более сущностей, при котором, каждый экземп­ляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с про­извольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, называемой сущностью-потомком, а каждый экземпляр сущности-потомка ассо­циирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя.

Для каждой связи между сущностями указы­ваются правила, обеспечивающие ее поддержание.

Если бы назначением базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то ее структура могла бы быть очень простой.

Однако одно из основных требований к организации базы данных – это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи.

А так как в реальных базах данных нередко содержатся сотни или даже тысячи сущностей, то теоретически между ними может быть установлено более миллиона связей.

Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологических моделей.