4. Модель данных сущность-связь п. Чена: информация о сущностях и связях, структура информации. Диаграмма сущность-связь.

Уровни абстракции представления данных:

1)Информация, относящаяся к объектам и связям, как она существует в нашем представлении. 2)Структура информации – организация информации, в которой объекты и связи представлены данными. 3)Структура данных, независимая от способа доступа (т.е. не связанная со схемами поиска, индексации и т.п.) 4)Структура данных, зависимая от способа доступа.

МД "сущность-связь" предложена в 1976 году П. Ченом. Она поддерживает первый и второй уровни абстракции. Рассмотрим первый уровень абстракции. Основными структурными компонентами модели данных являются сущности (entity) и связи (relationship).

Сущность – нечто, принадлежащее объективной реальности, облаченное в материальную форму или форму идеи; любой объект, который может быть идентифицирован некоторым способом, отличающим его от других объектов, и информацию о котором надо хранить в БД.

Каждая сущность относится к некоторому отличному от других множеству сущностей. Для каждого множества сущностей определяются некоторые свойства, общие для всех сущностей из множества. Тип сущности – это некоторое обобщенное представление однородных сущностей. Таким образом, тип сущности – это интенсионал, а конкретное множество сущностей – экстенсионал типа сущности. Множества сущностей не обязаны быть непересекающимися.

Связь – это некоторая ассоциация, устанавливаемая между двумя или более сущностями. Для связи также определяются: множество связей, тип связи, экземпляр связи.

Множество связей – это математическое отношение между n сущностями, каждая из которых относится к некоторому множеству сущностей:

R = {<e₁, e₂, ..., e_n>} | e₁ принадлежит E₁, e₂ принадлежит E₂, ..., e_n принадлежит E_n}.

Здесь каждый кортеж отношения <e₁, e₂, ..., e_n> является связью.

Тип связи определяется как ассоциация типов сущностей.

Роль сущности в связи – это функция, которую сущность выполняет в данной связи. Упорядочение сущностей в определении связи может отсутствовать, если в связи явно указаны роли сущностей: <r₁/e₁, r₂/e₂, ..., r_n/e_n>

В БД организации необходимо хранить информацию о сущностях и связях, интересующую данную организацию. Эту информацию получают путем наблюдения или измерения и выражают множеством пар "атрибут-значение". С каждым множеством значений связывается предикат, проверяющий, принадлежит ли значение множеству. Атрибут может быть определен как функция, отображающая множество сущностей в множество значений: (f: E_i  V_i ) или множество связей в декартово произведение множеств значений: (f: R_i  V_i1 V_i2 ... V_in)

В приведенном примере можно выделить следующие ситуации:

• атрибут может отображать множество сущностей в одно множество значений; пример: атрибут Номер сотрудника;

• атрибут может задавать отображение множества сущностей в несколько (декартово произведение) множеств значений; пример: атрибут Полное имя;

• разные атрибуты могут задавать отображение одного множества сущностей в одно множество значений (или одну группу множеств). Пример: Возраст и Стаж работы.

Т аким образом: 1)Атрибут и множество значений являются различными понятиями, хотя в некоторых случаях они могут иметь одно и то же имя; 2)Атрибут определяется как функция. Следовательно, он отображает данный объект в одно значение (или одну группу значений в случае декартова произведения множеств значений). 3)Связи также могут иметь атрибуты.

Рассмотрим второй уровень абстракции – структуру информации. Для идентификации сущности во множестве сущностей выделяется ключ сущности – такой атрибут или группа атрибутов, что отображение множества сущностей в одно или группу множеств значений является взаимно однозначным. Это означает, что ключ сущности однозначно определяет сущность. Если существует несколько ключей, обычно определяют первичный ключ сущности (primary key – PK) и выбирают для него семантически значимый ключ.

К аждый экземпляр связи должен быть однозначно идентифицирован, и для этого также используется первичный ключ связи. Так как связь идентифицируется вовлеченными в нее сущностями, первичный ключ связи может быть представлен первичными ключами вовлеченных в связь сущностей. В некоторых случаях сущности во множестве сущностей нельзя уникально идентифицировать значениями только собственных атрибутов; для уникальной идентификации необходимо использовать и связь. В соответствии с этим определяются две формы отношения сущностей: 1)регулярное отношение сущности, если для идентификации сущностей используются только собственные атрибуты; 2)слабое отношение сущности, если для идентификации сущностей используются связи. Соответственно, связи, в которые вовлечены слабые отношения сущностей, являются слабым отношением связи.

Линии, соединяющие сущности и связи, определяют, какие сущности вовлечены в ту или иную связь. Подписи линий определяют роли сущностей в связях. Атрибуты присоединяются к соответствующим сущностям и связям. Первичные ключи подчеркиваются.