8.1. Діаграма «сутність-зв’язок»
Діаграми «сутність-зв'язок» – entity-relation diagram (ERD) призначені для розроблення моделей даних і забезпечують стандартний спосіб визначення даних і відношень між ними. Фактично за допомогою ERD здійснюється деталізація сховищ даних проектованої системи, а також документуються сутності системи і способи їх взаємодії, включаючи ідентифікацію об'єктів, важливих для предметної області, властивостей цих об'єктів (атрибутів) і їх відношень з іншими об'єктами (зв'язків).
Ця нотація була введена Ченом (Chen) і одержала подальший розвиток у роботах Баркера (Barker).
Нотація Чена надає багатий набір засобів моделювання даних, включаючи власне ERD, а також діаграми атрибутів і діаграми декомпозиції. Ця діаграмна техніка використовується, перш за все, для проектування табличних моделей даних (хоча також може з успіхом застосовуватися і для моделювання як ієрархічних, так і мережевих моделей даних) [133].
Сутність – множина екземплярів реальних або абстрактних об'єктів (людей, подій, станів, ідей, предметів тощо), що мають загальні атрибути або характеристики. Будь-який об'єкт системи може бути поданий тільки однією сутністю, яка повинна бути унікально ідентифікована. При цьому назва сутності повинне відображати тип або клас об'єкту, а не його конкретний екземпляр (наприклад, Аеропорт, а не Львівський).
Прикладами сутностей можуть бути: банк, клієнт банку, рахунок клієнта, аеропорт, пасажир, рейс, комп'ютер, термінал, автомобіль, водій. Кожна з сутностей може розглядатися з різним ступенем деталізації і на різному рівні абстракції, що визначається конкретною постановкою задачі.
Відношення (зв’язок) в найзагальнішому вигляді є зв'язком між двома і більше сутностями. Іменування відношення здійснюється за допомогою граматичного обороту дієслова (МАЄ, ВИЗНАЧАЄ, МОЖЕ МАТИ тощо). Прикладами зв'язків можуть бути споріднені відношення типу "батько-син" або виробничі відношення типу "начальник-підлеглий". Інший тип зв'язків задається відношеннями "мати у власності" або "володіти властивістю".
Іншими словами, сутності – це базові типи інформації, що зберігаються в системі, а відношення показують, як ці типи даних взаємопов'язані один з одним. Введення подібних відношень переслідує дві основоположні цілі:
забезпечення зберігання інформації в єдиному місці (навіть якщо вона використовується в різних комбінаціях);
використання цієї інформації різними застосуваннями.
Символи ERD, які подають сутності і зв’язки, наведені на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Символи ERD в нотації Чена.
Незалежна сутність подає незалежні дані, які завжди присутні в системі. При цьому зв’язки з іншою сутністю можуть як існувати, так і бути відсутніми. У свою чергу, залежна сутність подає дані, залежні від іншої сутності в системі. Тому вона повинна завжди мати зв’язки з іншою сутністю. Асоціативна сутність подає дані, які асоціюються зв’язками між двома і більше сутностями.
Необмежений зв’язок – це безумовне відношення, тобто відношення, яке завжди існує доти, поки існують екземпляри сутностей, що входять у зв’язок. Обмежений зв’язок – це умовне відношення між сутностями. Суттєво-обмежений зв’язок використовується тоді, коли відповідна сутність взаємно-залежна в системі.
Для ідентифікації вимог, відповідно до яких сутність залучається до зв’язку, використовуються типи зв’язків. Практика показала, що достатньо використовувати наступні типи зв’язків:
а) 1:1 (один-до-одного): зв’язок цього типу використовується, як правило, на верхніх рівнях ієрархії моделі даних, а на нижніх рівнях зустрічаються порівняно рідко;
б) 1:N (один-до-багатьох): зв’язок цього типу найчастіше використовується;
в) N:M (багато-до-багатьох): зв’язок цього типу зазвичай використовуються на ранніх етапах проектування з метою прояснення ситуації.
Графічна модель даних будується так, щоб зв'язки між сутностями відображали не тільки семантичний характер відповідного відношення, але й додаткові аспекти обов'язковості зв'язків, а також кратність сутності, що бере участь у цих відношеннях екземплярів.
Наведемо приклад ERD для предметної області «Обслуговування банкоматів» (рис. 8.2).
Рис. 8.2. ERD обслуговування банкомату.
Кожна сутність містить один або декілька атрибутів, які однозначно ідентифікують кожен екземпляр сутності. При цьому будь-який атрибут може бути визначений як ключовий.