5.8 Методы построения диаграмм «сущность-связь» (erd)
Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой БД в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую СУБД.
Наиболее распространенным средством моделирования данных являются диаграммы «сущность-связь». С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом (связи). ERD непосредственно используются для проектирования реляционных БД, но также могут быть применены и для создания постреляционных БД.
Нотация ERD была впервые введена П. Ченом и получила дальнейшее развитие в работах Мартина, Баркера, Т.Рэмея [6, 10].
Нотация Чена приведена в табл. 41:
Таблица 41
Элемент диаграммы |
Описание |
|
независимая сущность |
|
зависимая сущность |
|
родительская сущность в иерархической связи |
|
связь |
|
идентифицирующая связь |
|
атрибут |
|
первичный ключ |
|
внешний ключ (понятие внешнего ключа вводится в реляционной модели данных) |
|
многозначный атрибут |
|
получаемый (наследуемый) атрибут в иерархических связях |
Связь соединяется с ассоциируемыми сущностями линиями. Возле каждой сущности на линии, соединяющей ее со связью, цифрами указывается класс принадлежности. Пример приведен на рис. 58:
Рис. 58
Нотация Мартина приведена в табл. 42:
Таблица 42
Элемент диаграммы |
Описание |
|
независимая сущность |
|
зависимая сущность |
|
родительская сущность в иерархической связи |
Список атрибутов приводится внутри прямоугольника, обозначающего сущность. Ключевые атрибуты подчеркиваются. Связи изображаются линиями, соединяющими сущности, вид линии в месте соединения с сущностью определяет кардинальность связи:
Таблица 43
Обозначение |
Кардинальность |
|
нет |
|
1,1 |
|
0,1 |
|
M,N |
|
0,N |
|
1,N |
Имя связи указывается на линии ее обозначающей. Пример представлен на рис. 59:
Рис. 59
Более подробно использование нотаций Чена и Мартина рассмотрено в лабораторной работе №2.
5.9 Моделирование данных case-методом Баркера
Наиболее распространенными методами для построения ERD являются метод Баркера и метод IDEFI. Метод Баркера основан на нотации, предложенной автором, и используется в CASE -средстве Oracle Designer.
CASE-средство Oracle Designer фирмы Oracle является интегрированным CASE-средством, обеспечивающим в совокупности со средствами разработки приложений Oracle Developer и Oracle Application Server поддержку полного ЖЦ ПО для систем, использующих СУБД Oracle.
Oracle Designer представляет собой семейство методов и поддерживающих их программных продуктов. Базовый метод Oracle Designer (CASE*Method Баркера) – структурный метод проектирования систем, охватывающий полностью все стадии ЖЦ ПО.
Основные шаги метода это: выделение сущностей, идентификация связей, идентификация атрибутов [10]. Первый шаг моделирования это сбор информации и выделение сущностей.
Сущность (рис. 60) реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению.
Рис. 60. - Графическое изображение сущности
Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать:
уникальным именем, и к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация;
одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;
одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности;
любым количеством связей с другими сущностями модели.
Например, для компании по торговле автомобилями можно выделить четыре сущности (автомашина, продавец, покупатель, контракт), которые изображаются на диаграмме следующим образом (рис. 61).
Рис. 61. – Сущности для компании по торговле автомобилями
Следующим шагом моделирования является идентификация связей.
Связь – это поименованная ассоциация между сущностями, при которой, как правило, 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. Таким образом, экземпляр сущности-потомка может существовать только при существовании сущности родителя.
Связи может даваться имя, выражаемое грамматическим оборотом глагола и помещаемое возле линии связи. Имя каждой связи между двумя данными сущностями должно быть уникальным, но имена связей в модели не обязаны быть уникальными. Имя связи всегда формируется с точки зрения родителя, так что предложение может быть образовано соединением имени сущности-родителя, имени связи, выражения степени и имени сущности-потомка.
Например, связь продавца с контрактом может быть выражена следующим образом:
продавец может получить вознаграждение за 1 или более контрактов;
контракт должен быть инициирован ровно одним продавцом.
Степень связи и ее обязательность графически изображаются следующим образом (рис. 62).
Рис. 62. – Графическое изображение связей
Таким образом, приведенные выше предложения, описывающие связь продавца с контрактом, графически будут выражены следующим образом (рис. 63).
Рис. 63. – Связь между сущностями
Описав также связи остальных сущностей, получим следующую схему (рис. 64).
Рис. 64. – Добавление связей на ERD
Последним шагом моделирования является идентификация атрибутов.
Атрибут любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных со множеством реальных или абстрактных объектов (людей, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т.д.).
Экземпляр атрибута это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. В ER-модели атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута.
Атрибут может быть либо обязательным, либо необязательным. Обязательность означает, что атрибут не может принимать неопределенных значений (null values) и обозначается символом «звездочка», необязательный атрибут обозначается кружком (ο). Атрибут может быть либо описательным (т.е. обычным дескриптором сущности), либо входить в состав уникального идентификатора (первичного ключа).
Уникальный идентификатор это атрибут или совокупность атрибутов и/или связей, предназначенная для уникальной идентификации каждого экземпляра данного типа сущности. В случае полной идентификации каждый экземпляр данного типа сущности полностью идентифицируется своими собственными ключевыми атрибутами, в противном случае в его идентификации участвуют также атрибуты другой сущности-родителя.
Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем, выражаемым грамматическим оборотом существительного, описывающим представляемую атрибутом характеристику. Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока ассоциированной сущности, причем каждый атрибут занимает отдельную строку. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и выделяются знаком «#».
Каждая сущность должна обладать хотя бы одним возможным ключом. Возможный ключ сущности – это один или несколько атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. При существовании нескольких возможных ключей один из них обозначается в качестве первичного ключа, а остальные как альтернативные ключи.
С учетом имеющейся информации дополним построенную ранее диаграмму (рис. 65).
Рис. 65. – ERD для компании по торговле автомобилями
Помимо перечисленных основных конструкций модель данных может содержать ряд дополнительных:
Подтипы и супертипы: одна сущность является обобщающим понятием для группы подобных сущностей (рис. 66).
Рис. 66. - Подтипы и супертипы
Взаимно исключающие связи: каждый экземпляр сущности участвует только в одной связи из группы взаимно исключающих связей (рис. 67).
Рис. 67. - Взаимно исключающие связи
Рекурсивные связи: сущность может быть связана сама с собой (рис. 68).
Рис. 68. - Рекурсивная связь
Неперемещаемые связи: экземпляр сущности не может быть перенесен из одного экземпляра связи в другой (рис. 69).
Рис. 69. - Неперемещаемая связь