Елементи ER – моделі

ЗМ2. РОЗДІЛ 2. КонцептуальнЕ ПРОЕКТУВАННЯ БАЗИ ДАНИХ НА ОСНОВІ ER_МОДЕЛІ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ

 

Тема 2.1. Застосування ER - моделі для опису даних предметної області

1. Елементи ER – моделі П. Чена

2. Діаграма сутностей і зв’язків

3. Типи сутностей і зв’язків

4. Етапи і принципи проектування на основі ER – моделі

 

Елементи ER – моделі

З концептуального проектування починається створення концептуальної схеми БД, в основі якої лежить концептуальна модель даних. Концептуальна модель представляє загальний погляд на дані. Розрізняють два підходи створення концептуальної моделі даних:

· семантичні ER-моделі;

· семантичні об’єктні моделі.

Семантичні ER-моделі головну увагу приділяють структурі даних. Першою семантичною моделлю цього класу є модель «сутність зв’язок» П. Чена (ER-модель). Вона складається із сутностей, зв’язків, атрибутів, доменів атрибутів, ключів. Моделювання даних відображує логічну структуру даних, так само, як блоки-схеми алгоритмів відображують логічну структуру програми.

 

Рис.1. Етапи побудови ER-моделі

 

Об’єктні моделі головну увагу приділяють поведінці об’єктів даних і засобам маніпуляції даними. Головне поняття таких моделей – об’єкт, тобто сутність, яка має стан і поведінку. Стан об’єкта визначається сукупністю його атрибутів, а поведінка об’єкта визначається сукупністю операцій, специфікованих для нього.

Зближення цих моделей реалізується в розширеному ER-моделюванні (EER-модель).

Послідовність проведення ER-моделювання показана на рис.1.

Рис.2. ілюструє, яким чином ER – моделі використовуються при проектуванні баз даних. Звичайно прийнято починати із вивчення понять і опису інформації, що підлягає моделюванню, а потім намагатися відобразити їх у рамках ER – моделі. Потім ER – проект перетворюється у реляційну схему, за допомогою мови визначення даних для конкретної СУБД. У більшості випадків СУБД засновується на реляційній моделі. Тоді абстракція набуває конкретної форми, що має назву реляційна схема бази даних.

 

 

 

Таблиця 1. Основні поняття моделювання сутностей і зв'язків

Поняття	Визначення
Сутність (entity)	Реальний об'єкт (фізична особа, підприємство, подія, предмет), дані про який зберігаються. Множину об'єктів однієї сутності також називають класами сутностей (entity class)
Екземпляр сутності { entity instanse)	Конкретний представник класу сутностей. Наприклад, клієнт Кравченко є екземпляром сутностей КЛІЄНТ. Екземпляри сутностей називають також втіленнями сутностей {entity occurence)
Підтип { subtype)	Клас сутностей, який є підмножиною більш великого типу сутностей, називають супертипом. Наприклад, клас сутностей ПОЖЕЖНИК може бути підтипом супертипу СЛУЖБОВЕЦЬ. Підтипи зазвичай успадковують атрибути і зв'язки супертипу, але можуть визначати і власні атрибути і зв'язки. Групу підтипів (наприклад, ПОЖЕЖНИК, ПОЛІЦЕЙСЬКИЙ, ДВІРНИК) називають кластером підтипів {subtype cluster)
Супертип (supertype)	Клас сутностей, що є надмножиною більш дрібних і вузьких класів сутностей, називають підтипами. Наприклад, клас сутностей АВТОМОБІЛЬ може бути супертипом сутностей ФОРД_АВТО, ДЖЕНЕРАЛ_МОТОРС_АВТО і КРАЙСЛЕР_АВТО. Супертипи і підтипи часто називають С-типами {S-Type)
Атрибут (attribute)	Характеристика сутності або зв'язку, призначена для кваліфікації, ідентифікації, класифікації, кількісної характеристики або стану. Атрибути докладно описують сутності. Наприклад, атрибут «Ідентифікаційний_код» може бути характеристикою класу сутностей СЛУЖБОВЦІ
Екземпляр атрибута (attribute instance)	Екземпляр атрибута визначається типом характеристики окремого екземпляра сутності і її значенням, яке називається значенням атрибута. Атрибути асоціюють з конкретними сутностями. Отже, екземпляр сутності повинен мати єдине визначене значення для асоційованого атрибута
Домен (domain)	Вказаний тип даних або діапазон значень, яких може набувати атрибут. Наприклад, домен TDate для атрибута Дата_Прийому вимагає, щоб усі значення цього атрибута являли собою правильно задані дати
Цілісність домену (domain integrity )	Правила, що визначають типи даних, які дозволяються доменом. Забезпечення цілісності домена може означати, наприклад, що значення, які зберігаються в атрибуті, до якого застосований домен Date, є правильними датами
Унікальний ідентифікаторсутності	Атрибут або сукупність атрибутів, призначена для унікальної ідентифікації кожного екземпляра сутності
Ідентифікаторсутност і	Один з унікальних ідентифікаторів, обраний для унікальної ідентифікації кожного екземпляра
Зв'язок (relationship)	Пойменована асоціація (з'єднання) двох сутностей, за якої кожний екзепляр однієї (батьківської) сутності асоційований із деякою кількістю екземплярів іншої (дочірньої) сутності. При цьому зміна стану батьківської сутності приводить до зміни стану дочірньої сутності. Кожний екземпляр сутності-нащадка є асоційованим з одним екземпляром сутності-батька. Отже, екземпляр сутності-нащадка може існувати тільки у разі існування екземпляра сутності-батька. Зв'язку надається ім'я, виражене граматичним зворотом дієслова, яке розміщується біля лінії зв'язку. Ім'я кожного зв'язку між двома даними сутностями має бути унікальним, але імена зв'язків у моделі не обов'язково мають бути унікальними. Ім'я зв'язку завжди формується з погляду батька, з'єднанням імені сутності-батька, імені зв'язку, ступеня зв'язку й імені сутності-нащадка
Цілісність зв'язків (relational integrity )	Правила, які забезпечують підтримку зв'язку між сутностями. Наприклад, цілісність зв'язків може перешкодити видаленню екземпляра сутності КЛІЄНТ, у якого є зв'язок з екземпляром сутності РАХУНОК
Потужність зв'язків (connectivity)	Відображення характеристики зв'язку між екземплярами зв'язаних сутностей. Наприклад, за визначенням потужності сутностей РАХУНОК і КЛІЄНТ можна зазначити, що кожний екземпляр сутності КЛІЄНТ може мати багато відповідних йому екземплярів класу сутностей РАХУНОК

 

За характером з'єднання розглядають чотири види зв'язків: «один до одного», «один до багатьох», «багато до одного», «багато до багатьох». Розглядають такі типи зв'язків:

• повний - у зв'язку беруть участь усі екземпляри сутності;

• необов'язковий - у зв'язку беруть участь не всі екземпляри сутності;

• обов’язковий - екземпляри однієї сутності (залежної) можуть існувати тільки за наявності екземплярів іншої сутності (незалежної);

• слабкий - екземпляр дочірньої «слабкої» сутності можна ідентифікувати тільки за допомогою екземпляра батьківської «сильної» сутності, тобто ключ «сильної сутності» є частиною ключа «слабкої сутності»;

• «супертип - підтип» - загальні характеристики (атрибути) визначаються в батьківській сутності - супертипі, а дочірня сутність - підтип - успадковує атрибути супертипу;

• асоціативний - кожний екземпляр зв'язку (асоціативний об'єкт) може існувати тільки за умови існування окремо визначених екземплярів кожної із взаємозалежних сутностей. Асоціативний об'єкт - це об'єкт, що є одночасно сутністю і зв'язком. Асоціативний зв'язок - зв’язок між декількома «незалежними» сутностями і однією «залежною». Зв'язок між незалежними сутностями має атрибути, які визначаються у залежній сутності. Отже, залежна сутність визначається в термінах атрибутів зв'язку між іншими сутностями;

• взаємовиключний - зв'язок однієї сутності з декількома, за яких факт участі екземпляра в одному зв'язку веде до неможливості участі його в іншому;

рекурсивний - зв'язок об'єкта із самим собою;

• не зсувний - зв'язок, у якому екземпляр сутності не може бути зсунутий з одного екземпляра зв'язку в інший;

• ідентифікуючий - екземпляр сутності-нащадка однозначно визначається своїм зв'язком із сутністю-батьком;

• не ідентифікуючий - екземпляр сутності-нащадка не визначається однозначно своїм зв'язком із сутністю-батьком.

ER- моделювання проводиться з метою отримання зручного візуального представлення об'єктів і зв'язків між ними як концептуальної моделі БД. На базі цієї моделі проводиться наступне формування фізичної БД засобами СКБД. У наступних розділах розглянемо найпоширеніші підходи до процесу ER-моделювання.