1.2. Концептуальное (семантическое) моделирование баз данных
1.2.1. Модель «сущность-связь» Питера Чена
Концептуальное моделирование основано на модели «сущность-связь», которую предложил П. Чен (Chen) в 1976 г. При этом моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм ERD (Entity Relationship Diagrams). В основе модели лежат понятия − «сущность», «атрибут», «связь».
Сущность – это реальный или абстрактный объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступной. Сущностью может быть человек, город, оборудование, документ и т.д. На практике в качестве сущностей используют бизнес-понятия и бизнес-события предметной области.
Необходимо различать понятия «тип сущности» и «экземпляр сущности». Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий, выступающих как единое целое. Экземпляр сущности относится к конкретному предмету, событию (например: тип сущности – город, экземпляр сущности – город Москва).
В ER-диаграммах П. Чена тип сущности изображается прямоугольником, содержащим имя типа сущности. При этом каждый экземпляр сущности определенного типа должен быть отличен от другого экземпляра этого типа.
Атрибут сущности – любая деталь, которая служит для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретной сущности, но может быть одинаковым для различных типов. Атрибуты используются для определения того, какая информация о сущности должна быть собрана (например, сущность − автомобиль, атрибуты − цвет, марка и т.д.). В ER-модели атрибуты изображаются кружками.
Абсолютное различие между типами сущностей и атрибутами отсутствует. Атрибут является таковым только в связи с конкретным типом сущности. В другом контексте атрибут может выступать как самостоятельная сущность.
Связь – это графически изображенная ассоциация, установленная между двумя сущностями. Связи обозначаются ромбами, которые соединены с сущностями прямыми линиями. Ассоциация обычно бывает бинарной или рекурсивной. Она изображается в виде линии, имеющей два конца. На конце могут быть указаны: имя конца связи, степень конца (сколько экземпляров данной сущности связываются), обязательность связи (любой ли экземпляр сущности должен участвовать в данной связи). Для изображения всех этих характеристик в различных методах проектирования баз данных используются специальные символы.
Рассмотрим основные виды связей между сущностями.
С
вязь
один к одному (1:1) (рис. 1.4)
1.4. Связь один к одному
Одному экземпляру первой сущности соответствует один или ноль экземпляров второй сущности.
Связь один ко многим (1:M) (рис. 1.5)
О
дному
экземпляру первой сущности соответствует
ноль, один или несколько экземпляров
второй сущности.
1.5. Связь один ко многим
Связь многие к одному (М:1) (рис. 1.6)
Ноль, один или несколько экземпляров первой сущности соответствуют одному экземпляру второй сущности.
1.6. Связь многие к одному
Связь многие ко многим (M:N) (рис. 1.7)
Н
оль,
один или несколько экземпляров первой
сущности соответствуют нолю, одному
или нескольким экземплярам второй
сущности.
1.7. Связь многие ко многим
Между сущностями могут существовать более сложные связи.
А) Множественная связь между одними и теми же сущностями (рис. 1.8)
Т
овар,
имея одну организацию-производителя,
может иметь несколько организаций-заказчиков.
В то же время организация может быть
производителем нескольких товаров и
может одновременно быть заказчиком
нескольких других товаров.
1.8.
Множественная связь
Б) Рекурсивная связь (рис. 1.9)
1.9. Рекурсивная связь
Организация может иметь несколько филиалов, которые, в свою очередь, также являются организациями.
В
) Связь
более высокого порядка (рис. 1.10)
1.10. Связь более высокого порядка
Для идентификации экземпляров сущностей используются уникальные идентификаторы (ключи). Ключ – это минимальная комбинация атрибутов, комбинация связей или комбинация связей и атрибутов, уникально отличающая любой экземпляр сущности от других экземпляров сущности того же типа. Минимальность при этом обозначает, что исключение из набора любого компонента не позволяет однозначно идентифицировать сущность по оставшимся атрибутам.
Приведен фрагмент концептуальной модели проектной организации в нотации П. Чена (рис. 1.11).