1.3. Модель "сущность-связь"
Средством моделирования предметной области на этапе концептуального проектирования является модель "сущность-связь". Часто ее называют ER-моделью (Entity - сущность, Relation - связь). В ней моделирование структуры данных предметной области базируется на использовании графических средств - ER-диаграмм (диаграмм "сущность-связь"). В наглядном виде они представляют связи между сущностями.
Основные понятия ER-диаграммы — сущность, атрибут, связь.
Сущность - это некоторый объект реального мира, который может существовать независимо. Сущность имеет экземпляры, отличающиеся друг от друга значениями атрибутов и допускающие однозначную идентификацию.
Атрибут - это свойство сущности. Например, сущность о Книгах содержит в себе: шифр книги, название книги, первый автор, год издания, цена книги (руб.), количество экземпляров.
Конкретные модели являются экземплярами сущности модели. ОНИ отличаются значениями указанных атрибутов и однозначно идентифицируются атрибутом " шифр книги ". Атрибут, который уникальным образом идентифицирует экземпляры сущности, называется ключом. Может быть составной ключ, представляющий комбинацию нескольких атрибутов.
Предположим, что проектируется база данных, предназначенная для хранения информации о деятельности некоторой библиотеки. Ежедневно собираются сведения о читателях и выдачах. Описываемую предметную область назовем БИБЛИОТЕКА. В ней мы выделим четыре сущности: Книги, Читатели, Издательство, Выдача.
Книги
Связь представляет взаимодействие между сущностями. Она характеризуется мощностью, которая показывает, сколько сущностей участвует в связи. Связь между двумя сущностями называется бинарной, а связь между более чем с двумя сущностями - тернарной.
В рассматриваемой предметной области БИБЛИОТЕКА можно выделить четыре связи.
1. Издательство — издает — Книги
2. Книги— выдаются — Выдача
3. Выдача — получает — Читатель
На ER-диаграмме связь изображается ромбом. Например,
издает
Важной характеристикой связи является тип связи (кардинальность). Так как издатель издает несколько книг, то каждый экземпляр сущности Издательство может быть связан более чем с одним экземпляром сущности ПРИГОТОВЛЕНИЯ. В этом случае связь 1 имеет тип "один-ко-многим" (1:М). На рис 1.1 представлена ER-диаграмма для связи типа 1:М.
Книги
Издает
Издательство
Рис. 1.1. ER-диаграмма связи 1:М
Так как один рецепт может включать в себя несколько продуктов, то каждый экземпляр сущности РЕЦЕПТ может быть связан более, чем с одним экземпляром сущности ПРОДУКТЫ. В этом случае связь 2 имеет тип "один-ко-многим" (М:1). На рис 1.2 представлена ER-диаграмма для связи типа М:1.
Рис. 1.2. ER-диаграмма связи М:1
Так как одно блюдо может иметь один рецепт, то каждый экземпляр сущности БЛЮДО может быть связан не более, чем с одним экземпляром сущности РЕЦЕПТ. В этом случае связь 3 имеет тип "один-к-одному" (1:1). На рис 1.3 представлена ER-диаграмма для связи типа 1:1.
Рис. 1.3. ER-диаграмма связи М:1
Рассмотрим понятие класс принадлежности сущности.
Если каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А является обязательным. Этот факт отмечается на ER-диаграмме черным кружочком, помещенным в прямоугольник, смежный с прямоугольником сущности А.
Если не каждый экземпляр сущности А связан с экземпляром сущности В, то класс принадлежности сущности А является необязательным. Этот факт отмечается на ER-диаграмме черным кружочком, помещенным на линии связи возле прямоугольника сущности А.
В качестве примера на рис. 1.4 изображены возможные ER-диаграммы для связи M:N с учетом класса принадлежности сущности.
Рис. 1.4. ER- диаграммы связи M:N с учетом класса принадлежности сущности
На ER-диаграмме 1 класс принадлежности обеих сущностей необязательный.
На ER-диаграмме 2 класс принадлежности сущности БЛЮДО обязательный, а сущности РЕЦЕПТ необязательный.
На ER-диаграмме З класс принадлежности сущности БЛЮДО необязательный, а сущности РЕЦЕПТ обязательный.
На ER-диаграмме 4 класс принадлежности обеих сущностей обязательный.
Предположим, что в рассматриваемой предметной области ОБЩЕПИТ класс принадлежности трёх сущностей является обязательным и 1 необязательным. Тогда ER-модель предметной области ОБЩЕПИТ будет иметь вид, представленный на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Пример ER- модели сущности ОБЩЕПИТ
Каждая из четырех сущностей приведенной ER-модели может быть описана своим набором атрибутов (Рис 1.6).
ER-модель в совокупности с наборами атрибутов сущностей может служить примером концептуальной модели предметной области или концептуальной схемы базы данных.
В связи с наглядностью представления концептуальных схем баз данных ER-модели получили широкое распространение в CASE-средствах. Эти средства предметной области ОБЩЕПИТ.
Рис. 1.6. Наборы атрибутов сущностей предметной области ОБЩЕПИТ
Примечание. Ключевые атрибуты выделены жирным шрифтом.
Широко распространены CASE-системы, позволяющие выполнять ER-диаграммы в соответствии со стандартом IDEF1X. К ним относятся, в частности, Erwin, Design/IDEF, PowerDesigner.
CASE-средства позволяют строить ER-диаграммы в реальном масштабе времени, что дает возможность наглядно изучать концептуальную модель данных и перестраивать ее соответственно поставленным целям и имеющимся ограничениям.