40038

Метод ER-диаграмм (сущность-связь)

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Названиями сущностей являются как правило существительные например: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ДИСЦИПЛИНА КАФЕДРА ГРУППА. Связь двух или более сущностей предполагает зависимость между атрибутами этих сущностей. Так два разных проектировщика рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения могут получить различные наборы сущностей и связей. С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства: Диаграммы ЕR –экземпляров...

Русский

2013-10-13

119.5 KB

99 чел.

Метод ER-диаграмм (сущность-связь).

Метод сущность-связь реализует один из структурных подходов к моделированию баз данных. Различные нотации этого метода и основанные на них технологии используются в некоторых CASE-системах, в частности в системе ERWin.

 ER - аббревиатура от слов Essence (сущность) и Relation (связь). Метод основан на использовании диаграмм, называемых соответственно диаграммами ER- экземпляров и диаграммами ER-типа.

  1.  Основные понятия  метода.

Основными понятиями метода сущность-связь являются следующие:

  •  Сущность,
  •  Атрибут сущности,
  •  Ключ сущности,
  •  Связь между сущностями,
  •  Степень связи,
  •  Класс принадлежности экземпляров сущности,
  •  Диаграммы ER-экземпляров,
  •  Диаграммы ER-типа.

Сущность представляет собой объект, информация о котором хранится в БД. Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. Названиями сущностей являются, как правило, существительные, например: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДИСЦИПЛИНА, КАФЕДРА, ГРУППА.

Атрибут представляет собой свойство сущности. Это понятие аналогично понятию атрибута в отношении. Так, атрибутами сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ может быть его Фамилия, Должность, Стаж и т. д.

Ключ сущности - атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности. Как видно из определения, понятие ключа сущности аналогично понятию ключа отношения.

Связь двух или более сущностей- предполагает зависимость  между атрибутами этих сущностей. Название связи обычно представляется глаголом. Примерами связей между сущностями являются следующие:  ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЁТ  ДИСЦИПЛИНУ (Иванов ВЕДЁТ «Базы данных»), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПРЕПОДАЁТ-В ГРУППЕ (Иванов ПРЕПОДАЁТ-В в 256 группе), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ РАБОТАЕТ-НА КАФЕДРЕ (Иванов РАБОТАЕТ-НА 25 кафедре).

Приведенные определения сущности и связи не полностью формализованы, но приемлемы для практики. Следует иметь в виду, что в результате проектирования могут быть получены несколько вариантов одной БД. Так, два разных проектировщика, рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения, могут получить различные наборы сущностей и связей. При этом оба варианта могут быть рабочими , а выбор лучшего из них будет результатом личных предпочтений .

С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей, экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства:

  •  Диаграммы ЕR –экземпляров,
  •  Диаграммы ER-типа, или ER-диаграммы.

   На рис.1 приведена диаграмма ER-экземпляров для сущностей ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и  ДИСЦИПЛИНА со связью ВЕДЕТ.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ВЕДЁТ

ДИСЦИПЛИНА

ИВАНОВ

СУБД

ПЕТРОВ

ПО ЭВМ

СИДОРОВ

Паскаль

ЕГОРОВ

Delphi

КОЗЛОВ

Фортран

Рис. 1. Диаграмма ER-экземпляров

  Диаграмма ER-экземпляров показывает, какую конкретно дисциплину  ведет каждый из преподавателей. На рис. 2  представлена диаграмма  ER-типа, соответствующая рассмотренной диаграмме ER-экземпляров.

Рис. 2. Диаграмма ER-типа

 На начальном этапе проектирования БД выделяется  атрибуты, составляющие ключи сущностей.

 На основе анализа диаграмм ER-типа формируются отношения проектируемой БД. При этом учитывается степень связи сущностей  и класс их принадлежности, которые, в свою очередь, определяются на основе анализа диаграмм ER-экземпляров соответствующих сущностей.

  Степень связи является характеристикой связи между сущностями, которая может быть типа 1:1, 1:М, М:1, М:М.

 Класс принадлежности (КП) сущности может быть: обязательным и необязательным. Класс принадлежности сущности является обязательным, если все экземпляры этой сущности обязательно участвуют в рассматриваемой связи, в противном случае класс принадлежности сущности является необязательным.

 Варьируя классом принадлежности сущности для каждого из названных типов связи, можно получить несколько вариантов диаграмм ER-типа. Рассмотрим примеры некоторых из них .

Пример 1. Связи типа 1:1 и необязательный класс принадлежности. В приведенной на рис. 1 диаграмме степень связи между сущностями 1:1 ,а класс принадлежности обеих сущностей необязательны. Действительно, из рисунка видно следующее:

  •  Каждый преподаватель ведет не более одной дисциплины, а каждая дисциплина ведется не более чем одним преподавателем  (степень связи 1:1)
  •  Некоторые преподаватели не ведут не одной дисциплины и имеются дисциплины, которые не ведет ни один из преподавателей (класс принадлежности  обеих сущностей необязательны)

Пример2. Связи типа 1:1 и обязательный класс принадлежности .

На рис. 3 приведены диаграммы , у которых степень связи между сущностями 1:1, а класс принадлежности обеих сущностей обязательный.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ВЕДЁТ

ДИСЦИПЛИНА

ИВАНОВ

СУБД

ПЕТРОВ

ПО ЭВМ

СИДОРОВ

Паскаль

ЕГОРОВ

Delphi

КОЗЛОВ

Фортран

Рис. 3. Диаграмма ER-экземпляров и Диаграмма ER-типа

 В этом случае каждый преподаватель ведет одну дисциплину и каждая дисциплина ведется одним преподавателем.

 Возможны два промежуточных варианта с необязательным классом принадлежности одной из сущностей.

На диаграммах ER-типа обязательное участие в связи экземпляров сущностей отмечается блоком с точкой внутри, смежным с блоком этой сущности; при необязательном участии экземпляров сущности в связи точка размещается на линии связи, дополнительный блок к блоку сущности не пристраивается; символы на линии связи указывают на степень связи.

                          2. Этапы проектирования

  Процесс проектирования базы данных является итерационным – допускающим возврат к предыдущим этапам для пересмотра ранее принятых решений и включает следующие этапы:

  1.  Выделение сущностей и связей между ними.
  2.  Построение диаграмм ER-типа с учётом всех сущностей и их связей.
  3.  Формирование набора предварительных отношений с указанием предполагаемого ключа для каждого отношения и использованием диаграмм ER-типа.
  4.  Добавление не ключевых атрибутов в отношения.
  5.  Приведение предварительных отношений к нормальной форме Бойса-Кодда, например, с помощью метода нормальных форм.  
  6.  Пересмотр ER-диаграмм в следующих случаях:
  •  некоторые отношения не приводят к нормальной форме Бойса- Кодда;
  •  некоторым атрибутам не находится логически обоснованных мест в предварительных отношениях.

 После преобразования ER-диаграмм осуществляется повторное выполнение предыдущих этапов проектирования (возврат к этапу 1).

  Одним из узловых этапов проектирования является этап формирования отношений. Рассмотрим процесс формирования предварительных отношений, составляющий первичный вариант схемы БД.

  В рассмотренных выше примерах связь ВЕДЁТ всегда соединяет две сущности и поэтому является бинарной. Сформулированные ниже правила формирования отношений из диаграмм ER-типа распространяются именно на бинарные связи.

                     3. Правила формирования отношений

  Правила формирования отношений основываются на учёте следующего:

  •  степени связи между сущностями (1:1, 1:М, М:1, М:М);
  •  класса принадлежности экземпляров сущностей (обязательный и необязательный).

  Рассмотрим формулировки шести правил формирования отношений на основе диаграмм ER-типа.

                    Формирование отношений для связи 1:1

  Правило 1. Если степень бинарной связи 1:1 и класс принадлежности обеих сущностей обязательный, то формируется одно отношение. Первичным ключом этого отношения может быть ключ любой из двух сущностей.

  На рис. 4 приведены диаграмма ER-типа и отношение, сформированное по правилу 1 на её основе.

     К1,…                                                                                  К2,…        К1К2

Рис.4. Диаграмма и отношения для правила 1

  На рисунке используются следующие обозначения:

  С1, С2 – сущности 1 и 2;

  К1, К2 – ключи 1 и 2 сущности соответственно;

  R1 – отношение1, сформированное на основе первой и второй сущностей;

  К1-К2,… означает, что ключом сформированного отношения может быть либо К1, либоК2.

  Эти и другие правила будем проверять,  рассматривая различные варианты связи ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЁТ ДИСЦИПЛИНУ. Пусть сущность ПРЕПОДАВАТЕЛЬ характеризуется атрибутами HП (идентификационный номер преподавателя), ФИО (фамилия, имя и отчество), Стаж (стаж преподавателя). Сущность ДИСЦИПЛИНА характеризуется соответственно атрибутами КОД (код дисциплины), Часы (часы, отводимые на дисциплину). Схема отношения, содержащая информацию об обеих сущностях, и само отношение, когда степень связи равна 1:1, а КП - обязательный для сущностей, представлены на рис. 5.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА(НП,ФИО, Стаж, КД, Часы)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП

ФИО

Стаж

КД

Часы

П1

Иванов

5

К1

62

П2

Петров

7

К2

74

П3

Сидоров

10

К3

102

П4

Егоров

5

К4

80

Рис. 5. Полученные по правилу 1 схема и отношение

Правило 2. Если степень связи 1:1 и класс принадлежности одной сущности обязательный, а второй необязательный, то под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Дальше, к отношению, сущность которого имеет обязательный класс принадлежности, добавляется в качестве атрибута ключ сущности с необязательным классом принадлежности.

На рисунке 8 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 2.

К1,…       К2,…          К1,К2   К2,…

Рис.6. Диаграмма и отношения для правила 2

Правило 3. Если степень связи 1:1 и класс принадлежности обеих сущностей необязательный, то необходимо сформировать три отношения. Под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

На рисунке 9 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 3.

Формирование отношений для связи 1:М

            Если две сущности С1 и С2 связаны как 1:М,  сущность С1 будем называть односвязной (1-связной), а сущность С2 –многосвязной (М-связной).Определяющим фактором при форматировании отношении, связанных этим видом связи, является класс принадлежности М-связной сущности. Если класс принадлежности М-связной сущности обязательный, то в результате получаем два отношения, если необязательный – три отношения. Класс принадлежности односвязной сущности не влияет на результат.

Правило 4. Если степень связи 1:М (или М:1) и класс принадлежности одной М-связной сущности обязательный, то под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Дальше, к отношению, соответствующему М-связной сущности, добавляется в качестве атрибута ключ 1-связной сущности  .

На рисунке 8 приведены диаграмма ER-типа и отношения, сформированные по правилу 4.

Рис. 8. Диаграмма и отношения для правила 4.

Правило 5. Если степень связи 1:М и класс принадлежности М-связной сущности необязательный, то необходимо сформировать три отношения. Под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

Формирование отношений для связи М:М

При наличии связи М:М между двумя сущностями необходимо три отношения независимо от класса принадлежности любой из сущностей. Использование одного или двух отношений в этом случае не избавляет от пустых полей или избыточно дублируемых данных.

Правило 6. Если степень связи М:М, то независимо от класса принадлежности любой из сущностей необходимо сформировать три отношения. Под каждую из сущностей формируется по отношению с первичными ключами, являющимися ключами соответствующих сущностей. Третье отношение является связным между первыми двумя, поэтому его ключ объединяет ключевые атрибуты связываемых отношений.

В приведённом ниже примере степень связи между сущностями равна М:М, класс принадлежности сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ - обязательный, а сущности ДИСЦИПЛИНА – необязательный.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ_ДИСЦИПЛИНА

НП

ФИО

Стаж

КД

Часы

П1

Иванов

5

К1

62

П1

Иванов

5

К2

74

П2

Петров

7

К4

80

---

---

---

К3

102

П3

Сидоров

10

К6

120

П4

Егоров

5

К2

74

П4

Егоров

5

К7

89

П5

Козлов

8

К5

96

Рис 9. Исходное отношение

В результате применения правила 6 получаются три отношения (рис. 10 ).

КД

Часы

К1

72

К2

74

К3

102

К4

80

К5

96

К6

120

К7

89

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ           ВЕДЕТ   ДИСЦИПЛИНА

 

НП

ФИО

Стаж

П1

Иванов

5

П2

Петров

7

П3

Сидоров

10

П4

Егоров

5

П5

Козлов

8

НП

КД

П1

К1

П1

К2

П2

К4

П3

К6

П4

К3

П4

К7

Рис. 10. Отношения, полученные по правилу 6


ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

ВЕДЕТ

ДИСЦИПЛИНА

1

1

Преподаватель

Дисциплина

Ведёт

1

1

     С1                                                      

        С2

       R1

1

1

Ошибка в  диаграмме

С1

С2

1

1

1

R2

С1

С2

1

1

К1,…

R1

К2,…

R2

К1,К2

R1_R2

рис.7. Диаграмма и отношения для правила 3

К2,…

К1,К2,…

К2,…

К1,…

С1

С2

1

R1

R2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62263. КУЛЬТУРА КИЇВСЬКОЇ РУСІ ТА ГАЛИЦЬКО-ВОЛИНСЬКОЇ ДЕРЖАВИ 36.37 KB
  Матеріальна і духовна культура східних слов’ян. Культура Київської Русі та ГалицькоВолинського князівства IX – до сер. Основою культури Київської Русі була багатовікова самобутня культурна традиція східнослов’янських племен. Торгівля продуктами сільського господарства і ремесла спочатку мала характер обміну як всередині общини так і між племенами та землями Київської Русі.
62264. Окремі організаційні та функціональні складові судів в Україні 45.99 KB
  Члени Вищої кваліфікаційної комісії суддів України з числа суддів призначаються зїздом суддів України відкритим або таємним голосуванням. Зїзд суддів може обрати більше ніж шість суддів на випадок вибуття одного або кількох членів зі складу Комісії...